Cambio automatico o cambio manuale, quali sono le differenze

Se siete degli appassionati del mercato automobilistico, probabilmente ve ne sarete già accorti: ultimamente vengono proposti sempre più modelli di automobili con il cambio automatico. Addirittura alcuni costruttori hanno deciso di escludere completamente il cambio manuale dai loro cataloghi. Ma come mai questa scelta? Con l’introduzione massiccia delle automobili full hybrid – e quindi grazie ai processi di elettrificazione – i cambi automatici hanno cominciato a rappresentare una valida alternativa rispetto a quelli manuali, eppure non è sempre stato così.

I cambi automatici più tradizionali (impiegati nei veicoli con motore endotermico) sono sempre risultati meno efficienti rispetto alla loro controparte manuale, anche se negli ultimi anni hanno subito incredibili miglioramenti a livello tecnico. Chi si approccia per la prima volta alla guida di un’automobile potrebbe riscontrare qualche difficoltà nell’apprendere il funzionamento di un cambio manuale, mentre un cambio automatico – oltre alla semplicità d’uso – offre una guida più fluida e regolare. Quest'ultimo aspetto, va da sé, ha da sempre esercitato un grande fascino. Possiamo dunque dire che per poter funzionare correttamente un cambio automatico deve replicare le funzioni del cambio manuale, perciò deve permettere la partenza da fermo del mezzo in modo fluido e senza spegnere il motore, e di regolare la velocità in maniera adeguata, ma come ci riesce?

Cosa cambia tra cambio manuale e automatico

A differenza dei motori elettrici, un motore termico non è in grado di funzionare ad un basso numero di giri. Per avviarlo è necessario portarlo ad un numero di giri sufficientemente elevato, e per la stessa ragione bisogna evitare che la sua velocità scenda oltre la soglia dei giri minimi. Per questo motivo, quando il nostro mezzo è fermo, è necessario introdurre un dispositivo in grado di scollegare il motore dalle ruote. Nei cambi manuali questo avviene per mezzo del pedale frizione, mentre in un cambio automatico l'operazione viene gestita direttamente dalla centralina trasmissione (detta anche TCU o GCU) che  — monitorando il rilascio del pedale del freno — regola la staccata della frizione senza che il motore si spenga.

Per aumentare la velocità con un cambio manuale non è sufficiente premere l'acceleratore: senza cambiare marcia, la velocità del motore finirebbe per arrivare in fuorigiri (per intenderci, è quando la lancetta dei giri raggiunge l'ultimo settore del contagiri, spesso colorato in rosso data la pericolosità). Questa condizione va assolutamente evitata, per questo un cambio automatico deve poter aumentare la velocità dell'automobile scegliendo il corretto rapporto di trasmissione. In un cambio manuale il pedale frizione viene impiegato anche nel momento del cambio delle marce, che avviene per mezzo della leva del cambio, mentre in un cambio automatico esistono differenti tecnologie che permettono di variare il rapporto di trasmissione senza che questo venga necessariamente selezionato manualmente.

Tipologie di cambio automatico

In commercio esistono differenti tipi di cambi automatici, che vengono suddivisi in 3 grandi famiglie:

• Robotizzati, che includono i cambi meccanici automatici e i cambi a doppia frizione;
• A variazione continua, detti anche a cinghia;
• Epicicloidali.

Cambi automatici robotizzati

I cambi meccanici robotizzati sono i più simili a un comune cambio manuale, la differenza risiede nel sistema di inserimento delle marce, che avviene per mezzo di attuatori elettrici o idraulici. A seguire, i cambi a doppia frizione mantengono sempre elementi simili ad un cambio tradizionale, ma a differenza di quest'ultimo presentano ben due frizioni che lavorano in alternanza: la prima comanda le marce dispari, la seconda le marce pari. La gestione separata delle due frizioni consente di preselezionare la marcia successiva prima ancora che venga effettuato il cambio di marcia.

Cambio automatico a variazione continua

I cambi a variazione continua si distinguono grazie alla presenza di un variatore, un dispositivo che permette di cambiare il rapporto di trasmissione in modo continuo. Il variatore più semplice e comune è rappresentato da un accoppiamento fra due pulegge a diametro variabile e una cinghia, la seconda puleggia può cambiare la sua velocità di rotazione grazie alla variazione del diametro attorno al quale viene fatta ruotare la cinghia.

Si può dire che questo genere di cambi possieda un valore virtualmente infinito di marce, questo li rende particolarmente utili nelle applicazioni dove è richiesto un numero elevato di rapporti di trasmissione.

Cambi automatici epicicloidali

Da ultimo, i cambi automatici epicicloidali vengono realizzati impiegando una serie di riduttori epicicloidali, ossia dei particolari ingranaggi che possiedono la capacità di cambiare la velocità in uscita semplicemente "fermando" uno degli elementi di cui sono costituiti.

Diffusione del cambio automatico

Ma se il cambio automatico è più semplice da usare e rende la guida più fluida, perché fino a poco tempo fa il cambio manuale era molto più diffuso?
In passato progettare e realizzare cambi manuali era più economico, ma oggi i costi di produzione dell'automatico sono stati notevolmente ridotti, questo ne ha permesso una maggior diffusione. Tuttavia la recente necessità di integrare sempre più cambi automatici deriva anche dall'elettrificazione: attualmente in commercio non esistono automobili full hybrid o plug-in hybrid con cambio manuale, infatti in modalità elettrica non è necessario l'uso del cambio (come già anticipato, il cambio è un'esclusiva esigenza del motore termico). Un'ulteriore piccola curiosità: in molti veicoli ibridi è proprio il cambio automatico che consente alla centralina di gestire la corretta ripartizione di potenza tra motore termico e motore elettrico.

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