Variomatic DAF: Il Variomatic spiegato passo per passo: perché nacque, come cambia il rapporto, come comanda le ruote e quali limiti distinguevano le DAF storiche.
Il Variomatic DAF è un cambio automatico che modifica il rapporto senza passare da una marcia fissa alla successiva. Il suo elemento caratteristico non è una serie di ingranaggi da selezionare: sono le cinghie trapezoidali che scorrono fra pulegge capaci di cambiare il diametro sul quale lavorano. Sulle DAF storiche questa soluzione trasformò un problema quotidiano — coordinare frizione, acceleratore e leva del cambio — in un automatismo prevalentemente meccanico e pneumatico.
Per capire perché il progetto fu importante bisogna guardare oltre l’assenza del pedale della frizione. Il Variomatic separava, entro il campo di regolazione disponibile, la velocità del motore dalla velocità della vettura: il rapporto poteva adattarsi progressivamente alla richiesta del guidatore. Questo articolo ricostruisce il principio, il controllo e le applicazioni storiche, distinguendo lo schema DAF a due cinghie dalle sue evoluzioni e dai CVT moderni.
Perché DAF cercò una strada diversa dal cambio tradizionale
Negli anni Cinquanta Hub van Doorne lavorava all’idea di una piccola automobile facile da usare. Per un’auto economica, adottare un cambio automatico convenzionale significava confrontarsi con complessità, massa e costo. La risposta fu un sistema nel quale il rapporto non dovesse essere scelto dal conducente né ottenuto innestando, una dopo l’altra, coppie di ruote dentate differenti.
La DAF 600 venne presentata al salone AutoRAI di Amsterdam nel 1958; la produzione iniziò nel marzo 1959. Sono due momenti distinti: la presentazione del modello non coincide con l’avvio della fabbricazione. La ricostruzione storica pubblicata da DAF colloca il Variomatic al centro del progetto della vettura, non fra gli accessori aggiunti a un’auto già definita.
La formula raggiunse poi modelli come Daffodil, 33, 44, 55, 46 e 66. I dettagli del retrotreno e del comando cambiarono nel tempo: usare il nome Variomatic non significa che tutte queste automobili avessero componenti identici. Per spiegare il funzionamento, qui il riferimento è lo schema storico a due cinghie documentato nei brevetti DAF, con la DAF 55 come applicazione concreta.
Che cosa significa variazione continua
In un cambio a rapporti fissi ogni marcia stabilisce un determinato legame fra i giri dell’albero in ingresso e quelli dell’albero in uscita. Per accelerare, il conducente o un automatismo passa da un rapporto all’altro. Un CVT, sigla di Continuously Variable Transmission, può invece attraversare anche i rapporti intermedi fra i propri estremi di regolazione.
Questo non significa avere una trasmissione con un campo illimitato. Le pulegge hanno dimensioni finite, la cinghia può scendere o salire solo entro una certa corsa e il sistema deve rispettare i limiti dei materiali. La continuità riguarda il passaggio fra i rapporti disponibili, non l’assenza di vincoli fisici.
Un’analogia utile è la bicicletta: davanti una corona piccola e dietro un pignone grande facilitano la partenza; la combinazione opposta permette più velocità a parità di cadenza. Nel Variomatic non si sposta la cinghia su ruote diverse. Cambia il raggio di lavoro delle stesse pulegge, così il passaggio può avvenire progressivamente.
Le semipulegge: il diametro cambia senza sostituire la ruota
Ogni puleggia è formata da due superfici coniche contrapposte, chiamate semipulegge. Fra loro si trova la cinghia, con una sezione trapezoidale. Quando le superfici si avvicinano, lo spazio fra i coni si restringe e la cinghia viene portata verso l’esterno: il suo raggio di lavoro aumenta. Quando si allontanano, la cinghia può scendere verso l’asse e il raggio diminuisce.
Il diametro esterno del componente resta lo stesso. A cambiare è il diametro della circonferenza lungo la quale passa la cinghia. È una distinzione importante: dire che la puleggia “diventa più grande” è comodo, ma può far immaginare una deformazione che non avviene.
La cinghia trasmette la forza attraverso il contatto dei suoi fianchi con le superfici coniche. La pressione di serraggio e la tensione devono essere sufficienti a trasmettere la coppia, senza danneggiare il materiale. Per questo le due pulegge non possono essere regolate indipendentemente come se la cinghia non esistesse: il movimento della primaria, vicino all’ingresso della trasmissione, si combina con quello della secondaria.
Partenza, accelerazione e marcia: che cosa succede passo per passo
Alla partenza la cinghia lavora su un raggio piccolo nella puleggia primaria e su un raggio grande nella secondaria. L’uscita ruota più lentamente dell’ingresso: la trasmissione offre una riduzione favorevole a mettere in movimento la vettura. In termini intuitivi, molti giri del motore producono relativamente pochi giri delle ruote.
Durante l’accelerazione la primaria tende a chiudersi e la cinghia sale verso il suo bordo. Nella secondaria il raggio di lavoro diminuisce. Il rapporto si allunga: la vettura può andare più veloce senza richiedere un aumento proporzionale dei giri motore. Non c’è un istante nel quale una “seconda marcia” debba sostituire una “prima”.
Quando aumenta la resistenza all’avanzamento, per esempio in salita, il sistema deve trovare un equilibrio diverso. La richiesta di accelerazione e il carico sul motore influenzano il comando; la trasmissione può tornare verso un rapporto più corto. Il risultato dipende dal controllo disponibile e dal campo del variatore: non bisogna interpretarlo come una promessa di regime ideale in qualsiasi situazione.
In prima approssimazione, senza slittamento, la velocità della cinghia è comune alle due pulegge. Perciò, se r indica il raggio di lavoro e n il numero di giri, vale n ingresso / n uscita = r secondaria / r primaria. È una relazione cinematica, non un valore misurato su una DAF. La riduzione finale e le perdite della trasmissione vanno considerate separatamente.
Chi sceglie il rapporto: pesi centrifughi, molle e depressione
Il Variomatic storico non aveva bisogno di una centralina elettronica per decidere ogni spostamento delle semipulegge. Il brevetto DAF US3017785A descrive un comando che combina gli effetti della rotazione con la pressione nelle camere delle pulegge.
I pesi centrifughi costituiscono il segnale legato al regime: ruotando, esercitano un’azione che aumenta con la velocità e contribuisce alla spinta assiale sulla semipuleggia mobile. Le molle nelle secondarie contrastano il movimento e contribuiscono a mantenere la cinghia sotto tensione. La posizione risultante nasce dall’equilibrio di queste azioni, non da un elenco di marce preimpostate.
Alla regolazione partecipa la depressione del collettore di aspirazione, cioè una pressione inferiore a quella atmosferica. Attraverso condotti e valvole, il sistema può applicare una differenza di pressione alle camere di comando e favorire lo spostamento delle semipulegge. Il segnale cambia con l’apertura dell’acceleratore e con le condizioni del motore.
A carico moderato la depressione può favorire l’allungamento del rapporto. Quando il guidatore richiede una forte accelerazione, la minore depressione modifica quell’azione: il sistema può orientarsi verso un rapporto più favorevole alla ripresa. La spiegazione va riferita al circuito documentato, senza trasferire automaticamente a ogni modello DAF la stessa taratura o gli stessi collegamenti pneumatici.
Il cambio automatico ha comunque bisogno di una frizione
Variare il rapporto non basta a permettere al motore di restare acceso quando l’auto è ferma. Serve anche un organo capace di interrompere o modulare il collegamento fra motore e trasmissione. Nel dossier FIA 5396, la cui pagina della trasmissione identifica la DAF 55 Marathon, la frizione è descritta come centrifuga, automatica e a otto ceppi.
Il principio consiste nell’avvicinare gli elementi d’attrito alla superficie sulla quale devono lavorare quando cresce il regime. Al minimo il collegamento può essere disimpegnato; salendo di giri, la frizione inizia a trasmettere coppia e consente la partenza. Una fase di slittamento durante l’innesto è necessaria per evitare di collegare bruscamente un motore già in rotazione alle ruote ferme.
Frizione e variatore svolgono dunque compiti differenti. La prima permette l’avvio e il disaccoppiamento; il secondo modifica il rapporto durante la marcia. Eliminare il pedale della frizione non significa eliminare la frizione stessa, né eliminare l’usura degli elementi d’attrito.
Perché due cinghie: il collegamento con le ruote posteriori
Nello schema DAF a due cinghie, un ripartitore porta il movimento alle due pulegge primarie. Ogni cinghia alimenta un ramo diretto a una ruota posteriore attraverso la relativa riduzione. I rami sinistro e destro possono assumere rapporti leggermente diversi.
In curva la ruota esterna percorre una distanza maggiore di quella interna. Le ruote motrici devono quindi poter girare a velocità differenti. Il brevetto descrive questa possibilità attraverso la regolazione individuale dei rami: le primarie possono avere lo stesso regime mentre le secondarie girano a velocità diverse.
È il motivo per cui questo particolare schema può svolgere la funzione normalmente affidata a un differenziale convenzionale. Non autorizza però a definire ogni Variomatic un “autobloccante” con una percentuale di bloccaggio. La ripartizione reale dipende dall’aderenza, dal serraggio, dalle cinghie e dal controllo. Inoltre le evoluzioni del retrotreno non vanno confuse con il sistema iniziale a due rami indipendenti.
La distribuzione degli organi fra motore anteriore e trasmissione posteriore introduce anche un tema di architettura del veicolo, approfondito nella nostra spiegazione del sistema transaxle. Il richiamo aiuta a capire la collocazione degli organi; non implica che tutte le realizzazioni posteriori siano meccanicamente equivalenti.
Freno motore: il rapporto conta anche quando si rallenta
In discesa il problema è diverso dall’accelerazione. Per ottenere un effetto frenante dal motore, le ruote devono poterlo trascinare attraverso un rapporto adeguato e con la frizione impegnata. Un rapporto molto lungo può ridurre il regime del motore e rendere meno evidente quell’effetto.
Il brevetto DAF descrive anche un comando per riportare il variatore verso rapporti corti in rilascio e ottenere maggiore freno motore. Il circuito comprende una selezione manuale e una funzione collegata alla frenatura. Questo mostra quanto il progetto fosse più articolato di una semplice cinghia comandata dai giri.
Un brevetto documenta una soluzione progettuale: non prova da solo che tutti i suoi particolari siano stati adottati invariati su ogni vettura. Per stabilire il comportamento di una specifica DAF restaurata servono il manuale del modello e la verifica del circuito installato. Qui non vengono ricostruite tarature non pubblicate né fornite istruzioni di regolazione.
Un dato concreto della DAF 55, letto con la sua definizione
Il dossier di omologazione FIA 5396 riporta per la trasmissione un campo da 14,87:1 a 3,73:1, specificando che comprende la riduzione finale. Non è quindi il rapporto del solo gruppo di pulegge. Il fascicolo riguarda la DAF 55 e contiene modifiche Marathon: questi valori non vanno estesi indistintamente a tutta la produzione DAF.
La precisazione cambia il significato del confronto. Una scheda che riporti il rapporto di un altro variatore prima della riduzione finale non è direttamente confrontabile con questi numeri. Per confrontare due trasmissioni bisogna partire dagli stessi punti della catena cinematica e conoscere anche la circonferenza di rotolamento degli pneumatici se si vuole collegare il regime alla velocità stradale.
Vantaggi reali e compromessi delle cinghie in gomma
Il vantaggio per il conducente era evidente: niente scelta manuale della marcia durante l’accelerazione e niente coordinamento fra due pedali per partire. La variazione continua evitava il passaggio discreto fra rapporti fissi e consentiva al controllo di adattare il legame fra regime e velocità.
La semplicità d’uso non coincideva però con l’assenza di complessità meccanica. Le cinghie si flettono, i fianchi lavorano sotto pressione e l’energia dissipata diventa calore. Il sistema deve gestire usura, condizioni delle superfici, tensione e funzionamento del comando. Un componente deteriorato può alterare la trasmissione della coppia; una perdita nel circuito pneumatico può alterarne la regolazione.
Il comportamento acustico può inoltre sorprendere chi è abituato a un cambio manuale. I giri motore non seguono necessariamente gli stessi gradini della velocità: un regime sostenuto durante l’accelerazione non dimostra da solo uno slittamento anomalo. La diagnosi richiede di distinguere la variazione prevista del rapporto dall’effettiva perdita di aderenza della cinghia.
Non esiste qui una percentuale universale di risparmio o una durata chilometrica garantita. Senza condizioni di prova, versione e manutenzione documentate, assegnare un numero a consumi o longevità trasformerebbe un principio meccanico in una promessa non verificata.
Dalle DAF alla Volvo 66 e ai CVT successivi
La storia automobilistica proseguì anche sotto un altro marchio. Volvo acquistò una partecipazione in DAF Car BV nel 1972 e aumentò successivamente la propria presenza. La Volvo 66, prodotta dal 1975 al 1980, derivava dalla DAF 66 e conservava la trazione posteriore con trasmissione automatica a variazione continua. Sono informazioni dell’archivio storico Volvo, riferite alla storia globale del modello.
Il principio delle pulegge a raggio variabile ha continuato a vivere, ma il CVT moderno non è semplicemente un Variomatic DAF con una centralina aggiunta. Un esempio è il pushbelt metallico descritto da Bosch: molti elementi in acciaio sono associati a pacchi di anelli metallici, con una struttura diversa dalla cinghia trapezoidale in gomma. Materiali, serraggio e controllo devono essere progettati per quella realizzazione.
Anche la parola CVT richiede attenzione. Identifica una variazione continua del rapporto; non impone un’unica architettura. Non tutti i sistemi chiamati e-CVT sulle ibride usano una cinghia o una coppia di pulegge. Descrivere il Variomatic come antenato di tutte le trasmissioni automatiche moderne cancellerebbe differenze fondamentali.
Il significato tecnico del Variomatic
Il contributo della soluzione DAF fu portare l’automatismo dentro il progetto di una piccola automobile, usando geometria, forze centrifughe e pressione come strumenti di regolazione. Il conducente chiedeva accelerazione; la trasmissione trasformava quella richiesta in una posizione delle semipulegge e quindi in un rapporto.
La sua eredità è comprensibile senza idealizzarla. Il sistema rese semplice un’operazione che in un cambio manuale richiede coordinamento, ma mantenne vincoli di materiali, ingombro, regolazione e usura. È proprio questa combinazione di idea intuitiva e dettagli concreti a rendere il Variomatic un capitolo significativo della storia della trasmissione automobilistica.
Fonti e riferimenti tecnici
- DAF in Action, estate 2018, pagina PDF 15: nascita della DAF 600, presentazione nel 1958 e avvio produttivo nel marzo 1959.
- Brevetto DAF US3017785A, Automatic transmission, pubblicato nel 1962: pulegge, controllo pneumatico e centrifugo, rami di trasmissione e freno motore. Documento progettuale, non prova di adozione integrale su ogni modello.
- FIA, dossier di omologazione 5396 DAF 55, pagina PDF 11, intestata DAF 55 Marathon, voci 260–293: frizione e rapporti comprensivi della riduzione finale.
- Volvo Cars, archivio del modello 66: derivazione, periodo produttivo e trasmissione; informazioni storiche globali.
- Bosch Mobility, principio del pushbelt: distinzione costruttiva rispetto alle cinghie DAF in gomma.
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