Sviluppato per migliorare l’efficienza dei motori elettrici il cambio a due marce “Ingear” di Inmotive vanta un’architettura innovativa di ispirazione ciclistica.
Una delle caratteristiche tecniche e funzionali che contraddistingue i sistemi propulsivi delle macchine a propulsione full electric è costituito dalla maggiore semplicità meccanica dei powertrain. Sistemi giocati su architetture che vedono l’unità elettrica e il sistema di trazione finale essere interfacciati con cambi monomarcia agenti quali riduttori. Una soluzione che ben si adatta ai mezzi semoventi di potenze medio-basse, ma che risulta poco efficacie quando si sale verso le alte potenze e quindi si richiedono alle macchine prestazioni superiori.
A maggior ragione nel caso le architetture propulsive full electric vengano applicate a veicoli commerciali o macchine industriali off-road. In questo caso, infatti, i cicli operativi più ampi e diversificati richiedono spesso che il motore elettrico lavori al di fuori dei suoi range di massima efficienza. Una necessità che va a incidere sul dimensionamento dell’unità elettrica e a cascata sugli altri componenti della catena propulsiva tra cui inverter e accumulatori. Minore efficienza infatti si traduce in maggiori consumi, elettrici, limitando di conseguenza l’autonomia. Non è un caso quindi se negli ultimi anni sia sempre più cresciuto l’interesse per lo sviluppo e l’introduzione di trasmissione multi-marcia.
Un’idea avanzata già verso la metà del 2019 da Zf che anticipando i tempi aveva presentato un sistema di trasmissione a due rapporti per applicazioni automotive. Permetteva di ridurre il regime del motore elettrico raggiungendo velocità più elevate. Senza sacrificare l’efficienza finale del sistema e migliorandola di circa il cinque per cento.
Più autonomia, fino al 15 per cento
Una nuova soluzione in grado di aumentare ulteriormente l’efficienza operativa dei veicoli elettrici è arrivata il mese scorso da Inmotive. Azienda canadese con sede a Toronto. Partendo da un foglio bianco i tecnici della Casa sono arrivati a definire un cambio a due velocità con un’architettura innovativa in grado di aumentare l’efficienza finale di un veicolo elettrico migliorando l’autonomia tra il sette e il 15 per cento e le prestazioni di accelerazioni fino al 20 per cento.
Il tutto mantenendo i costi del componente inferiori ai 150 dollari grazie alla relativa semplicità di un’architettura che vede l’ingranaggio dell’albero primario interfacciarsi tramite una catena silenziosa Borg Warner a denti invertiti con due ingranaggi concentrici posizionati sull’albero secondario. Il primo contenuto all’interno del secondo che, di fatto, è una corona dentata.
La catena non torce
La catena è guidata tramite un elemento deragliatore ispirato ai cambi per applicazioni ciclistiche. Così come il funzionamento e lo sviluppo del sistema, si ispira a tali gruppi partendo dalla volontà di migliorarne l’inefficienza nel trasferimento della coppia durante l’operazione di cambio marcia. Inefficienza dovuta al movimento del deragliatore che porta a un disallineamento della catena con la corona sotto carico portandola a inserirsi su quella successiva.
Partendo da questo concetto i tecnici hanno invertito gli elementi in movimento, portando nella trasmissione “Ingear” la corona dentata esterna a spostarsi dall’asse occupato dalla catena permettendo il passaggio di quest’ultima sull’ingranaggio più piccolo in essa contenuto. Per facilitare il passaggio assicurando in ogni momento la trasmissione della coppia la corona dentata è divisa in più segmenti in grado di traslare progressivamente mantenendo il trasferimento della coppia fino all’effettivo passaggio della catena di trasmissione sull’ingranaggio centrale e viceversa.
In uso già da dieci anni
Tutto il sistema è stato brevettato così come il “sequencer”, l’elemento che pilota la traslazione progressiva dei segmenti della corona. Il sistema “Ingear”, sebbene sia nuovo per le applicazioni all’interno del settore delle macchine semoventi, non lo è per altri segmenti applicativi. Tra cui quello delle attrezzature industriali essendo stato introdotto, sebbene in versione meno raffinata, fin dal 2010.
Versione migliorata a partire dal 2015. Anno in cui la Inmotive ha iniziato lo sviluppo per l’introduzione del sistema nel segmento automotive allineandone prestazioni e robustezza. L’obiettivo ora è quello di passare dalla fase prototipale alla produzione di serie entro la fine del 2023. Con la possibilità nel frattempo di sviluppare ulteriormente il sistema introducendo una seconda corona dentata e permettendo di usufruire di un terzo rapporto. Modifica volta a offrire un ulteriore aumento dell’efficienza finale.
Cambio Ingear: ispirazione ciclistica
Autore: Jacopo Oldani
