Quando si parla di ciclismo ad alti livelli l’argomento trasmissione del moto, senza perdite di potenza, diventa qualcosa di vincolante per battere i record. Il Team Policumbent, nel settore da ormai 10 anni, lo sa bene.

Nel settembre 2018 il prototipo di bicicletta reclinata TAURUS, marchiato Politecnico di Torino, ha raggiunto i 133,25 km/h durante la World Human Powered Speed Challenge e, nonostante gran parte del lavoro sia fatto dall’aerodinamica del veicolo, per superare i 100 km/h con meno di un cavallo vapore di potenza qualche intervento deve essere effettuato. Qualcosa di innovativo.

Qualsiasi meccanismo che trasmetta moto è soggetto a più o meno perdite di attrito tra i suoi componenti. Fino ad oggi nessuno è ancora riuscito a sfatare il secondo principio della termodinamica e con tutta probabilità nessuno ci riuscirà mai. La strada verso il rendimento massimo è dunque lunga e tortuosa, ma il primo passo rimane chiaro e semplice, bisogna ridurre gli attriti. Prima di ridurli, però, bisogna individuarli.

Nel caso di una bicicletta tradizionale, le principali perdite dovute alla meccanica sono localizzate tra i vari perni e cuscinetti, tra le boccole della catena ma soprattutto tra le maglie della catena e i denti dei pignoni. In una trasmissione al cambio di marcia corrisponde tradizionalmente uno spostamento della catena sui pignoni del rapporto cambiato. Questo spostamento diagonalizza la catena facendo si che le maglie sfreghino lateralmente con i denti dei pignoni producendo attrito e dunque perdite di potenza.

Dato che ogni Watt perso è un Watt nemico, eliminare gli sfregamenti diventa la chiave per rendere la trasmissione più efficiente. Per impedire che le maglie sfreghino lateralmente sui pignoni, pur consentendo comunque il cambio di marcia, si fanno traslare i pignoni al posto della catena.
Far traslare la cassetta del cambio permette di imporre una planarità sulla catena che lavorerà così sempre nelle condizioni ideali. Inoltre, spazio permettendo, è possibile gestire un numero qualunque di rapporti. Nel caso di TAURUS, la bicicletta record dei 133 km/h, si è riusciti ad avere ben 11 rapporti, ognuno dei quali lavora sempre nelle condizioni ottimali.

All’interno del prototipo il ciclista pedala su una corona da 108 denti trasmettendo così la coppia tramite catena alla cassetta del cambio. Qui l’azione di spostamento assiale dei pignoni prima citata è gestita da due potenti servomotori basati su motori “coreless” in grado sviluppare una coppia di 2Nm ciascuno. Con un sistema di leverismi si ottiene una spinta combinata di circa 20Kg che permette di cambiare in modo rapido e preciso anche mentre il ciclista continua a pedalare.

I servomotori sono alimentati da una batteria agli ioni di litio a due celle, in grado di generare 7,4V. mentre la gestione del cambio è affidata ad un Arduino Mega 2560, basato sul processore Atmega2560, il quale interpreta i segnali dei pulsanti posti sul manubrio e cambia marcia di conseguenza. L’albero della cassetta sostenuto da due cuscinetti ibridi ha poi un rinvio sul lato opposto alla corona principale che trasmette il moto alla ruota anteriore tramite un’altra catena. Entrambe le catene presentano il proprio tendicatena dedicato in carbonio con pulegge in alluminio fresato e cuscinetti ibridi dedicati.

L’intero meccanismo della trasmissione monta infine su una struttura in fibra di carbonio dove sono alloggiati anche dei potenziometri lineari per il controllo della posizione dei pignoni.

La trasmissione, arrivata al secondo anno di utilizzo ha ormai dato prova della sua efficacia e conquistato ben due brevetti in due anni, segno che si può continuare ad innovare anche in campi visti e rivisti come quello del ciclismo da competizione.
Il cambio di prospettiva “far traslare i rapporti al posto della catena” ha permesso al Team Policumbent di mantenere un numero elevato di rapporti, di ridurre le perdite meccaniche e, insieme ad altri importanti accorgimenti (di cui vi parleremo prossimamente), di aggiudicarsi il primo posto mondiale alla competizione di biciclette reclinate più veloci del pianeta.
Quando si dice di guardare le cose per un altro verso!