ZF8HP45R: il cambio automatico ad 8 rapporti sviluppato per le corse
ZF8HP45R: il cambio automatico ad 8 rapporti sviluppato per le corse. Al classico ZF ad 8 rapporti, si associa la sigla R di Racing
ZF8HP45R: il cambio automatico ad 8 rapporti sviluppato per le corse. Al classico ZF ad 8 rapporti, si associa la sigla R di Racing.
C’erano buone ragioni dietro l’idea di adattare un cambio automatico da produzione di massa ZF per una nuova applicazione nel motorsport. Un sistema di trasmissione automatica impedisce anche passaggi di marcia dannosi per il motore, in altre parole fuorigiri del motore a combustione interna.
E’ anche un grande vantaggio che il conducente possa tenere entrambe le mani sul volante in ogni momento, poiché un cambio automatico consente cambi marcia molto veloci con le palette associate al volante. Significativa è anche l’elevata affidabilità che accompagna una trasmissione che ha già percorsi milioni di chilometri sui veicoli di produzione.
Il motorsport a bordo della BMW M235i Racing
Nel 2014, inizialmente è stata sviluppata una trasmissione ZF8HP45 con software modificato, ed ha completato la sua prima stagione nel motorsport. E’ stata utilizzata nella BMW M235i Racing Cup per team privati, nonché in proprio programma di giovani piloti di BMW.
La trasmissione di base, progettata per un massimo di 450 Nm, per una velocità massima del motore di 7.200 giri al minuto ed una durata di vita di gara di 30.000 chilometri, ha dimostrato di essere potente ed abbastanza robusta per resistere a tutte le esigenze dinamiche longitudinali e trasversali che si presentano durante le corse.
Installata in un totale di 16 veicoli, questa trasmissione era già sopravvissuto al rigore di corse automobilistiche – tra cui un totale di 22.000 km sul North Loop del Nürburgring – senza alcun guasto. Questo è stato uno dei motivi per cui, già nel 2014, ZF ha deciso di sviluppare sistematicamente ed ulteriormente la trasmissione ad 8 velocità ZF8HP45R.
Lo sviluppo in gara
L’obiettivo era quello di creare una comprovata, ed anche meccanicamente modificata, trasmissione Racing, la ZF8HP45R.
Inizialmente è stata costruita come prototipo. Gli obiettivi di sviluppo descritti nella specifica esigenza erano riduzione delle masse, velocità di cambiata in salita/discesa e rapporti di trasmissione modificati ad hoc per il mondo delle corse.
“Dieci mesi dopo il lancio del progetto ed appena nove mesi in fase di sviluppo (tra cui ingegneria di dettaglio, approvvigionamento dei componenti, montaggio e applicazione), il primo prototipo dello ZF8HP45R è stato utilizzato con successo nel VLN Endurance Championship sul circuito del Nürburgring nel mese di ottobre 2015”.
Marc Seeberger, “Advanced Engineering Driveline” project manager presso la sede ZF di Friedrichshafen, si guarda indietro pieno di orgoglio del successo e dello sviluppo di questo cambio automatico per gli sport motoristici.
Sviluppo di trasmissione e applicazione
Una delle più importanti modifiche alla trasmissione racing rispetto al modello di produzione di volume è che la trasmissione ZF8HP45R non richiede un convertitore di coppia idraulico o un blocco del convertitore associato (frizione lock-up, NdR). Questa innovazione ha ridotto il peso del sistema rispetto alla versione di produzione di serie di circa il 12% a circa 60 kg, ma anche di ridurre in modo significativo l’inerzia di massa.
Chi si preoccupa dell’inserimento dei rapporti è una frizione multidisco che, unita ad un controllo adeguato delle altre frizioni di trasmissione, provvede a trasmettere il moto. Ciò comporta una frizione di avvio interno che opera in un bagno d’olio e possono quindi sopportare elevate sollecitazioni termiche. Questa frizione si blocca in modo notevolmente più rapido non appena la velocità del motore diminuisce solo minimamente durante il cambio marcia.
Anche senza modifiche meccaniche rispetto alla soluzione di serie, la frizione di avvio interno soddisfa gli impegnativi e restrittivi parametri di gara, come la ripartenza dopo una fase di safety car o un pit stop.
Una trasmissione ottimizzata per le corse
Una volta che l’auto si è spostata fuori dalla griglia di partenza, la trasmissione ZF8HP45R è stata progettata per una coppia di ingresso più elevata di 500 Nm.
Tuttavia gli ingranaggi sono stati completamente riprogettati rispetto alla nuova erogazione di potenza del motore. A causa della stretta derivazione dal modello di serie, le ultime due marce (settimo ed ottavo rapporto) nella trasmissione racing e con software ottimizzato in precedenza, sono rimasti in gran parte inutilizzati. Teoricamente, la velocità massima in ottava marcia sarebbe stata di 425 chilometri all’ora.
La trasmissione ZF8HP45R ha quindi passaggi di marcia più piccoli. Questi sono il risultato di un nuovo rapporto finale accorciato da 7.1 a 4.2. Per raggiungere questo obiettivo, tre dei quattro totali gearsets planetari sono stati ri-progettati. Anche il rapporto finale al ponte è stato ridotto di conseguenza. Tuttavia, questo sviluppo generale non si applica per ogni marcia. La prima marcia si estende su una gamma ancora più ampia di velocità rispetto a prima – ora copre fino ad 80 chilometri all’ora invece dei precedenti 60 chilometri all’ora. Tuttavia, le altre sette marce sono più vicine, al fine di ottenere una migliore accelerazione ed una trazione migliore, che limita la velocità massima (ottenibile con l’ingranaggio superiore) nell’applicazione corrente ad una più realistica di 320 chilometri all’ora.
La velocità di cambiata è tutto!
“I tempi di cambiata molto più brevi in tutte le marce portano ad un ulteriore significativo incremento delle prestazioni. Questo è possibile sia in salita che in discesa e fa sì che, la trasmissione da corsa ZF8HP45R, batta anche altre trasmissioni sportive e, contemporaneamente, si avvicini al livello delle trasmissioni sequenziali da gara”.
Peter Leipold, Driveline Development Project Manager di ZF corsa di Ingegneria a Schweinfurt.
A causa dei tempi di cambiata molto più brevi, fattori di stress più bassi ed sistema di cambio sequenziale indicato nelle norme, il carico sugli elementi di turno è sceso in maniera massiccia. Ciò garantisce la durata desiderata e la giusta stabilità nonostante l’uso di componenti di produzione di serie. A questo si aggiungono le misure del software che accelerano anche la cambiata e forniscono un potenziale di prestazioni più elevato.
Le prospettive
Il progetto non convenzionale che mirava per la prima volta ad adattare una trasmissione derivata dalla produzioni in alti volumi, per un’applicazione puramente racing ad esborso minimo, è stato un successo clamoroso. Dopo soli nove mesi di fase di sviluppo, la trasmissione da corsa ZF8HP45R soddisfa tutti i requisiti del cliente così come propri obiettivi di ZF.
“Dato l’enorme interesse per la nuova trasmissione da corsa, potrebbe anche presto trovare la sua strada in altri veicoli da corsa”
Norbert Odendahl, CEO di ZF Race Engineering GmbH, con più di una punta di orgoglio.
Foto e Fonte: ZF
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- In giallo i componenti Racing. L’80% della trasmissione è uguale a quella di serie
