DSG 6

Negli autoveicoli di oggi non vi è molto che non sia misurato e regolato da sensori, attuatori e sistemi computerizzati. Se sono progettati correttamente, questi sistemi sono in grado di intervenire in modo molto più rapido e accurato di ciò che potrebbe mai fare una persona. Anche la trasmissione manuale ha avuto la stessa evoluzione. Sempre più spesso, i cambi sono dotati di componenti meccatronici che si occupano totalmente dell’azionamento della frizione e dell’innesto delle marce. Un esempio noto è la trasmissione DSG 6 utilizzata da Volkswagen AG.

Come funziona la trasmissione DSG?

E che cosa può significare il dispositivo ACtronics quando la trasmissione DSG 6 non funziona correttamente?

Il nome DSG riflette già la differenza rispetto al vecchio cambio. DSG è infatti l’abbreviazione di DirektShaltGetriebe, ovvero Direct Shift Gearbox (cambio a innesto diretto). Il sistema è molte volte più veloce rispetto a un cambio tradizionale, anche perché la marcia successiva è già pronta. Mentre una trasmissione manuale ha una sola frizione, infatti, la trasmissione DSG 6 ne ha due. Lo stesso vale per l’albero primario, che in questo caso è doppio. Si dispone così di due cambi parziali che lavorano insieme in un unico alloggiamento. Un cambio parziale è per le marce dispari, e l’altro è per le marce pari. Come ci si può immaginare, questo offre numerosi vantaggi, ma anche notevoli complessità tecniche.

DSG6 Transmissione

Per permettere a due alberi primari di funzionare con un solo albero a camme girevole occorre una disposizione particolare. Nella trasmissione DSG 6 si è quindi scelto di utilizzare un grande albero primario cavo (verde), all’interno del quale può ruotare liberamente un secondo albero primario di diametro inferiore (rosso). In questo modo, nello spazio di un albero primario si sfruttano i vantaggi tecnici offerti da due alberi primari. Entrambi possono infatti essere accoppiati contemporaneamente al proprio ingranaggio. In questo modo, durante l’innesto è sufficiente disaccoppiare l’albero 1, mentre l’albero 2 viene accoppiato. Il ritardo della reazione di innesto a un altro ingranaggio viene così completamente eliminato, poiché esso avviene in un altro momento: durante i periodi in cui non è richiesto l’innesto di un’altra marcia. (Ritorneremo su questo punto con un esempio pratico)

Due alberi primari, tuttavia, hanno bisogno di due frizioni distinte; come si progetta un sistema di innesto che permette di collegare entrambi gli alberi primari al motore? È emerso rapidamente che l’utilizzo di una frizione a pedale non rappresentava una soluzione; è stata quindi sviluppata una frizione ad azionamento automatico. La frizione con disco in bagno d’olio è una combinazione di una frizione di diametro più piccolo per l’albero primario verde e una frizione di diametro più grande per l’albero primario rosso, in un alloggiamento che permette a entrambi gli alberi di ruotare liberamente. Tuttavia, in che modo entrambe le frizioni possono avere la stessa coppia? Questo problema è stato risolto rendendo più spessa la frizione di diametro inferiore. Grazie a questa modifica, la frizione più piccola è in grado di offrire una coppia più elevata per mm2.

Cambio a innesto diretto DSG-6

Per la frizione con diametro più grande questa modifica non è necessaria, e pertanto essa è più sottile. Le due frizioni possono quindi offrire la stessa coppia, anche se i diametri sono diversi.

La frizione è azionata da due valvole solenoidi. Esse sono in grado di azionare sia la trasmissione parziale “verde”, sia quella “rossa”, accoppiando al motore uno degli alberi. Un unico ampio movimento del sistema permette quindi di disinnestare una frizione, per innestare una frazione di secondo dopo la seconda frizione, ed è questo che rende l’innesto delle marce molto più veloce rispetto a quello manuale: non è necessario disinnestare, spostare l’ingranaggio e innestare, ma è sufficiente una sola operazione di due valvole solenoidi per cambiare marcia.

La parte meccanica del cambio è quindi molto ben studiata, ma è assolutamente inutilizzabile senza un piccolo componente meccatronico intelligente. Il sistema, infatti, deve essere in grado di innestare la frizione e cambiare marcia in qualunque momento e in tutte le condizioni, senza esitare e senza prendere la decisione sbagliata.

TCU DSG-6

Ed è qui che entra in azione l’Unità di Controllo della Trasmissione (Transmission Control Unit, TCU). La TCU è il cervello della trasmissione DSG. È composta parzialmente da componenti elettronici che devono prendere le decisioni in base ai parametri del veicolo e ai valori dei sensori. La TCU contiene inoltre degli attuatori in grado di azionare le valvole solenoidi di accoppiamento e innesto delle marce. Ed è a questo che fa riferimento il termine meccatronica: un componente che include meccanica ed elettronica (come ad esempio una valvola a gas ad azionamento elettrico).

Non ci addentreremo in troppi dettagli, ma il segnale che viene ricevuto dalla TCU varia in funzione della posizione del pedale dell’acceleratore e del freno, e delle informazioni ricevute dall’ECU, come il regime del motore. Tutte queste informazioni vengono elaborate in modo continuo, e quando è necessario le valvole solenoidi vengono direttamente azionate. La TCU di fatto elabora costantemente le previsioni, e regolare in modo continuo la complicata sequenza di azioni è un compito molto complesso.

Per spiegare più chiaramente il funzionamento del sistema meccatronico nella trasmissione DSG, abbiamo anche preparato un esempio pratico con dei disegni schematici. Nelle figure è indicato il percorso di azionamento delle valvole solenoidi.

Esempio: con partenza da fermo, il veicolo accelera più rapidamente possibile fino a 80 km orari, ma deve frenare immediatamente davanti a un semaforo rosso

Anche a veicolo fermo, il sistema meccatronico è già attivo, quindi avviene di tutto ancora prima della partenza. Le valvole solenoidi mantengono la posizione di folle, l’albero primario rosso è collegato all’ingranaggio della prima marcia, e l’albero primario verde è collegato all’ingranaggio della seconda. (Si veda la figura 1 di questo articolo)
Nel momento in cui viene premuto a fondo l’acceleratore, il sistema meccatronico entra immediatamente in azione. Il segnale della posizione del pedale dell’acceleratore induce il sistema elettronico a prendere delle decisioni. Le valvole solenoidi dell’innesto “rosso” vengono azionate, e l’albero primario rosso si innesta direttamente. La velocità e l’intensità vengono calcolate in base a variabili di tutti i tipi, ad esempio di quanto viene abbassato il pedale dell’acceleratore e il regime attuale. L’innesto della marcia deve avvenire rapidamente, ma anche nel modo più scorrevole possibile.

Trasmissione DSG6

Una volta raggiunto il regime massimo della prima marcia, occorre passare alla seconda. Anche in questo caso, la posizione del pedale dell’acceleratore e il regime inviano il segnale, e il sistema elettronico decide che occorre cambiare e aziona le valvole solenoidi. Ora l’albero primario rosso si disinnesta, e l’albero primario verde si innesta. L’auto può continuare ad accelerare.

Trasmissione DSG 6

Una volta in seconda, e sempre in accelerazione, occorre prendere la decisione successiva. L’albero primario rosso è ancora innestato sull’ingranaggio della prima marcia. È più opportuno che rimanga innestato a questo ingranaggio, o che passi all’ingranaggio della terza marcia? Il segnale dell’aumento del regime e il pedale dell’acceleratore inducono il sistema elettronico a decidere di azionare un attuatore idraulico, che innesta l’albero primario rosso all’ingranaggio della terza marcia. La terza marcia è pronta.

Trasmissione DSG 6

A questo punto, il veicolo raggiunge la velocità di 80 km/h e occorre frenare davanti a un semaforo rosso. Il segnale del pedale dell’acceleratore non c’è più, e compare il segnale del pedale del freno che viene premuto. Il sistema elettronico riceve questo segnale, ma per il momento non agisce. Il regime è ancora abbastanza elevato, e il conducente decide di accelerare di nuovo abbastanza rapidamente; in questo caso, la terza marcia deve essere pronta per l’innesto. Il regime continua a ridursi. Alla fine, il sistema elettronico decide comunque di azionare un attuatore idraulico, che fa sì che l’albero primario rosso si innesti all’ingranaggio della prima marcia. La prima marcia è pronta.

Trasmissione DSG-6

Il resto si può indovinare: viene innestata la prima marcia, e a veicolo fermo la frizione ritorna in folle, con la prima marcia pronta per l’innesto. Come ci si può immaginare, se il sistema meccatronico ha dei problemi di funzionamento, la trasmissione DSG non funziona correttamente. Tutto avviene in meno di 10 secondi. In tutto questo, inoltre, non si è tenuto conto di un eventuale segnale manuale proveniente dalla “leva del cambio”.
Leva del cambio per la verità non è neppure il termine corretto; si tratta di una “selettore a leva” che invia il segnale alla TCU. Per riconoscerlo, tuttavia, ha l’aspetto di una leva del cambio tradizionale (si veda la foto seguente come esempio), ma avrebbe anche potuto trattarsi di una manopola.

Questa possibilità aggiuntiva di inviare comandi alla TCU rende le decisioni ancora più complicate. Il fatto che il segnale selezionato venga elaborato dipende infatti anche da altre variabili. La scelta definitiva viene compiuta dai componenti elettronici della TCU, e di fatto il segnale in ingresso del selettore viene utilizzato soltanto quando tutti gli altri segnali lo consentono. Probabilmente si comincia a comprendere la complessità del sistema. La TCU deve davvero tenere conto di tutto.

Che cosa accade se la TCU non funziona più correttamente? Esiste una soluzione?

ACtronics ha approfondito i problemi di funzionamento della TCU e le diverse cause. È stato sviluppato un percorso di revisione che ci permette di riparare la TCU mantenendo la stessa qualità di un componente originale nuovo. Abbiamo inoltre sviluppato un banco di prova realistico che permette di provare in modo accurato tutti i componenti meccatronici della trasmissione DSG 6. Bisogna quindi diffidare dei consigli di vari specialisti di trasmissioni di DSG, che sostengono sempre che la sostituzione della TCU è l’unica possibilità, mentre in molti casi è possibile revisionarla.

Scatole Di Trasporto Actronics

Inoltre, molti non sanno che il nostro servizio inizia già dal trasporto della TCU. ACtronics sa perfettamente quanto possono essere delicati i componenti meccatronici, e utilizza speciali scatole di trasporto viola per la spedizione sicura del prodotto. In queste scatole vi è un materiale di riempimento con la forma del prodotto, che impedisce i movimenti.

La trasmissione DSG 6 con il codice DQ250 è uno dei molti esempi di trasmissione di cui siamo in grado di revisionare i componenti meccatronici. Questa trasmissione DSG è spesso utilizzata in vari modelli di veicoli Volkswagen AG. La TCU utilizzata sul Multitronic di vari modelli Audi è un altro esempio del nostro assortimento.

Per concludere, presentiamo un video che illustra chiaramente la trasmissione DSG: