Continuiamo il nostro viaggio all'interno dello sviluppo di nuove soluzioni per la cinghia di distribuzione, accompagnati da Carlo Trappolini, project manager Dayco, che ci rivela i segreti di un “lavoro d'orchestra” cioè delle collaborazioni con le case auto per le forniture di primo impianto.
(2a puntata)

L’obiettivo è sempre quello di migliorare l'efficienza del sistema, aumentando qualità e prestazioni sia per il singolo componente sia per l'intero veicolo, diminuendo allo stesso tempo costi di produzione e di esercizio. Per questo spiegava nella scorsa puntata Carlo Trappolini, project manager Dayco: “lavorando su più fronti i benefici si moltiplicano. Se ogni componentista riesce a ridurre anche di pochi grammi o frazioni l’emissione di CO2, migliorando l’efficienza complessiva del veicolo, per la propria parte di competenza, il risultato complessivo su milioni di vetture diventa importante in termini di riduzione sia di costi sia di inquinamento.”
Da qui il paragone con il direttore d'orchestra : “per raggiungere i risultati richiesti bisogna comunque che tutti i componentisti operino in concerto sotto la guida di quel direttore d’orchestra che è il produttore dell’auto.”
Dayco, da sempre impegnata anche sul fronte del primo equipaggiamento, ha messo a punto soluzioni innovative e tecnologicamente all'avanguardia, sia per quanto riguarda il controllo delle emissioni, sia per i sistemi Stop&Start.

Ford e Volkswagen: collaborazioni pilota
Per Dayco il raggiungimento di questi obiettivi ha significato aprire un fronte di ricerca importante, essenzialmente incentrato sulla verifica del livello di tensioni, sia statiche sia in esercizio, come ci spiega Trappolini: “La soluzione che abbiamo proposto, ottenendo finora ottimi riscontri, riguarda nella maggior parte dei casi l’uso di cinghie in olio, che possono essere installate su un motore progettato originariamente a catena, senza che il costruttore sia costretto ad apportare modifiche importanti, ma semplicemente cambiando le pulegge. In questo modo il sistema diventa di fatto intercambiabile con quello a catena”.
È quello che è stato fatto, ad esempio, con il motore Ford Lynx 1800 Diesel, nell’ambito di un progetto pilota scaturito d’intesa col costruttore e volto alla realizzazione di una alternativa alla soluzione a catena. In questo caso, il motore in questione presentava in origine un sistema di trasmissione caratterizzato da catena primaria in olio seguito da una cinghia dentata tradizionale in cascata. Dayco ha fornito un kit di pulegge, slitte e cinghia “in olio”. Per questa soluzione Dayco è stata anche premiata da Ford per il suo contenuto d’innovazione nel 2008.
Un altro esempio di collaborazione particolarmente riuscita è il motore TDI Common Rail 1.6 L della Volkswagen, presentato durante il 30° International Vienna Engine Symposium nel 2009. In questo caso il sistema a catena destinato a essere sostituito con cinghia riguardava il comando della pompa dell’olio. Grazie all’innovazione introdotta da Dayco, che ha sviluppato una cinghia capace di lavorare senza tenditore direttamente immersa nell’olio, si è ottenuto un risparmio di energia medio di circa 50W.
I vantaggi principali del passaggio dal sistema a catena a quello della cinghia a olio, riassume Trappolini, sono dunque: minori sollecitazioni, minori perdite energetiche e conseguentemente minore consumo, minore rumorosità, minore peso complessivo del motore e infine minore costo totale della trasmissione.
La valutazione del risparmio va in effetti condotta sul motore complessivo: “Su un totale di 150 grammi di emissioni –  specifica Trappolini – il contributo sulla trasmissione è di circa 0,5-1 grammi, dunque dallo 0,4 allo 0,6 % del totale: ma l’effetto va considerato nel suo aspetto sistemico, per cui il contributo di ogni componente, anche minimo, diventa fondamentale”.

Stop&Start, una sfida riuscita
Sempre nell’ottica prioritaria di una progressiva riduzione dei consumi e delle emissioni inquinanti è stato varato il progetto “Stop&Start”, altro fronte di ricerca estremamente interessante.
Anche qui il punto di partenza è la direttiva comunitaria di riduzione delle emissioni inquinanti. In quest’ottica si collocano i sistemi che consentono di spegnere il motore della vettura ogni volta che questa è ferma. Ne è emerso un progetto estremamente sfidante e complesso, preceduto da un lungo percorso di definizione di esigenze e obiettivi specifici da parte delle case automobilistiche.
“Una possibilità per assolvere a questa funzione - spiega Trappolini - è l’adozione di alternatori in grado di assolvere alla doppia funzione di caricare la batteria, assorbendo energia in modo quindi “passivo”, e di riavviare il motore, attraverso la cinghia accessori, funzionamento “attivo”. Seguendo i criteri di progetto per i componenti esistenti è stato verificato che a causa delle forti sollecitazioni che si producono nella fase di avviamento mediante alternatore, si sarebbe dovuto adottare una cinghia di larghezza circa il doppio di quella comunemente usata. Cosa impensabile. Vista la riduzione degli ingombri motore sotto il cofano ormai spinta al massimo, sarebbe stato necessario ridisegnare tutta la vettura”.
Di conseguenza alcune case produttrici, tra cui Fiat, BMW, Ford, Volkswagen, hanno abbandonato l’idea, optando per l’uso di motori elettrici di avviamento, chiedendo ai produttori di queste componenti di potenziarli in modo da garantire maggiore affidabilità (un numero dieci volte superiore di avviamenti).
“Altre case automobilistiche invece – precisa Trappolini – hanno preferito per varie ragioni rimanere fedeli al sistema a cinghia, che garantisce un avviamento più rapido e silenzioso”. La PSA, ad esempio, proprio grazie al contributo Dayco, al termine di un lungo percorso comune di ricerca e di confronto, ha mandato in produzione un sistema di avviamento alternatore a doppia funzione (“attivo” “passivo”) più cinghia. Come precisa Trappolini “abbiamo adottato una cinghia di larghezza tradizionale, opportunamente ottimizzata, e accoppiata a un sistema di tensionamento in grado di gestire la corretta funzionalità della fase di avviamento, che come si è detto produce intense sollecitazioni su tutti i componenti”.
Il sistema Dayco, regolarmente brevettato, permette di ottenere una serie di vantaggi sia in fase di funzionamento tradizionale (definito “passivo”), dove è il motore a dare impulso all’alternatore, sia nella fase inversa di avviamento, in cui è il motore ad assorbire potenza dall’alternatore. Questo grazie a un funzionamento che si basa non più sull’inversione, bensì sul mantenimento di equilibrio tra i rami cinghia in entrata e in uscita rispetto all’alternatore: anziché avere uno o due tenditori sui rami, il dispositivo di tensionamento mette in connessione i due rami della trasmissione a monte e a valle dell’accessorio che assorbe potenza.
“In pratica – spiega Trappolini – il sistema trova da sé il suo equilibrio. Nel sistema tradizionale all’aumento delle forze sul ramo a valle corrisponde un allentamento di tensione su quello a monte: nell’inversione che avviene durante la fase di avviamento l’uso di un tensionamento tradizionale provocherebbe sollecitazioni eccessive fino alla rottura del componente. Il sistema Dayco è invece disegnato geometricamente in modo che si crei in ogni momento un equilibrio di forze tra i due rami”.
Fulcro di questo dispositivo auto-equilibrante è la connessione rigida delle pulegge.
Il progetto è un esempio di come l’attività R&D spesso segua dei percorsi inattesi, per cui la messa a punto di una soluzione innovativa, ricercata magari per esigenze esterne, a sua volta innesca un meccanismo virtuoso di ulteriore innovazione, portando il processo di ricerca verso risultati più avanzati e inattesi di quelli previsti. Anche nel caso del sistema Stop&Start spiega Trappolini: “quello che è nato come un progetto di pura ottimizzazione dell’esistente si è gradualmente trasformato in un percorso di ricerca a sé stante, verso sistemi sempre più “smart” e intelligenti”.
“In conclusione - dichiara Trappolini - possiamo affermare che Dayco ha maturato nel corso degli anni una profonda conoscenza dei sistemi di trasmissione di potenza, diventando leader del mercato OE come fornitore dell’intera gamma dei componenti della trasmissione. Questa leadership ci consente di scegliere, di progetto in progetto, le specifiche tecniche dei singoli componenti in modo da ottimizzare il comportamento globale della trasmissione”.

Approfondimenti:

Dayco Europe

Sostenibilità  e innovazione: un lavoro d’orchestra  - 1a puntata