scatto relativo alla trasmissione della Ferrari SF-23
Ferrari sta affinando il progetto 676 nei suoi ultimi dettagli, in vista della sempre più imminente campagna agonistica 2024. Tra poco più di un mese il circuito di Sakhir, Bahrain, metterà a tacere tutti i rumor che contraddistinguono la pausa invernale. A Maranello la fase di progettazione è praticamente completa, siamo alla delicata fase di assemblamento dell’auto, dove ogni minimo dettaglio può risultare cruciale in vista del futuro.
I tecnici stanno raccogliendo dati preziosi tra simulatore e banchi prova. L’obbiettivo è quello di mettere in pista una vettura ben bilanciata e pronta a estrarre il massimo da tutte le modifiche effettuate durante gli ultimi mesi. Il fulcro delle trasformazioni eseguite è il telaio. Il nuovo disegno dello “scheletro” ha permesso di porre rimedio ad alcuni difetti presenti sulla SF-23, assieme al restyling dello schema sospensivo anteriore e la rivisitazione della zona dell’undercut.
Anche il retrotreno non è stato esente da variazioni. L’ottica con la quale sono variate forme e geometrie mira, ad aumentare l’area d’uscita posteriore del diffusore. La volontà è quella di migliorare il volume dell’aria estratta dal fondo e, di conseguenza, produrre un carico aerodinamico superiore. Cambio, trasmissione e differenziale sono gli elementi della vettura 2023 che impedivano a causa della loro grandezza un aumento dimensionale della sezione d’uscita del diffusore.
Queste due componenti, “responsabili” del moto della monoposto, trovano ubicazione alle spalle del motore termico e sono in pratica incastonati nella parte posteriore del telaio. Come si può notare dall’immagine precedente, la zona inferiore della monoscocca esegue una curva che tange trasmissione e cambio, dando di fatto inizio al diffusore. Tuttavia i limiti meccanici con i quali i tecnici capeggiati da Cardile hanno lavorato sono tutt’altro che trascurabili. Scatola del cambio e trasmissione funzionano principalmente grazie a delle ruote dentate che “ingranano” tra loro.
Rimpicciolire la scatola in titanio che racchiude queste componenti, potrebbe aver richiesto la riduzione dimensionale di queste ruote, con annessi problemi di affidabilità che potrebbero derivarne. Oltre a questo, tutti gli elementi “accessori” come sincronizzatore, alberi di calettamento delle ruote e leveraggi per spostare gli ingranaggi quando il pilota da l’input con il paddle, potrebbero essere stati similmente snelliti.
Da regolamento, è noto come nell’arco di una stagione ogni monoposto abbia a disposizione 8 gruppi cambio da utilizzare sulla vettura. Inoltre, sempre tra le regole tecniche, l’articolo 9.5 consente un’unica possibilità di sviluppo relativa alle componenti della trasmissione tra il 2022 e il 2025. Il corpo normativo vigente, cita che le uniche motivazioni per le quali questo elemento può essere modificato tra una stagione e l’altra in questi 4 anni, per una sola volta, sono l’affidabilità e la riduzione dei costi.
Queste dovrebbero essere le motivazioni sulle quali Ferrari ha fatto leva, con l’obiettivo di ridurre le dimensioni di cambio e trasmissione con il conseguente beneficio aerodinamico sul diffusore. Questi provvedimenti devono essere effettuati, in linea teoria, senza produrre vantaggi prestazionali. Il diffusore più grande, pertanto, dovrebbe essere giudicato “conseguenza indiretta”. Entrando ancor più nello specifico, a livello di tecnologia meccanica, per ridurre le dimensioni del cambio gli ingegneri della rossa potrebbero aver compiuto un grosso lavoro alla ricerca di un nuovo materiale.
Parliamo di una lega metallica che assicura le stesse caratteristiche meccaniche del cambio precedente ma con dimensioni più piccole. L’analisi sull’utilizzo dei nuovi acciai con componenti in lega come Nichel, Molibdeno e Cromo è stata svolta con l’obbiettivo di alzare il valore del carico di snervamento del materiale. Tramite questa nuova lega i tecnici di Maranello dovrebbero essere stati in grado di ridurre il volume di materiale necessario.
Per di più tale prerogativa imposta al un coefficiente di sicurezza inferiore che viene applicato come divisore del carico di rottura a snervamento per garantire sicurezza e affidabilità superiore. Facciamo un esempio per comprendere la questione. Se un materiale sopporta un carico allo snervamento pari a 1000 Mpa, applicando un coefficiente di sicurezza di 2.5, si impone alle ruote di lavorare con un carico massimo di 1000/2,5 = 400 Mpa. Abbassando questo coefficiente a 2, il carico massimo di sicurezza passa a 500 Mpa e di riflesso, a parità di sforzo da trasmettere, il volume di materiale necessario è inferiore.
Oltre allo studio sui materiali, per il progetto 676 i tecnici italiani avrebbero migliorato tutti i trattamenti termici eseguiti sulle ruote dentate. Si tratta di provvedimenti che ad alta temperatura permettono di esaltare alcune caratteristiche dell’ingranaggio, come la durezza esterna tramite la “cottura” a temperature molto alte, immergendo l’elemento all’interno di un gas. Scaldare la ruota dentata a una temperatura vicino ai 1000°C, permette di aumentare la distanza tra le molecole dell’acciaio alto legato, consentendo di riflesso l’inserimento di uno più atomi del gas in cui viene immersa la ruota.
Una volta che il gas è entrato nei cristalli del materiale per un certo spessore, viene eseguito un brusco raffreddamento per consentire all’atomo di gas di restare all’interno del reticolo cristallino, migliorandone quindi le sue mere caratteristiche meccaniche. Ridurre le dimensioni ottenendo un materiale più efficiente, significa possedere un modulo delle ruote dentate inferiore.
Il modulo dipende dal carico di rottura del materiale, dal numero dei denti e dal loro spessore, aspetti fondamentali sul quale si basa il dimensionamento degli ingranaggi. Il diametro primitivo (principale) è pari al modulo per il numero di denti. Discorso simile potrebbe essere fatto per il differenziale che trova ubicazione a valle della scatola del cambio, sotto il tubo di scarico del gas combusti, poco più indietro dell’asse delle ruote.
La grossa differenza rispetto al cambio è che questi “rotismi” formano due coppie coniche. Parliamo di ingranaggi che permettono di trasmettere il moto a degli elementi condotti posti perpendicolarmente all’elemento conduttrice. Tali rotismi hanno una dipendenza inferiore dal modulo, pertanto la riduzione concessa è proporzionalmente minore rispetto a quanto avviene nel cambio. Lo studio affrontato dagli ingegneri dei materiali potrebbe aver portato alla riduzione delle dimensioni di queste due scatole, consentendo alla Ferrari in modo indiretto un aumento di volume del diffusore e di riflesso dell’aria estratta dal fondo.
Queste modifiche, inoltre, impongono nuovi punti d’attacco dello schema sospensivo che, in linea generale, dovrebbe possedere una geometria differente sulla vettura 2024. La combinazione tra geometrie sospensive e maggior quantitativo di carico a disposizione estratto dal fondo migliora il comportamento generale dell’auto. Allargare la finestra di messa a punto per settare al meglio la monoposto. Parliamo di un beneficio da mettere in pratica con alto quantitativo di carburante a bordo, riducendo il pattinamento delle gomme e l’overheating, punto debole della SF-23.
Autori: Alessandro Arcari – @berrageiz – Leonardo Pasqual – @PasqualLeonardo
Immagini: Nicolas Carpentiers – @NicolasF1i – Scuderia Ferrari