La Trasmissione a Variazione Continua (CVT) Nissan: Innovazione e Performance

La trasmissione a variazione continua, comunemente nota come CVT (dall'inglese "continuously variable transmission"), rappresenta un tipo di cambio automatico che consente una variazione continua e senza soluzione di continuità del rapporto di trasmissione tra due valori limite. Questo sistema si distingue dai cambi tradizionali a 4-6 marce, offrendo un'esperienza di guida completamente differente grazie a un numero infinito di rapporti. Nel panorama automobilistico, Nissan si è affermata come uno dei pionieri e principali sviluppatori di questa tecnologia, portando il CVT a livelli di efficienza e funzionalità notevoli.

I Principi Fondamentali della Trasmissione CVT

Il concetto di trasmissione a variazione continua del rapporto è sorprendentemente antico, essendo stato definito nei suoi principi base già da Leonardo da Vinci nel 1490. Tuttavia, il primo modello veramente funzionante, chiamato Variomatic, fu progettato e costruito dal neerlandese Hub van Doorne, cofondatore della DAF, negli anni cinquanta. L'elemento vitale della trasmissione Variomatic, e delle successive trasmissioni CVT, è la cinghia che trasmette il moto fra due pulegge a gola e a passo variabile.

Il funzionamento basilare di un CVT si basa su due pulegge coniche affacciate, collegate da una cinghia o una catena metallica. Le pulegge sono costituite da due tronchi di cono affacciati per la base minore, calettati su un albero in modo che non possano ruotare l'uno rispetto all'altro, ma soltanto muoversi in senso assiale e ruotare come unico assieme. Avvicinando o allontanando tali coni si varia l'ampiezza della gola compresa tra essi, e di conseguenza il diametro apparente su cui si avvolge la cinghia, costringendola a salire o a scendere: in questo modo si varia il rapporto di trasmissione. Nel caso della catena, invece, le ruote sono dentate.

Quando si accelera, la trasmissione automatica CVT aumenta il diametro della ruota di ingresso e riduce quello della ruota di uscita. Grazie a questo, l'auto può andare più veloce a parità di giri. L'assenza di ingranaggi classici, sostituiti da una cinghia o catena d'acciaio che si muove tra ruote coniche su alberi, è una caratteristica distintiva. È importante sottolineare che il cambio CVT non ha una frizione meccanica nel senso tradizionale; in molte applicazioni, come nei moderni sistemi Nissan, è associato a un convertitore di coppia idraulico, che assicura partenze "morbide" e nessun trascinamento a vettura ferma.

Vantaggi e Svantaggi del CVT

La trasmissione CVT offre numerosi vantaggi che ne hanno favorito la diffusione, specialmente in determinati contesti di guida.

Vantaggi:

• Fluidità di guida: I cambi di marcia sono continui e fluidi, senza interruzioni né strappi, a tutto vantaggio del comfort.
• Consumo di carburante: Mantenendo il motore a regime costante e sempre ottimale, il CVT consente, almeno in teoria, una sensibile riduzione dei consumi. Questo è particolarmente redditizio con i motori diesel. Nella guida quotidiana, i consumi sono spesso paragonabili a quelli dei cambi manuali.
• Funzionamento silenzioso: Il mantenimento di un regime motore costante contribuisce a un funzionamento più silenzioso del veicolo.
• Meno componenti: Rispetto a un cambio automatico tradizionale, il CVT ha meno componenti, risultando più compatto e leggero.
• Ampia gamma di rapporti: Un cambio a pulegge presenta in genere un rapporto tra il diametro minimo e massimo di lavoro della cinghia (o catena) di circa 2.5:1. Questa gamma di rapporti è sensibilmente più lunga rispetto alle marce presenti in un cambio manuale.

Svantaggi:

• Sensazione di "slittamento" (Rubber Band Effect): In accelerazione da fermo o da bassi regimi, si può avere una sensazione di slittamento della frizione, in quanto prima il motore si porta in coppia e successivamente il cambio adegua il diametro delle pulegge al rapporto idoneo. Questo può risultare in un "rumore monotono del motore" che a molte persone potrebbe non piacere.
• Dinamica di guida: Alcuni utenti lamentano una dinamica di guida inferiore e un'accelerazione meno "emozionante" rispetto ai cambi automatici tradizionali o manuali.
• Coppia massima trasferibile limitata: La massima coppia trasferibile è limitata dall'attrito tra le parti e dalla resistenza della cinghia o catena, non essendoci interferenza tra le parti come tra i denti degli ingranaggi. Per questo, i cambi continui sono in genere usati su veicoli di bassa potenza e altri mezzi di lavoro leggeri e nelle utilitarie con motori tra 1 e 1,5 litri di cilindrata, sebbene le tecnologie più recenti abbiano esteso questo limite.
• Usura: La trasmissione CVT potrebbe consumarsi più velocemente di altri sistemi, soprattutto durante la guida veloce, dinamica e con coppia elevata. Funziona meglio per una guida monotona e relativamente lenta senza frenate e accelerazioni improvvise.

La Storia e l'Evoluzione del CVT in Nissan

La storia del CVT è ricca di tentativi e innovazioni. Negli anni ottanta e novanta, la Subaru Justy fu proposta con il cambio continuo. Sebbene la Justy ebbe scarso successo commerciale, la Subaru ha continuato a produrre cambi continui per i propri veicoli e per altre aziende.

Nel 1992, Nissan installò sui propri veicoli un cambio Subaru, ma negli anni successivi ha sviluppato un sistema proprio, in grado di trasferire più coppia e dotato di un convertitore di coppia. Questo modello fu utilizzato su diverse automobili per il mercato giapponese. Nissan è anche stata l'unica marca a proporre commercialmente cambi continui a rulli negli ultimi anni. Il cambio toroidale Nissan, chiamato X-troid, era disponibile sul mercato giapponese sui modelli Y34 Nissan Gloria e V35 Skyline GT-8.

Nissan ha dato vita a una propria branca specializzata nella costruzione di cambi CVT, la Jatco, a cui si devono gli ultimi e ulteriori affinamenti di questo tipo di trasmissione, giunta a un livello di funzionalità e rendimento davvero notevole. Alla Nissan-Jatco va il merito di aver sviluppato elettroniche di gestione sempre più evolute, che hanno ulteriormente elevato l'efficienza delle trasmissioni CVT. Grazie a un uso sempre più "creativo" dell'elettronica, i tecnici della Nissan-Jatco hanno ricavato anche "salti" di rapporto che danno la sensazione di disporre di una trasmissione di tipo tradizionale, in cui sia possibile cambiare marcia. Questo è utile soprattutto perché consente di "scalare" rapporto per migliorare la decelerazione.

Un esempio emblematico è la Nissan Primera di seconda generazione, che ha offerto un interessante cambio CVT chiamato Hypertronic, capostipite della famiglia Xtronic, in combinazione con il motore a benzina 2.0 litri, con circa 140 CV di potenza, anche sulla versione Wagon. Il SUV Nissan Murano, uno dei più originali del nuovo millennio, abbinava il versatile motore 3.5 V6 a un cambio CVT con simulazione di 7 rapporti predefiniti e alla trazione integrale elettronica. L'abitudine del CVT, per questo costruttore giapponese, è rimasta con la prima generazione della Nissan Qashqai, che lo proponeva in combinazione con il motore 2.0 a benzina, e anche con i più piccoli 1.6 o 1.2 turbo a partire dalla seconda generazione del modello.

L'Innovazione Nissan con l'XTRONIC CVT

Nissan ha continuato a investire nello sviluppo del CVT, presentando l'ultima generazione del cambio XTRONIC CVT (Continuously Variable Transmission), destinato ai veicoli con motore da 2,0 a 3,5 litri. Questa nuova generazione rappresenta un importante risultato, ottimizzando l'economia dei consumi anche del 10% rispetto ai CVT precedenti montati su veicoli analoghi.

La nuova trasmissione XTRONIC CVT offre il migliore range di rapporti al mondo (7.0:1) e fino al 40% di attrito in meno. Questa riduzione dell'attrito è stata ottenuta grazie a una combinazione di fattori:

• Pulegge di diametro inferiore e cinghia di forma diversa: Hanno permesso di ampliare i rapporti al cambio tra le due pulegge, aumentando solo minimamente la distanza assiale.
• Pompa dell'olio più compatta: Ha implicato la riduzione delle perdite d'olio e della pressione dell'olio, risultato dell'incremento dell'interfaccia tra pulegge e cinghia.
• Olio con una speciale formulazione a bassa viscosità: È la chiave per ridurre ulteriormente l'attrito.
• Modifiche ai componenti: Circa il 60% dei componenti è stato appositamente modificato per ridurre l'attrito.

Combinato con la tecnologia ASC (Adaptive Shift Control, in grado di adattare gli innesti alle condizioni di guida e allo stile del conducente), il cambio XTRONIC CVT di ultima generazione assicura un'accelerazione potente e immediata, ed è studiato per evitare che il motore salga eccessivamente di giri alle alte velocità, rendendo così il veicolo più silenzioso. Il sistema ASC riconosce le intenzioni del conducente rilevando il modo in cui accelera o le scelte in termini di manovre e velocità. In base alle preferenze, l'ASC seleziona i rapporti al cambio ottimali per le condizioni di guida specifiche e l'intenzione del conducente.

Il CVT nei Veicoli Ibridi: L'e-CVT

Con l'avvento dei veicoli ibridi, è emersa una variante del CVT nota come e-CVT (electronic Continuously Variable Transmission). Questi cambi elettrici CVT sono spesso utilizzati nelle auto ibride e, a differenza dei modelli classici, non hanno catene e cinture. Invece, in una scatola del genere c'è un ingranaggio planetario. Questo ingranaggio funziona in sinergia con il generatore e il motore elettrico dell'auto.

Un esempio di questo approccio innovativo è il sistema ibrido sviluppato da Nissan per veicoli a trazione anteriore. Questo sistema integra un motore elettrico e due frizioni nel cambio XTRONIC CVT di ultima generazione, montando una batteria agli ioni di litio compatta e un motore sovralimentato da 2,5 litri. Il risultato è una propulsione versatile e per nulla ingombrante, che non richiede una scocca appositamente progettata. Il sistema eroga una potenza pari a un motore da 3,5 litri, ottimizzando però i consumi in città e sulle strade a percorrenza veloce.

L'e-CVT ha anche la capacità di recuperare parte dell'energia durante la frenata. In questo modo è possibile ridurre il consumo di carburante, il che si traduce in costi di esercizio del veicolo. I cambi E-CVT sono generalmente anche più durevoli dei modelli CVT classici.

Gestione e Manutenzione dei Cambi XTRONIC CVT Nissan

Il cambio Xtronic presente nei veicoli Nissan, come il Qashqai e l'X-Trail, è un dispositivo a comando elettronico che assicura le massime prestazioni e un azionamento regolare. Per ottenere il massimo in termini di prestazioni del veicolo e piacere di guida, è fondamentale osservare le procedure operative raccomandate:

• Evitare l'accelerazione brusca: Non premere il pedale dell'acceleratore passando da P (parcheggio) o N (folle) a R (retromarcia) o D (marcia)/Ds (marcia sportiva). Tenere premuto il pedale del freno fino a che il cambio marcia non è stato completato per evitare di perdere il controllo e causare incidenti.
• Attenzione con motore freddo: Quando il motore è freddo, il suo regime al minimo è alto; prestare quindi particolare attenzione in fase di preriscaldamento, quando si innesta una marcia avanti o la retromarcia.
• Guida su strade sdrucciolevoli: Non scalare marcia bruscamente su strade sdrucciolevoli per evitare di perdere il controllo del veicolo.
• Evitare inserimenti errati: Non inserire mai la posizione P (parcheggio) o R (retromarcia) quando il veicolo marcia avanti, né la posizione P (parcheggio) o D (marcia)/Ds (marcia sportiva) quando il veicolo fa marcia indietro. Ciò potrebbe causare un incidente o danneggiare la trasmissione.
• Evitare il folle in marcia: Ad eccezione dei casi di emergenza, non innestare la posizione N (folle) durante la marcia. Mai procedere con il cambio in folle (N), poiché si rischia di causare gravi danni al cambio.
• Soste in pendenza: Per evitare possibili danni al veicolo, quando si arresta il veicolo su una pendenza in salita, non tenerlo fermo premendo il pedale dell'acceleratore. A questo scopo bisogna usare il pedale del freno.
• Sicurezza: Non appendere oggetti alla leva del cambio.
• Protezione del cambio: In caso di brusco aumento del regime motore quando si percorrono strade sdrucciolevoli o durante la prova con dinamometro, la potenza del motore potrebbe essere ridotta automaticamente per proteggere il cambio Xtronic/CVT.

Prospettive Future del CVT e il Ruolo di Nissan

Nonostante i suoi meriti, la trasmissione CVT non gode di ampio consenso in tutti i mercati, forse più che altro per ragioni di immagine. Tuttavia, l'evoluzione tecnologica, in particolare quella portata avanti da aziende come Nissan e la sua branca specializzata Jatco, ha superato molti dei limiti e delle percezioni negative iniziali. L'affinamento tecnologico delle trasmissioni CVT e delle relative elettroniche di gestione ha raggiunto livelli davvero notevoli, rendendole una soluzione efficiente e confortevole.

Il dibattito sulla Formula 1 e la Williams-Renault CVT del 1991, squalificata nonostante le potenziali prestazioni superiori, rimane un esempio di come i pregiudizi o le normative possano frenare l'innovazione. Se fosse stato messo a confronto con il rigore estremo dell'utilizzo nelle competizioni di F1, il cambio CVT si sarebbe probabilmente creato un'immagine che avrebbe superato i luoghi comuni negativi e, soprattutto, avrebbe potuto progredire ben oltre i limiti attuali, che ne consentono l'uso solo con motori che non superino i 400Nm di coppia massima.

Nissan continua a dimostrare un forte impegno nello sviluppo del CVT, riconoscendone il potenziale per una guida efficiente e confortevole. Con le sue continue innovazioni, come l'XTRONIC CVT di ultima generazione e i sistemi ibridi e-CVT, Nissan è all'avanguardia nel rendere questa tecnologia accessibile e performante per un'ampia gamma di veicoli.

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