Il cambio CVT è un sistema ancora poco conosciuto ai più, perlomeno nel suo acronimo. In realtà molti di noi hanno avuto a che fare con una continuously variable transmission, detta più semplicemente cambio continuo, soprattutto chi ha guidato uno scooter. Vi siete mai chiesti perché i motorini fossero esenti da quel noioso cambio di marce che invece affligge Vespe (quelle vecchie), moto ed automobili? 

cambio cvt

Cambio CVT: dagli scooter alle ebike

Crescendo si impara ad apprezzare il controllo sul mezzo che solo un cambio manuale può offrire, ma è indubbio che quello automatico esercita un’attrazione maggiore per chi vuole una guida più semplice e comoda. Bene, il variomatic, il meccanismo che permette agli scooter di essere guidati soltanto attraverso acceleratore e freni, è in buona sostanza un cambio continuo. Ciò significa che la variazione tra le marce non solo avviene in maniera automatica, ma anche senza soluzione di continuità: ecco perché non avvertiamo scatti quando acceleriamo con un motorino.

cambio cvt

Ancora meno persone forse sanno che questo sistema trova applicazione anche nelle biciclette. Il NuVinci N380 è un cambio CVT per bici molto conosciuto, oltre che un ottimo esempio di questa tecnologia. Se siete city-biker e vi piacerebbe evitare di cambiare marcia ad ogni semaforo, dovreste approfondire le vostre conoscenze riguardo questo particolare cambio. Se poi siete anche e-biker, sappiate che risparmiereste in termini di consumi del motore elettrico e della vostra forza fisica.

 

 

 

Un cambio cvt innovativo ideato dagli studenti di Vienna

L’Istituto Tecnico Superiore (HTL) Renwag di Vienna ha messo a punto un cambio CVT altamente performante utilizzando dei cuscinetti a sfera sottili che riducono l’ingombro del meccanismo e semplificano la costruzione dello stesso. Questi cuscinetti prodotti da Kaydon, azienda statunitense leader nel settore, hanno la particolarità di essere molto compatti e leggeri: grazie a tali caratteristiche, questi componenti vengono impiegati efficacemente nel settore dei semiconduttori, nella tecnologia medicale e nella robotica, ma gli studenti dello HTL hanno intuito potessero funzionare anche per la bicicletta che stavano progettando. 

cambio cvt

Nel corso della tesi di laurea presso l’HTL ho deciso, insieme ai miei compagni Stefan Neunteufl e Philipp Kraftl, di ideare un cambio per una bicicletta”, racconta Thomas Wendl, responsabile progettuale della cosiddetta CVT-Bike. “Il nostro obiettivo era quello di progettare e realizzare un cambio CVT nelle dimensioni e con la riduzione desiderata”. 

Azionando un pulsante posizionato sul manubrio, il ciclista può passare dalla modalità manuale a quella automatica. Tuttavia, nella modalità manuale il rapporto è regolabile da parte del ciclista”, racconta Stefan Neunteufl. “Nella modalità automatica invece il cambio varia la marcia automaticamente ed il ciclista non deve più occuparsene.” 

 

Leggi anche:

Allite Super Magnesium, una sfida all’ultimo grammo tra leghe superleggere

 

 

 

Una conversione facile per qualsiasi bici

La soluzione con cambio CVT utilizza parametri quali la frequenza di pedalata, il dispendio di energia, la velocità della bicicletta e l’inclinazione del mezzo per determinare il rapporto di riduzione adatto ad ogni situazione. Una batteria integrata accumula l’energia ricavata durante la guida, ma può anche essere caricata attraverso una normale presa di corrente. Il cambio poi è montato nella zona in cui si trova il supporto per la borraccia, non è pertanto necessario eseguire alcuna modifica strutturale alla bicicletta. Per l’installazione la catena viene rimossa, viene montato il cambio e vengono tese due nuove catene. Questo semplice processo semplifica la conversione al cambio CVT che può quindi essere impiegato in quasi tutti i tipi di bicicletta. 

cambio cvt

I cuscinetti Kaydon godono di buona robustezza a fronte di contenute dimensioni, le quali sono determinanti per il funzionamento del meccanismo in quanto la resistenza alle forze radiali e assiali in gioco comporterebbe l’esigenza di aumentare i volumi pregiudicando il senso dell’intero sistema studiato: “Nonostante la struttura compatta, questi cuscinetti possono sopportare sia carichi radiali che assiali ad azione unilaterale e sono pertanto perfettamente adatti per un impiego nella CVT-Bike” precisa Ulrich Schroth, distributore commerciale per Kaydon.

 

Leggi anche:

Veloloop, quando la bici sembra un’automobile

Malacoda reinventa il concetto di telaio: anteprima dal PoliMi alla fiera Technology Hub

Cuscinetti Kaidon: che ruolo giocano all’intero del cambio CVT

All’interno del cambio CVT sono necessari due cuscinetti volventi di due diverse dimensioni: il cuscinetto più grande deve sopportare carichi assiali pari a 800N e forze radiali ridotte (a velocità relativamente basse non superiori a 120 g/min), mentre il più piccolo deve assorbire solo forze assiali, dove è disponibile poco spazio. Gli studenti hanno ricevuto per l’occasione tutto l’occorrente da Kaydon a prezzo speciale, in particolare hanno utilizzato i prodotti della serie KA025AR0 e KAA10AG0, cuscinetti obliqui a sfere con angolo di 30° non protetti, dotati di gabbie circolari e di una sezione trasversale rispettivamente di soli 6,350 mm e 4,7625 mm.

Il primo cuscinetto consente al disco di scorrere attraverso il servoazionamento fisso del motore. Nel cambio si trova una larga cinghia trapezoidale per la trasmissione della coppia e attraverso una molla di compressione viene garantita una trasmissione “priva di slittamento”. Il servoazionamento deve spostare il disco contrastando la pressione della molla. Di conseguenza, la pressione della stessa grava sul cuscinetto a sezione sottile. 

cambio cvt

 

 

Il secondo cuscinetto svolge invece un’azione stabilizzante sul mandrino, che è collegato con il servoazionamento. Il carico viene trasmesso da un anello all’altro mediante le sfere, separate dalla gabbia. Questo tipo di cuscinetto consente l’utilizzo della gabbia continua circolare con un numero maggiore di sfere. Ogni serie ha una sezione che rimane costante per tutte le misure, anche con fori maggiori. Grazie a questa idea progettuale è possibile sostituire gli alberi pieni con gli alberi cavi. Spesso infatti un cuscinetto Kaydon dalla struttura a quattro punti di contatto può prendere il posto addirittura di due cuscinetti radiali o obliqui a sfera. In tal modo la struttura diventa più compatta e l’installazione del cuscinetto più semplice.

cambio cvt

 Siamo contenti di promuovere le idee innovative. Abbiamo inoltre sostenuto per anni il Formula Student Team dell’Università di Coburgo”, riferisce Ulrich Schroth, “i talenti di oggi sono, dopotutto, i professionisti di domani. 

Ovviamente la CVT-Bike dell’HTL di Vienna non raggiungerà una velocità da Formula 1, ma otterrà voti eccellenti per quanto riguarda il comfort di guida e, speriamo, anche una buona accoglienza sul mercato quando sarà finito il suo sviluppo.

 

Leggi anche:

Stazioni di riparazione pubbliche, Bike Fixation propone il suo rack multitools

 

 

 

LASCIA UN COMMENTO

Please enter your comment!
Please enter your name here