Il cambio manuale è un dispositivo semplice. Le nozioni sul suo funzionamento che trovate qui sotto nel video che GM ha girato nel lontano 1936 sono ancora valide. Tuttavia, sebbene la trasmissione in sé può essere elementare, la costruzione di un'auto con cambio manuale è tutt'altra faccenda, ed è estremamente complessa. Di seguito vi spieghiamo perché.
Capitolo uno: il rumore
Le norme sul rumore di trasmissione, ad esempio, influenzano la selezione del rapporto di trasmissione. Per ipotesi, se un'auto deve essere al di sotto di una certa soglia di rumorosità attorno ai 20 km/h, si può semplicemente programmare l'auto per utilizzare una marcia superiore. In un'auto manuale, ovviamente, non è possibile.
"La centralina è al posto di guida", afferma Michael Rosler, responsabile della linea 911 di Porsche. Quindi bisogna scegliere rapporti di trasmissione che mantengano il motore a un numero di giri inferiore per una determinata velocità, in modo da soddisfare i requisiti di rumorosità.
Le emissioni inquinanti
Le emissioni sonore sono un problema, così come quelle di particelle. Un documento SAE pubblicato l'anno scorso dai ricercatori dell'Università francese di Nantes e di Renault rileva che nelle auto con cambio manuale il comportamento del conducente ha un effetto enorme sulle prestazioni in termini di emissioni inquinanti.
"I risultati suggeriscono l'importanza di ridurre al minimo la durata del cambio di marcia per ridurre sia il consumo di carburante che le emissioni di scarico", si legge nello studio. Ovviamente è una cosa molto facile da fare con un cambio automatico, ma con un manuale c'è la variabile "umana".
L'impegno dei costruttori
Rosler afferma che è necessario lavorare molto sul lato dello sviluppo della catena cinematica, per assicurarsi che il motore abbia i controlli giusti per affrontare questi problemi. Porsche è uno di quei costruttori che deve rispettare obiettivi sempre più severi in materia di emissioni, garantendo al contempo la massima guidabilità ai suoi clienti.
Molte auto manuali moderne hanno il "blocco dei giri", quando il motore mantiene la velocità anche dopo che il guidatore ha premuto il pedale della frizione. Normalmente, il carburante incombusto entra nella camera di combustione, arricchendo la miscela aria-carburante e aumentando le emissioni. Tenendo aperto l'acceleratore, il carburante viene bruciato, riducendo le emissioni.
È difficile realizzare un'auto manuale moderna che non faccia questo e che soddisfi i requisiti di emissione. Rosler afferma che è necessario un grande lavoro di sviluppo sulla calibrazione per raggiungere l'obiettivo.
Cosa dicono i fornitori delle case auto
Il design hardware di base di un cambio manuale potrebbe non essere cambiato molto nel corso degli anni, ma questo smentisce il lavoro di dettaglio che viene svolto nella progettazione di un cambio manuale.
"Per ogni applicazione, ciò che riceviamo dai clienti è il manuale di progettazione", afferma Raul Rayas, direttore della divisione ingegneria del fornitore di primo livello Tremec. "Questo documento di progettazione è molto esteso, a volte contiene 200 pagine di requisiti".
Tremec TR6060
Rayas afferma che le case automobilistiche vogliono prestazioni, qualità del cambio, velocità, capacità di coppia, affidabilità, durata ed efficienza. Costruire un cambio affidabile, duraturo ed efficiente, che sia piacevole da usare richiede investimenti ingenti. È per questo che il TR6060 di Tremec è sul mercato da anni, esso stesso derivato dal T56 di lunga durata; c'è stato molto lavoro per migliorare i dettagli.
"Abbiamo progettato ingranaggi con un'inerzia molto bassa", spiega Rayas. "Questo contribuisce a migliorare l'efficienza e anche la qualità della cambiata, perché c'è meno massa da sincronizzare sia in salita che in discesa".
Per quanto riguarda l'efficienza, Rayas afferma che, mentre la maggior parte delle case automobilistiche richiede una percentuale compresa tra il 90 e il 95 per cento, nei test si è arrivati fino al 97 per cento.
La Ford Mustang Dark Horse del 2024, dotata di cambio manuale Tremec TR6060.
"Abbiamo il software più recente e gli strumenti di simulazione per progettare le trasmissioni", aggiunge. "Possiamo valutare i prototipi virtuali prima dell'hardware che dimostrerà la bontà dei nostri progetti. E una delle cose che abbiamo visto è che la correlazione tra i prototipi virtuali e i prototipi reali è molto stretta".
La fase di progettazione è importante, e si basa sul modo in cui si può fare business per quella che, in ultima analisi, è una piccola quantità di trasmissioni nel grande schema delle cose. Lo sviluppo e la gestione di tutto questo software sono costosi, ma possono far risparmiare molti costi in futuro.
Gli investimenti e i piani per il futuro
Nel tentativo di risparmiare sui costi, Porsche ha effettivamente co-sviluppato il cambio manuale a sette velocità della 911 insieme alla prima generazione del PDK, il suo cambio a doppia frizione.
"Abbiamo sviluppato il PDK di prima generazione come una trasmissione manuale", dice Rosler. "Quindi l'hardware è praticamente lo stesso, tranne l'impianto idraulico".
Porsche 911
Il cambio della Porsche 911
Questo ha rappresentato quello che Rosler descrive come un "grosso, grosso" investimento da parte di Porsche anni fa - il PDK ha debuttato nel 2008 sulla 911 di nuova generazione 997, mentre la 911 di nuova generazione 991, dotata di PDK, è arrivata nel 2011 - ma che ha dato i suoi frutti. L'ingegnere è orgoglioso del fatto che attualmente circa il 50% delle vendite di Carrera GTS a trazione posteriore negli Stati Uniti è costituito da auto manuali.
In generale, il tasso di accettazione delle Porsche manuali è molto alto negli Stati Uniti, che sono il più grande mercato di Porsche per le auto sportive, questo si traduce in una quantità significativa di vetture. Tuttavia, c'è da chiedersi se le vendite qui e altrove giustifichino o meno il mantenimento del cambio manuale a lungo termine.
Volkswagen abbandonerà il cambio manuale sulla Golf con la versione Mk 8.5 recentemente rinnovata. Mentre i severissimi standard di emissione Euro 7 (rumore e particelle) dell'UE sono stati posticipati dal 2025 al 2027, Volkswagen ha sviluppato la Mk 8.5 per soddisfare gli standard in anticipo. Per una qualche combinazione di costi, prestazioni in termini di emissioni e basse vendite, ha deciso di abbandonare il manuale. Nonostante il fatto che un gran numero di GTI e Golf R vendute negli Stati Uniti siano manuali.
Gli storici del cambio manuale BMW hanno persino dichiarato che gli irriducibili dovrebbero acquistare le loro sportive M con cambio manuale finché ne avranno la possibilità; nel prossimo futuro, comunque, saranno gradualmente eliminate dalla gamma BMW.
Il cambio manuale della Porsche 911