Variomatic: la trasmissione degli scooter

Sicuramente avrete visto almeno una volta nella vita uno scooter. Generalmente, quando tra amici ci si parla di moto, e qualcuno afferma di avere uno scooter, la prima battuta che viene in mente è: “Quanto tocca in seconda?” riferito alla velocità che si può raggiungere in seconda marcia. Generalmente la tipica risposta è: “Ma non ha la seconda“. Dunque, la domanda che può sorgere è: “lo scooter ha una sola marcia? Possibile che cammina sempre in prima? E quando mi fermo, come fa il motore a non spegnersi?“. Vediamo di risolvere un enigma che non è così difficile come sembra. Il cambio montato su scooter e motorini si chiama Variomatic.

Il suo scopo è quello di sostituire a tutti gli effetti il classico cambio con le marce. La variazione del rapporto di trasmissione è gestito dalla variazione della circonferenza di rotolamento della cinghia sulle due pulegge coniche contrapposte, come viene mostrato nella figura sotto.

La variazione del rapporto di trasmissione è gestito da una molla posizionata nella puleggia condotta e dai rulli posizionati nella puleggia su cui è applicata la rotazione. La molla garantisce la possibilità di tornare alla marcia più corta, mentre i rulli consentono di allungare la marcia.

Il risultato di questo sistema è una marcia a lunghezza variabile, che tende ad autoregolarsi per garantire in ordine di marcia un determinato numero di giri al minuto. Grazie alla frizione centrifuga, inoltre, è possibile “scollegare” il motore dalla ruota quando si smette di accelerare.

I componenti del Variomatic

Iniziamo, ora, a scendere nel dettaglio della composizione e del funzionamento. I componenti del Variomatic sono:

• Perno variatore o boccola
• Variatore
• Variatore (con correttori di coppia)
• Rulli
• Guide di gomma
• Piattino di battuta dei rulli
• Cinghia di trasmissione
• Molla di contrasto
• Correttore di coppia
• Frizione centrifuga
• Campana frizione
• Molle frizione

Rulli e molla di contrasto

Come abbiamo già detto, questi due componenti consentono di regolare la lunghezza della marcia. La coppia massima, invece, è determinata solo dalla molla: più è dura la molla di contrasto e maggiore è la coppia. Nello specifico, i rulli incidono sulla larghezza della puleggia motrice, collegata al motore, mentre la molla di contrasto incide sulla larghezza della puleggia condotta, collegata alla ruota.

Possiamo avere ben 9 combinazioni diverse, tra rulli e molla di contrasto, come riportato nella tabella qui sotto:

Perno variatore

Questo perno consente di variare la distanza tra i due componenti della puleggia motrice. Nello specifico, all’aumentare della distanza, dunque all’aumentare della lunghezza del perno, si ha un rapporto corto, a favore dell’accelerazione e a scapito della velocità di punta. In casi estremi, in cui il perno è estremamente lungo, il motore funziona a regimi così bassi che la cinghia non aderisce più alle pareti della puleggia e non avviene nessun movimento della stessa. Se il perno è troppo corto, si ha un pessimo spunto, perché i motore inizialmente è a bassi regimi per poi salire a regimi alti con velocità basse.

Variatore, guide di gomma, piattino di battuta dei rulli

Ora analizziamo altri 3 componenti. Iniziamo con il variatore: si tratta di un componente della puleggia motrice. Nel variatore troviamo i rulli che vengono spinti lungo le guide di gomma verso l’esterno grazie alla forza centrifuga. Successivamente scorre sul piattino di battuta che determina di quanto il variatore deve chiudersi rispetto all’allontanamento dei rulli dal perno dell’albero motore.

Nel variatore è possibile trovare delle alette che migliorano il raffreddamento dello stesso.

L’inclinazione del piattino di battuta dei rulli e delle sedi del variatore risultano quindi molto importanti, perché determinano l’andamento del regime di funzionamento (rpm) durante l’allungamento della marcia (aumento di velocità del veicolo), andando a influire sulla compressione della molla di contrasto. Lo studio effettuato sui componenti ha l’obiettivo di garantire un regime di funzionamento del motore costante e determinato. Inoltre, all’aumentare dell’inclinazione delle sedi, aumenta la chiusura della puleggia rispetto alla corsa dei rulli. Ciò consente di avere un rapporto iniziale più corto, che comporta una migliore accelerazione e in alcuni casi consente addirittura di migliorare la velocità massima.

La chiusura della puleggia motrice determina istantaneamente l’allargamento della puleggia condotta munita di correttore di coppia, determinando l’allungamento della marcia.

Variatore rototraslante

Nelle ultime versioni delle trasmissioni automatiche, è utilizzato un secondo variatore che è posizionato sulla puleggia motrice. Nello specifico, il secondo variatore consente di trasferire il moto rototraslante alla semipuleggia motrice. Dunque, con le nuove varianti, non abbiamo solo una distanza direzionale che si riduce o aumenta tra le due pulegge, ma abbiamo anche una rotazione. Il variatore rototraslante si pone l’obiettivo di migliorare la coppia massima erogabile.

Cinghia di trasmissione e correttore di coppia

È la cinghia di trasmissione a dare il moto alla puleggia condotta, tramite l’azionamento della puleggia motrice. La cinghia non è estensibile e dunque quella motrice deve aumentare di dimensioni, mentre la condotte si riduce.

La funzione del correttore di coppia è garantire una maggior costanza alla molla di contrasto. Ciò consente di variare i regimi di rotazione del motore, in modo da avere un’erogazione costante e dunque una trasmissione migliore.

Frizione centrifuga, campana e molle frizione

Questo dispositivo che è presente nella puleggia condotta fa sì che non vi sia la necessità della leva frizione, dato che la frizione è di tipo centrifugo e aderisce alla ruota secondo la velocità di rotazione della puleggia condotta, durezza delle molle frizione e dal peso della stessa frizione, avendo così un’azione di tipo on-off. La frizione quindi non fa altro che collegare la trasmissione alla ruota.

La frizione è regolata in modo tale che la trasmissione alla velocità minima di rotazione, determinata dal rapporto iniziale con il perno del variatore e dal regime minimo del motore, non sia connessa alla ruota e quindi libera di girare. Quando invece il motore sale di giri e allunga la marcia della trasmissione, la frizione collega la trasmissione alla ruota, quest’azione della frizione deve essere effettuata nel più breve tempo possibile. Questo perché in caso contrario diventa inutile l’utilizzo di un perno variatore lungo, visto che la trasmissione deve allungare il rapporto più del necessario, aumentando il consumo della frizione e risulta più difficile partire in salita.

Inoltre la frizione dovrebbe avere una mescola della parte di contatto con la campana frizione, che permetta un determinato slittamento in caso di bloccaggio della ruota, con il motore a pieno carico, in modo da evitare il suo spegnimento. Può essere anche dotata di fori di alleggerimento, che permettono anche un maggiore scambio termico.
I modelli da corsa possono essere fatti con delle alette intagliate sui bordi per riuscire a prendere una maggior quantità d’aria per raffreddare frizioni non originali che girano con una velocità maggiore.