PaginaDiscussioneVisualizza wikitestoCronologia La meccanica delle Mini4wD

Quadro storico della meccanica nelle Mini4wD

Le Mini4wD si sono evolute notevolmente negli ultimi vent'anni, in particolare sono nati numerosi telai per questo tipo d'auto da corsa che differiscono per peso, aerodinamica, lunghezza, larghezza, ecc.., tuttavia è possibile delineare alcune caratteristiche meccaniche in comune.

Alla fine degli anni '80 si erano affermati due telai per le Mini4wD che possedevano differenti tipi di meccanica: il type1 e il type2. La meccanica del type1 promuoveva i rapporti potenti ed i cambiamenti di marcia rapidi, la meccanica del type2 favoriva i rapporti veloci e minori attriti.

E' importante notare come la meccanica del type1 possa accettare un rapporto come la 4:1 del type3 (15053) pur essendo nato anni prima rispetto a questa marcia, d'altra parte sul type2 è possibile alloggiare la corona a 32 denti (color verde scuro, vedi il paragrafo 3) utilizzata nei rapporti 6.4:1 ed 11.2:1 per type1, sebbene non esista una controcorona corrispondente per la meccanica del type2. All'epoca del type1 e 2 la potenzialità meccanica nei telai era dunque maggiore rispetto a quella dei nuovi SuperX e SuperTZX.

Col passare del tempo e lo sviluppo delle gare in pista vennero promossi telai che utilizzavano la meccanica del type2. Per quanto riguarda la meccanica del type1, in pratica questa venne dimenticata dopo la produzione del suo successore, il type3.

Con il telaio Zero nella prima metà degli anni '90 si assiste ad un'evoluzione della meccanica derivata dal type2: il telaio Zero, di nuova concezione rispetto ai precedenti, utilizza un albero di trasmissione dal diametro inferiore rispetto a quello del type2, tale albero è accompagnato da nuovi ingranaggi di trasmissione (rosa) studiati per ridurre ulteriormente gli attiri. In seguito l'albero di trasmissione di Zero sarebbe stato impiegato nella meccanica di telai come il Super1, SuperTZ, SuperTZX e VS, mentre l'ultimo telaio che avrebbe utilizzato l'ormai vetusta meccanica del type2 sarebbe stato il Super F.M.

L'ennesima evoluzione della meccanica nelle Mini4wD è rappresentata dall'innovativo SuperX, in cui la parte che gestisce la trazione integrale è stata separata dagli ingranaggi che compongono il rapporto, inoltre l'albero di trasmissione si presenta più lungo dei precedenti.

Alla fine del 2005 anche l’ultima evoluzione delle Mini4wD progettata dagli ingegneri Tamiya è stata distribuita al pubblico attraverso la commercializzazione della nuova serie di auto chiamata Mini4wD PRO: il telaio MS. Questo telaio, progettato ben cinque anni prima della sua reale commercializzazione, presenta scelte innovative e audaci per ciò che concerne la sua meccanica. MS basa infatti la sua trazione integrale non su una parte di trasmissione (albero di trasmissione più relativi ingranaggi di trasmissione e traduzione), ma su un motore a doppio albero posto in posizione centrale, il quale trasmette la propria rotazione anteriormente e posteriormente attraverso l’impiego di ingranaggi speculari, similmente alla serie Wild Mini4wD.

L'aspetto tecnico della meccanica in una Mini4wD

La meccanica di un telaio in una Mini4wd è composta da un insieme d'ingranaggi, questi ultimi possono essere classificati in due sottoinsiemi che possiamo definire come "parte di rapporto" e "parte di trasmissione".

La parte di rapporto comprende il seguente gruppo d'ingranaggi:

• Pignone (Pignon gear): ingranaggio montato sull'albero del motore;
• Corona (Spur gear): ingranaggio finale della parte di rapporto, è montato sullo stesso asse esagonale delle ruote posteriori (o anteriori se prendiamo in considerazione i telai quali F.M. e Super F.M.);
• Ingranaggio di rapporto (Counter gear): un doppio ingranaggio montato su un proprio albero metallico sostituibile. L'ingranaggio di rapporto è composto da due ingranaggi:il contropignone e la controcorona. Il contropignone è l'ingranaggio che va a contatto con il pignone, mentre la controcorona è l'ingranaggio che va a contatto con la corona;

La parte di rapporto trasmette la rotazione del motore alle ruote posteriori (o anteriori nel caso di telai come F.M./Super F.M.), in questo modo, a seconda del rapporto che si sta utilizzando TOT giri dell'albero motore corrisponderanno ad un giro delle ruote in una Mini4wD.

La parte di trasmissione comprende il seguente gruppo d'ingranaggi:

• L'albero (o asse) di trasmissione: composto da un asse cilindrico di metallo alle cui estremità si trovano due pignoni, serve a trasmettere la rotazione della corona alle ruote anteriori (o posteriori nel caso di telai come F.M./Super F.M.);
• L'ingranaggio di trasmissione: sta a contatto con uno dei due pignoni dell'albero di trasmissione, ha il compito di trasformare la rotazione della corona nella rotazione dell'albero di trasmissione;
• L'ingranaggio di traduzione: sta a contatto con uno dei due pignoni dell'albero di trasmissione, ha la funzione di tradurre la rotazione dell'albero di trasmissione nella rotazione delle ruote anteriori (o posteriori nel caso di telai come F.M./Super F.M.);

Bisogna tener presente un altro aspetto relativo alle diverse meccaniche presenti sulle Mini4wD: l’attrito. Le diverse meccaniche presentano un numero massimo di denti che sono in grado di gestire senza effettuare alcuna modifica:

• Meccanica del type 1 = 78 denti;
• Meccanica del type 2 = 80-81 denti (la controcorona della 4:1 del type 2 conta di 21 denti raggiungendo il totale di 81 denti complessivi senza tuttavia modificare alcuna parte del telaio);

L’aumento di denti da una meccanica all’altra permette una migliore distribuzione delle forze in gioco durante la rotazione, questo favorisce la diminuzione dell’attrito, ciò si traduce in un aumento della potenza (e della velocità di punta) teorica che è in grado di fornire un rapporto. In sostanza un rapporto come la 4:1 risulta più potente (e più veloce) sulla meccanica del type 2 rispetto allo stesso sulla meccanica del type 1.

La meccanica del telaio MS

Il telaio MS che accompagna le prime Mini4wD PRO presenta sostanziali differenze rispetto ai suoi predecessori. Innanzitutto la parte di trasmissione e la parte di rapporto sono state integrate, utilizzando a questo scopo un motore a doppio albero e degli ingranaggi speculari. Più precisamente il motore trasmette, attraverso due pignoni, la propria rotazione a due ingranaggi di rapporto uguali, i quali a loro volta inviano la loro rotazione a due corone identiche. Questa scelta di disposizione meccanica comporta come principale incompatibilità quella di non poter utilizzare i motori precedentemente prodotti per le passate Mini4wD, sebbene permetta un evidente salto di qualità per ciò che concerne la diminuzione degli attriti e l’aumento della velocità di punta teorico. Infine il numero massimo di denti che la meccanica del telaio MS gestisce senza alcuna modifica è 80.

L'aspetto pratico della meccanica in una Mini4wD

Nel paragrafo precedente abbiamo affermato che a seconda del rapporto in utilizzo, TOT giri del motore corrisponderanno ad un giro delle ruote in una Mini4wD. Più il motore compierà giri per completare una rotazione delle ruote e più il rapporto sarà potente: la macchina partirà quasi alla massima velocità (dipende dalla potenza del rapporto e del motore) e manterrà quest'ultima più facilmente. Viceversa se i giri che il motore dovrà compiere per effettuare una rotazione delle ruote saranno pochi allora si avrà un rapporto veloce: la macchina partirà più lenta ma acquisirà pian piano più velocità. Nel primo caso si parla di rapporto corto, in quanto è molto breve il lasso di tempo nel quale la macchina acquista la propria velocità massima, nel secondo caso invece si parla di rapporto lungo. Puntando tutto sui rapporti corti il motore verrà sforzato meno, affidando il lavoro di potenza-trazione al rapporto che si sta utilizzando, nel caso di un rapporto lungo invece dipenderà dal motore e dalle pile il genere di potenza che avrà la Mini4wD. In altre parole, se prendiamo in considerazione un rapporto come la 5:1, potremmo affermare che il motore andrà ad 1/5 della sua velocità ma la sua potenza sarà moltiplicata per 5.

Il range di rapporti prodotti da Tamiya in più di vent'anni di Mini4wD -senza considerare il genere di meccanica sulla quale possono essere montati- è il seguente:

• 11.2:1 = Power Gear
• 8.75:1 = Fast Gear
• 6.4:1 = Speed Gear
• 5:1 = High Speed Gear
• 4.2:1 = High Speed Gear (II)
• 4:1 = (High) Speed Gear (III)
• 3.5:1 = Very High (Super) Speed Gear

Bisogna tuttavia tener presente che minore sarà il diametro delle ruote utilizzate insieme ad un rapporto e più quest'ultimo diventerà potente, un esempio pratico di ciò è l'ulitizzo della 3.5:1 con le ruote delle Fully Cowled: con tali ruote da 26mm (si considerano complessivamente cerchio+ super slick) di diametro si otterrà con la 3.5:1 il rapporto 4:1.

Ovviamente questa affermazione vale anche al contrario: utilizzando le ruote di largo diametro che accompagnano le Super Mini4wD (N.B.:ormai tutte le Mini4wD recenti sono dotate di queste ruote) si aumenterà la velocità del rapporto, più precisamente impiegando una 4.2:1 con tali ruote da 32mm si otterrà il rapporto 4:1. Le ruote con le quali si ottengono i rapporti sopra riportati sono caratterizzate da un diametro di 30mm ed accompagnavano le Mini4wD del passato (le "ruote delle Racing").

Ecco invece riportati tutti i rapporti prodotti da Tamiya per i telai delle Mini4wD trattati in modo più approfondito, in particolare è possibile separare in due tabelle i diversi rapporti prendendo in considerazione i telai con meccaniche simili. Ogni ingranaggio che produce un rapporto è composto da un determinato numero di denti (Teeth in inglese, che abbrevieremo con T), inoltre Tamiya classifica ciascun ingranaggio con un colore ed una sigla composta dalla lettera G ed un numero, tale codice si trova in rilievo su ciascun ingranaggio. Per quanto riguarda i pignoni, questi vengono classificati da Tamiya solo per colore:

I rapporti composti

Il regolamento Tamiya Japan vieta la modifica degli ingranaggi allo scopo di variare il numero di denti, tuttavia in tal modo si otterrebbero dei rapporti più veloci o più potenti per le Mini4wD.

Nelle gare in strada si potrebbero presentare necessità differenti, ad esempio il bisogno di un rapporto potente come la 6.4:1 su telai come type2, tuttavia la Tamiya non ha mai prodotto un simile rapporto per questo telaio. Inoltre anche se in linea teorica sarebbe possibile utilizzare tutti i motori prodotti da Tamiya nelle corse in strada, in pratica a causa di limitazioni umane vengono utilizzati solo motori quali l'FA-130, il Touch Dash, il Torque Tuned e raramente abbiamo visto l'impiego di Atomic Tuned e Rev Tuned. Sebbene sia possibile utilizzare motori quali il Plasma Dash e l'Ultra Dash con rapporti quali la 11.2:1, ciò risulta controproducente per la longevità della macchina stessa perchè difficilmente si riesce a mantenere solida la meccanica e le ruote dell'auto con una simile potenza. Tutto questo comporta in strada un impegno maggiore da parte dei corridori, i quali cercano di migliorare la meccanica nella macchina piuttosto che migliorare e rodare un motore. Per tale motivo un ampliamento del range di rapporti per le Mini4wD sarebbe veramente utile nel caso di alcune gare in strada.

Molti corridori utilizzano in strada il type1 ed il type3, tuttavia gli accessori principali per questi telai sono fuori produzione da decenni (la 8.75:1 e la 4:1 sono ormai introvabili), così è regola comune tra i corridori in strada non considerare l'articolo del regolamento Tamiya che vieta le alterazioni degli ingranaggi.

Col tempo e col passare dei tornei Street abbiamo modificato nel nostro regolamento l'articolo riguardante l'alterazione degli ingranaggi, permettendo così la nascita dei cosiddetti "rapporti composti".

Un rapporto composto è la modifica (pesante o meno) di un rapporto Tamiya variando il numero dei denti di uno o più ingranaggi appartenenti alla parte di rapporto, utilizzando per questo scopo anche ingranaggi presi da pezzi non Tamiya.

Tra i rapporti composti rientrano anche gli utilizzi "impropri" di ingranaggi di rapporto: in pratica si impiegano insieme corone, pignoni ecc... utilizzati in diversi rapporti modificando parti del telaio, permettendo così il loro reale utilizzo.

Tuttavia prima di costruire un rapporto composto è necessario conoscere il genere di rapporto che si sta costituendo, per acquisire tale conoscenza si possono utilizzare dei semplici passaggi matematici. Prendiamo in considerazione la 5:1 del type1, questo rapporto è costruito come segue:

• Corona(30T)/Controcorona(12T):Contropignone(24T)/Pignone(12T)

consideriamo il numero di denti che compone ciascun ingranaggio del rapporto 5:1, svolgiamo le divisioni tra questi numeri prima e dopo i due punti, otterremo così:

• 2.5:2

A questo punto moltiplichiamo il primo fattore (2.5) per il secondo fattore (2) e dividiamo il secondo fattore per se stesso, otterremo:

• 5:1

La regola esposta vale anche per i rapporti del type2 e seguenti, per dimostrarlo prendiamo sempre in esame la 5:1, ma questa volta la versione per type2:

• Corona(30T)/Controcorona(18T):Contropignone(24T)/Pignone(8T)

Svolgiamo i calcoli:

• 1.67(il 6 è periodico):3

Segue:

• 5:1

E' inutile elencare le innumerevoli combinazioni con le quali sarebbe possibile comporre o utilizzare gli ingranaggi disponibili, ad esempio sarebbe possibile nel type1 o 3 passare dalla 4:1 ad una 7:1 cambiando solamente pignone ed ingranaggio di rapporto, componendo ciò che segue:

• Corona(28T)/Controcorona(14T):Contropignone(28T)/Pignone(8T)

Svolgiamo i calcoli:

• 2:3.5

Segue:

• 7:1

Su type2 e successivi sarebbe possibile superare il range di rapporti prodotti dalla Tamiya per le Mini4wD giungendo ad esempio a questa marcia:

• Corona(30T)/Controcorona(18T):Contropignone(20T)/Pignone(12T)

Svolgiamo i calcoli:

• 1.67(il 6 è periodico):1.67(il 6 è periodico)

Segue:

• 2.78(il 7 è periodico):1

Un esempio di utilizzo "improprio" per costituire un rapporto composto su type2 è il seguente:

• Corona(30T)/Controcorona(20T):Contropignone(24T)/Pignone(8T)

Svolgiamo i calcoli:

• 1.5:3

Segue:

• 4.5:1

il quale sarebbe molto utile in strada, difatti è sempre stato il sogno di molti avere un rapporto poco più veloce della 5:1 ma più potente di una 4.2:1/4:1...

Nella pratica costruire un rapporto composto che sia solido non è un lavoro semplice, bisogna essere molto precisi ed usare dei collanti potenti almeno quanto il Super Attak, difatti ciò che andrà svolto è l'assemblaggio vero e proprio di corone, ingranaggi di rapporto, pignoni ecc..., attraverso la modifica di altri rapporti; Anni fa trovammo delle Mini4wD targate Xeida (o Xieda) contenenti un type1 accompagnato da un rapporto che utilizzava un pignone da 14 denti ed un contropignone da 22 denti, il resto del rapporto era la 5:1 del type1. La Xieda spacciava tale rapporto come una 3.5:1 (in realtà era una 3.9:1), tuttavia il pignone da 14 denti fu molto utile ai corridori che non possedevano una 4:1 del type3: attraverso questo pignone venne ricostruita per analogia la 4:1 del type3 modificando il pignone da 14 denti, da cui venne ricavata una controcorona da incollare ad un contropignone.

Infine una piccola curiosità: il rapporto che Tamiya commercializza come 3.5:1 è in realtà:

• Corona(26T)/Controcorona(22T):Contropignone(24T)/Pignone(8T)

Svolgiamo i calcoli:

• 1.182(il 18 è periodico):3

Segue:

• 3.54(il 54 è periodico):1

La trasmissione composta

Esistono alcuni prototipi di auto da corsa che hanno le ruote anteriori con diametro più piccolo rispetto a quelle posteriori. In tal modo la linea aerodinamica dell'auto migliora notevolmente: si avrebbe in questo modo la cosiddetta "forma ad alettone" che comprenderebbe tutta la macchina e non solo la carrozzeria.

Nelle Mini4wD è improbabile ottenere una simile forma poichè la trazione integrale non permette di montare ruote piccole davanti e ruote grandi dietro, si avrebbe infatti un'incoerenza nel rapporto e le ruote anteriori girerebbero più velocemente di quelle anteriori. Tutto ciò si tradurrebbe in un assetto errato che farebbe curvare la Mini4wD.

L'unico modo per mantenere la trazione integrale creando il su indicato assetto aerodinamico con una Mini4wD è l'utilizzo della cosiddetta "trasmissione composta".

La trasmissione composta è basata sul cambiamento di rapporto inviato dall'albero di trasmissione alle ruote anteriori di una Mini4wD. Per ottenere tutto questo si dovrebbe impiegare sull'albero di trasmissione un pignone con un differente numero di denti, in particolare tale pignone dovrebbe trovarsi all'estremità dell'albero che verrà posta anteriormente al telaio.

In teoria utilizzando il pignone da 10 denti (quello delle Wild Mini4wD e dei vecchi differenziali, articoli 15041, 15055, 15069) al posto del pignone originale da 8 denti sull'albero di trasmissione del type1 o 2 (dunque la trasmissione composta sarebbe ottenibile solo in telai che utilizzano questo albero di trasmissione) sarebbe possibile realizzare questa teoria, accompagnando l'assetto della Mini4wD con ruote dal diametro di 23mm anteriormente e ruote dal diametro di 34mm posteriormente. Nella pratica ho avuto poco tempo per realizzare questa teoria; La riproduzione della trasmissione composta, come per i rapporti composti, pone estrema importanza alla formulazione di corretti passaggi matematici, i quali dovrebbero permettere di capire il cambiamento di rapporto mediante l'utilizzo di un pignone differente sull'albero di trasmissione.