Hyundai Motor Company e Kia Corporation sta sviluppando un nuovo concetto di trasmissione per veicoli elettrici denominato Universal Wheel Drive System che promette di ottimizzare la progettazione dei veicoli alimentati a batteria permettendo di avere maggiore autonomia, più spazio utile, superiore flessibilità e anche un comfort migliore.

Il sistema, la cui denominazione abbreviata è Uni Wheel, è definito da chi l’ha sviluppato “un sistema di trasmissione funzionalmente integrato nella ruota” e consiste in un rotismo planetario formato da una corona e 11 ingranaggi – uno solare che riceve il moto dal semiasse, 4 planetari per ciascuno dei due lati, e due separati in presa diretta con la corona – che si trova all’interno del mozzo e che riceve il moto dal semiasse. Il vantaggio di questa configurazione è che la riduzione di rapporto è realizzata direttamente sulla singola ruota e non c’è bisogno di una scatola di ingranaggi all’uscita del motore elettrico. Questo è possibile proprio perché il motore ad elettroni, a differenza di quello a scoppio, ha il massimo della coppia allo spunto e ha bisogno di un solo rapporto.

Fino a quando l’accoppiata tra motore e scoppio e cambio di velocità è stata inamovibile, il riduttore è stato incorporato all’interno della trasmissione stessa. Ma se con il motore elettrico il cambio non è più necessario, si aprono nuove opportunità che il costruttore coreano ha intravisto avviando lo sviluppo dell’Uni Wheel. La prima è la possibilità di ridurre lo spazio da dedicare ai gruppi di propulsione, che ora integrano la trasmissione, ricavando uno spazio maggiore dove serve sia per i passeggeri e i bagagli sia per la batteria. In questo modo, a parità di dimensioni, si può ricavare una volumetria utile maggiore all’interno del mezzo e può essere alloggiata una batteria più grande, a vantaggio dell’autonomia.

Ulteriore vantaggio è quello di poter avere una maggiore flessibilità progettuale e di utilizzo. Se infatti ci sono meno componenti e più spazio nella zona utile del veicolo, si può ricavare una piattaforma vicina davvero all’ideale dello skatebord e sulla quale immaginare più configurazioni. Tale caratteristica è particolarmente utile per i veicoli commerciali e per i cosiddetti PBV (Purpose Built Vehicle), ovvero mezzi allestiti secondo necessità specifiche e particolari. Questo permette di creare sulla stessa piattaforma, con relativa facilità, flotte di veicoli allestite su misura per grandi clienti, un segmento di mercato per il quale si prevede una grande crescita nei prossimi anni sotto la spinta degli operatori di logistica che ora devono accontentarsi di mezzi standard adattati, ma non perfettamente in linea per le proprie esigenze.

Altro vantaggio è nella libertà di movimento della ruota. Gli ingranaggi infatti sono distribuiti su tre bracci articolati la cui reciproca angolazione cambia in funzione delle oscillazioni della ruota. Il semiassi rimangono fissi, possono essere accorciati e si possono eliminare i giunti omocinetici così si riducono le perdite di attrito e l’efficienza (rapporto tra la potenza in entrata e quella trasmessa effettivamente dalla ruota) è superiore (dal 92% al 96%), ma soprattutto costante, qualsiasi sia la posizione della ruota. Questo permette di impiegare motori più piccoli e più vicini alla ruota, con ulteriori benefici per i pesi, i costi e lo spazio utile, ed un controllo più accurato di regime, potenza e coppia sulla ruota. Questo dà un ulteriore vantaggio per i sistemi di controllo di trazione e di torque vectoring, in particolare quelli realizzati attraverso motori singoli per ogni ruota.

Altra caratteristica dell’Uni Wheel è che si può applicare, con dimensioni diverse, ad ogni tipo di mezzo e di ruota, da quelle con un diametro di 4 pollici a quelle da 25 pollici ed oltre. Dunque mezzi commerciali, normali vetture o anche ad alte prestazioni, ma anche sedie a rotelle, biciclette e altro ancora. E visto che può modificare la posizione dell’asse di rotazione, Uni Wheel è facilmente applicabile anche a mezzi multiruota capaci di salire le scale. Sarebbe una rivoluzione per i mezzi di ausilio alla disabilità. Non si sa quando Hyundai e Kia applicheranno tale sistema ad un veicolo di serie, ma hanno fatto sapere di aver depositato 8 brevetti in Corea del Sud, Stati Uniti ed Europa e che la sperimentazione continua lavorando in particolare sull’escursione utile (ora di 150 mm), i sistemi di lubrificazione, raffreddamento e di regolazione del rapporto di riduzione, ora fisso a 1:6,241.

Il passo successivo infatti – anche se il costruttore coreano non lo dice – potrebbe essere quello di trasformare il rotismo planetario in un cambio di velocità incorporato nella ruota. Dal punto di vista teorico è possibile modificando la posizione l’incidenza relativa degli ingranaggi, sfruttando lo stesso principio utilizzato sui cambi automatici a convertitore di coppia, ma bisogna fare i conti con le masse. Parliamo infatti di masse non sospese che condizionano direttamente la velocità con la quale la ruota oscilla condizionando in modo strutturale capacità di assorbimento e di tenuta di strada del mezzo. La semplicità dell’Uni Wheel con la configurazione attuale è giudicata evidentemente accettabile e un ottimo compromesso verso l’optimum rappresentato dai motori calettati all’interno della ruota. La strada per quest’ultimi tuttavia è ancora lunga e l’Uni Wheel potrebbe essere una soluzione ponte molto efficace.