Cambio Cotal: come funzionava la trasmissione elettromagnetica

Un piccolo comando elettrico sotto il volante, ingranaggi che rimangono in presa e quattro rapporti ottenuti scegliendo quali componenti trattenere o collegare. Il cambio Cotal rendeva più semplice cambiare marcia quando l’automobile richiedeva ancora molta abilità nella gestione di frizione e leva. L’elettricità comandava il cambio; la potenza che muoveva la vettura continuava ad arrivare dal motore attraverso gli alberi e le ruote dentate.

Per capirlo occorre separare tre cose: la selezione del rapporto, il meccanismo che realizza quel rapporto e l’organo che permette di partire da fermi. È proprio questa distinzione a evitare gli equivoci più comuni: il Cotal non trasformava l’auto in un veicolo elettrico, non sceglieva necessariamente da solo quando cambiare e, nell’applicazione Peugeot qui documentata, conservava una frizione comandata dal pedale.

Una soluzione degli anni Trenta, raccontata attraverso la Peugeot 402

Il brevetto statunitense US1802630A, pubblicato nel 1931 a nome di Jean Cotal, documenta un apparato capace di modificare la velocità attraverso gruppi epicicloidali e accoppiamenti elettromagnetici. La data del brevetto è un riferimento documentale, non la prova che ogni successiva scatola Cotal fosse identica a quella illustrata nel deposito.

Un’applicazione concreta è la Peugeot 402, presentata al Salone di Parigi nell’ottobre 1935. La sua carrozzeria aerodinamica appartiene alla storia dello stile; il Cotal rappresenta invece una strada diversa per alleggerire il lavoro alla guida. La Notice technique Peugeot consultata reca l’indicazione di edizione «3-39» e descrive espressamente il cambio elettromagnetico a surmoltiplicazione, costruito su licenza Cotal, insieme ai comandi delle 402 e 402 B Légère.

Questa versione sarà il riferimento della spiegazione. È una scelta importante: esistevano anche Cotal con quarta in presa diretta. Trasferire la sequenza dei loro elettromagneti a una scatola con marcia surmoltiplicata darebbe una descrizione sbagliata, pur usando gli stessi nomi dei componenti.

Prima gli ingranaggi: che cos’è un gruppo epicicloidale

Un gruppo epicicloidale comprende una ruota centrale, detta sole, piccoli ingranaggi chiamati satelliti e una corona dentata internamente. I satelliti sono sostenuti da un portasatelliti: possono girare sul proprio asse mentre il supporto si muove intorno al centro. I denti tengono legati i movimenti di tutti questi elementi.

Il rapporto dipende da quale elemento riceve il moto, da quale lo consegna all’uscita e da quello usato come reazione. Per esempio, tenendo ferma una corona e azionando il sole si può ottenere una riduzione sul portasatelliti. Collegando rigidamente fra loro due elementi, invece, il gruppo può girare tutto insieme: non scompare la dentatura, ma viene meno il movimento relativo che produce la riduzione.

Il Cotal sfrutta questi vincoli anziché spostare a ogni cambiata una ruota dentata verso un’altra. L’idea è simile, in questo senso preciso, a quella del cambio preselettivo Wilson. Il modo di imporre i vincoli e il rapporto fra scelta ed esecuzione della cambiata sono però differenti.

Che cosa fanno davvero i quattro elettromagneti

Nella scatola Peugeot documentata lavorano due gruppi successivi e quattro elettromagneti anulari. Due sono fissi al carter; gli altri ruotano. Alimentando una bobina si genera un campo magnetico che attira l’armatura posta di fronte. L’armatura è collegata a un elemento del gruppo di ingranaggi: la sua condizione determina il comportamento di quel gruppo.

Se viene attratta contro l’elettromagnete fisso, l’armatura viene trattenuta rispetto alla scatola: l’accoppiamento svolge la funzione di un freno interno. Se viene collegata a quello rotante, è trascinata insieme all’organo corrispondente: il dispositivo agisce come una frizione. Questi freni non sono i freni delle ruote.

L’energia elettrica non sostiene da sola la potenza di trazione e non crea un rapporto dal nulla. Consente di stabilire un collegamento per attrazione; il percorso della coppia resta meccanico. La notice riporta, per questa costruzione, 2 A per elettromagnete e 4 A per la coppia alimentata. Sono intensità di corrente, non valori di potenza assorbita: senza associare la tensione corretta non vanno trasformati in watt.

Le quattro combinazioni della versione surmoltiplicata

La documentazione identifica gli elettromagneti con A, B, C e D: A e D ruotano, B e C sono fissi. Il primo gruppo può ridurre la velocità oppure lavorare in diretta; il secondo può lavorare in diretta oppure moltiplicare la velocità ricevuta. Combinando le due possibilità si ottengono i rapporti.

In prima il primo gruppo rallenta il moto e il secondo lo trasferisce senza un’ulteriore variazione. In seconda resta la riduzione iniziale, ma il secondo gruppo aumenta la velocità ricevuta: l’uscita risulta quindi più veloce rispetto alla prima, a parità di regime d’ingresso.

In terza entrambi i gruppi lavorano in diretta: gli alberi d’ingresso e d’uscita del cambio girano alla stessa velocità. In S il secondo gruppo rende l’uscita più veloce dell’ingresso. Questo è il significato di overdrive o surmoltiplicazione: a pari velocità della vettura e con gli altri rapporti invariati, il motore può ruotare più lentamente. Non è una moltiplicazione gratuita della potenza.

La tabella riporta stati e collegamenti, non rapporti numerici ricavati dal disegno. Non vale per tutte le scatole commercializzate con il nome Cotal: sulla versione normale cambia il funzionamento del secondo gruppo e la presa diretta si trova in quarta.

Levetta, frizione e invertitore avevano compiti diversi

Il guidatore della 402 disponeva di un selettore elettrico vicino al volante e di un comando dell’invertitore. Il primo sceglieva la combinazione degli elettromagneti; il secondo stabiliva marcia avanti, folle meccanico o retromarcia. La piccola leva non doveva trascinare direttamente le ruote dentate attraverso lunghi rinvii.

La procedura di partenza del manuale Peugeot comprende l’azionamento della frizione, la scelta del senso di marcia, la selezione della prima e il successivo rilascio del pedale. La frizione di partenza rimane dunque un organo distinto dagli accoppiamenti elettromagnetici interni. La semplificazione delle cambiate non dimostra la scomparsa di ogni frizione.

Un invertitore a monte dei gruppi spiega anche perché il sistema possa disporre di più combinazioni in retromarcia. La possibilità cinematica, però, non equivale a un invito a usarle tutte: la notice limita espressamente l’impiego della retromarcia alla prima e alla seconda. È un caso in cui descrizione del meccanismo e prescrizione d’uso devono rimanere separate.

Perché non era un automatico nel significato attuale

Automatizzare il comando di un vincolo non significa automatizzare la decisione su quando cambiare. Nell’applicazione descritta è ancora il guidatore a scegliere il rapporto. Nel Wilson la scelta può precedere l’esecuzione con il pedale; qui il comando elettrico realizza la selezione attraverso le bobine. Chiamarli entrambi semplicemente «automatici» nasconde proprio ciò che li rende interessanti.

Nemmeno il Cotal e il convertitore di coppia sono due nomi dello stesso dispositivo. Il convertitore trasferisce energia mediante il fluido e può moltiplicare la coppia in determinate condizioni; il Cotal cambia il rapporto tramite ingranaggi e collegamenti elettromagnetici. L’eventuale dispositivo di partenza deve essere identificato nella trasmissione della vettura specifica.

Vantaggi, dipendenze elettriche e limiti della documentazione

Il vantaggio immediato era un comando leggero, separato dagli sforzi interni necessari a realizzare il rapporto. Gli ingranaggi sempre in presa e gli accoppiamenti comandati offrivano un’alternativa alla gestione degli innesti convenzionali. Non ne segue che ogni cambiata fosse priva di transitori, dissipazione o usura: modificare le velocità degli organi richiede comunque uno scambio di energia.

La scelta elettromagnetica porta con sé bobine, isolamento, contatti e alimentazione. Un problema elettrico può diventare un problema di trasmissione anche con dentature integre. Lubrificazione e condizioni degli accoppiamenti restano altrettanto essenziali. Non sono elementi per formulare una diagnosi a distanza o assegnare un intervallo di manutenzione universale.

Le fonti consultate permettono di ricostruire bene questa applicazione, ma non giustificano una spiegazione unica dell’abbandono industriale di tutti i Cotal. Il confronto con trasmissioni successive chiarisce un compromesso: semplificare il gesto del conducente può richiedere una macchina più articolata dietro quel gesto. Il suo interesse storico sta in questa anticipazione del comando a distanza, non nell’attribuirgli prestazioni moderne mai misurate.

Documentazione tecnica e fonti

• Jean Cotal, brevetto US1802630A, Speed increasing and reducing apparatus — pubblicazione 1931; principio e distinzione rispetto alle successive varianti commerciali.
• Peugeot, Notice technique, boîte électro-magnétique à surmultiplication, licence Cotal — edizione indicata 3-39; pp. stampate 5–9 per i comandi, 12–21 per componenti e varianti, 24–33 per le combinazioni. Scansione conservata dall’associazione Les Amis des Peugeot 01; pagine e figure controllate visivamente.
• L’Aventure Peugeot, scheda storica 402 — presentazione al Salone di Parigi dell’ottobre 1935 e contesto della 402 B Légère.

Copertina: illustrazione concettuale realizzata con supporto AI, non fotografia d’archivio né ricostruzione dimensionale di una scatola specifica. Figura funzionale originale GommeBlog: elaborazione non in scala delle combinazioni documentate per la versione Peugeot surmoltiplicata.