A cura di Massimo Grandi e Lorenzo Morello,
Commissione Cultura ASI
Autotelai e motopropulsori innovativi, finalizzati ad ottenere stabilità di traiettoria, facilità e agilità di guida, prontezza nell’accelerare, ridotto uso del cambio furono le basi tecniche delle automobili di Gabriel Voisin.
La prima Avions Voisin, la C1 del 1920 (fig. 1), non poteva dirsi certo innovativa, a parte l’esotico motore Knight, il meglio allora esistente in termini di prestazioni; tuttavia, quest’automobile ottenne un discreto successo, con circa mille esemplari costruiti, anche grazie alle prestazioni che le permisero di registrare tempi migliori del velocissimo Train Bleu sul percorso Parigi Nizza.
La C2 del 1921 (fig. 2), pur con forme ancora convenzionali, compensò la scarsa originalità del primo modello forse in modo eccessivo. Aveva, infatti, un motore a 12 cilindri a V di 60° (7.238 cm3 e 85 CV), così elastico da necessitare di due sole marce. Disponeva anche di un impianto frenante servoassistito ad aria compressa.
Nei modelli successivi, soprattutto dagli ultimi anni ’20, le automobili Voisin iniziarono a presentare caratteristiche tecniche molto originali sia nella disposizione degli organi meccanici sul telaio, sia nel motore e nel cambio di velocità.
Disposizione degli organi meccanici
Un primo aspetto, reso particolarmente evidente nella C20 (fig. 3), era il posizionamento delle ruote alle estremità di un telaio allungato. Questa scelta derivava dalla convinzione che la misura del passo fosse direttamente correlata non solo con il comfort ma anche con la stabilità della traiettoria. Per ottenere questo risultato, era altrettanto importante che le masse più rilevanti (motopropulsore, passeggeri, bagaglio) fossero collocate in prossimità del centro di gravità; in tal modo, riducendo l’inerzia del veicolo, che agisce come elemento di ritardo alle correzioni di traiettoria, sarebbe anche aumentata l’agilità di guida. Queste considerazioni potrebbero anche spiegare l’esistenza di numerosi modelli, come ad esempio la C7, con i bagagliai posti ai lati del veicolo e gli ultimi studi di Voisin, come un inedito motore a 12 cilindri in linea, che per la sua ridotta larghezza poteva essere montato in posizione arretrata, in parte collocato fra passeggeri anteriori, o come l’insolita Coccinelle.
Nella Coccinelle (fig. 4), per meglio concentrare le masse al centro del veicolo, secondo il brevetto di Voisin, le quattro ruote erano posizionate ai vertici di un rombo (fig. 5), con la sola ruota anteriore sterzante, un assale intermedio motore ed una ruota posteriore pivotante; il motore a stella, scelto per questa vettura, possedendo una lunghezza ridottissima, poteva essere collocato in prossimità dell’asse centrale; con questa disposizione, le masse più importanti erano molto vicine al baricentro nonostante la presenza di sei posti. Lo forma della carrozzeria prometteva anche una ridotta resistenza aerodinamica e un altrettanto ridotta sensibilità al vento laterale.
Voisin, infatti, per la sua esperienza in campo aeronautico, era convinto che molte fatalità, causate da uscite di strada apparentemente inspiegabili, fossero dovute a raffiche di vento laterale non sufficientemente dominate dal guidatore, soprattutto quando la velocità elevata rendeva difficili interventi tempestivi sul volante. Lo schizzo dell’ultima Voisin Avions, la C30, in fig. 6, mette in evidenza come il centro di pressione del vento laterale dovesse essere arretrato rispetto al centro di gravità. In questo modo, un colpo di vento, pur spostando lateralmente la traiettoria, avrebbe contemporaneamente causato una variazione di assetto tale da contribuire a mantenere la vettura sulla strada.
Un ultimo concetto applicato in modo generalizzato alle automobili Voisin era dato dalla ridotta altezza da terra del baricentro, ottenuta con telai molto ribassati e dall’impiego di carrozzerie di alluminio. Nel caso della C20, il ribassamento del telaio era particolarmente evidente per merito della particolare sospensione anteriore (fig. 7), in cui le balestre erano montate sopra e non sotto i longheroni.
Motore
I motori Voisin, salvo quello della C30, che per motivi finanziari dovette accontentarsi di un 6 cilindri a valvole laterali acquistato dalla Graham-Paige, erano tutti basati sui brevetti Knight.
L’americano Charles Yale Knight (1868 – 1940) aveva inventato un motore caratterizzato dall’avere valvole a fodero invece che a fungo; questi motori erano impropriamente denominati “senza valvole” anche se esse erano ancora presenti, sebbene di tipo diverso. Il primo di questi motori fu presentato al Chicago Auto Show del 1906, sulla Silent Knight, un’auto del marchio Knight & Kilbourne creato per l’occasione.
Il motore Knight creò molto interesse e fu adottato da numerosi costruttori europei, quali Daimler of England, Mercedes, Minerva, Panhard & Levassor e, ovviamente, Avions Voisin.
In mancanza di disegni sufficientemente dettagliati dei motori Voisin, ci si servirà della documentazione di un altro motore costruito su licenza Knight, montato nel 1920 dalla Minerva, un costruttore belga di automobili di lusso, attivo dal 1902 al 1938.
In questo motore (fig.8), due foderi concentrici F1 ed F2, sono inseriti nei cilindri, che contengono pistoni P non diversi da quelli di un motore convenzionale.
I foderi recano, nella loro estremità superiore degli orifizi O estesi in senso circonferenziale, che si affacciano a delle aperture praticate nel blocco, in corrispondenza dei collettori di aspirazione D e di scarico H.
I foderi si muovono di moto alterno, mediante le biellette N ed M, collegate ad un secondo albero a gomiti E, che ruota a velocità dimezzata rispetto a quella del motore.
La fig. 9 mostra gli elementi principali del motore come apparivano smontati; si possono rilevare le scanalature ad anello sulle superfici esterne dei foderi, studiate per trattenere l’olio e migliorare la loro lubrificazione, sicuramente l’aspetto più problematico in questi motori.
La fase e le corse del secondo albero a gomiti E erano progettate in modo da mettere in comunicazione la camera di combustione di ogni cilindro con i collettori secondo le schema di funzionamento di un normale motore a quattro tempi, come appare dallo spaccato di un cilindro, mostrato in fig. 10, nelle fasi di aspirazione, compressione, espansione e scarico.
I vantaggi offerti da questo motore, rispetto a quelli coevi a valvole laterali, erano i seguenti:
- il comando della distribuzione era di tipo desmodromico; quindi, più adatto a far raggiungere al motore velocità di rotazione elevate, con beneficio per la potenza massima;
- le luci di passaggio dei gas erano più estese, sia per possedere un’area maggiore, sia per aprirsi più velocemente; quindi, più adatte ad ottenere valori maggiori di coppia;
- il tipo di chiusura strisciante facilitava la rimozione dei residui solidi della combustione (molto abbondanti con le benzine del tempo); non era pertanto necessaria la smerigliatura periodica, consueta per le valvole laterali; inoltre, la chiusura a strisciamento, invece che a battuta, prolungava di molto la loro durata e eliminava lo sgradevole ticchettio;
- la camera di combustione, di forma più compatta, rispetto ad un motore a valvole laterali, e con la possibilità di posizionare la candela al centro, permetteva un rapporto di compressione superiore; questi motori, infatti, invece delle testa, avevano degli speciali tappi K (fig. 8, in alto a destra)), simili ad un pistone rovesciato munito di segmenti, che chiudevano la parte superiore della camera di combustione, creando anche la superficie di guida dei foderi.
Tutte queste caratteristiche contribuivano al raggiungimento di potenze e coppie superiori, di consumi inferiori e di una totale assenza di ticchettio.
Esistevano tuttavia anche inconvenienti. La presenza dei foderi rendeva più difficile lo smaltimento del calore di combustione e la conseguente superiore temperatura provocava talvolta l’essiccazione del lubrificante, con conseguenti grippaggi. Il costo superiore, infine, relegava i motori Knight alle automobili di alta gamma.
I motori Voisin, di cui si mostra come esempio in fig. 11 quello della C7, pur se simili ai Minerva, erano tuttavia ancora più evoluti per la struttura monoblocco interamente di alluminio, con vantaggi di peso e, soprattutto di smaltimento del calore, per la migliore conducibilità termica dell’alluminio rispetto alla ghisa; era anche migliore la lubrificazione delle bielle di comando dei foderi grazie ad essere accoppiate sul loro albero a gomiti con eccentrici E dotati di bronzine.
L’Avions Voisin produsse molti motori, classificabili secondo cinque diverse famiglie.
- a 4 cilindri in linea da 3.969 cm3 (alesaggio x corsa: 95 x 140 mm), con potenza da 80 a 120 CV a 3.500 giri/min, secondo gli allestimenti, montati sulle C1, C3, C5 e C9;
- a 4 cilindri in linea da 1.244 cm3 (alesaggio x corsa: 60 x 110 mm), di cui non sono note le prestazioni, montato sulla C4, poi portato a 1.328 cm3 (alesaggio x corsa: 60 x 110 mm), con potenza 33 CV, montato sulla C4S, infine, portato a 1.551 cm3, con potenza di 44 CV a 3.500 giri/min, montato sulle C7 e C10;
- a 6 cilindri in linea da 2.326 cm3 (alesaggio x corsa 67 x 100 mm), con potenza di 66 CV a 4.400 giri/min montato sulle C11, C14, C15;
- a 6 cilindri in linea da 4.530 cm3 (alesaggio x corsa 86 x 130 mm) con potenza di 105 CV, montato sulla C12, poi portato a 5.829 cm3 (alesaggio x corsa 94 x 140 mm) con potenza di 140 CV, montato sulla C16, C22, C25, C27 e C28;
- a 12 cilindri a V di 30° da 4.889 cm3 (alesaggio x corsa 72 x 100 mm), con potenza di 113 CV a 3.500 giri/min, montato sulla C18, C19 e C20.
A questi si deve aggiungere il C30, come detto acquistato dalla Graham-Paige, a 6 cilindri in linea, con cilindrata di 3.560 cm3 e potenza di 80 e 118 CV, nelle versioni aspirata e sovralimentata con un compressore Roots.
L’esterno dei motori Voisin era sempre altrettanto curato nei dettagli quanto le parti in vista dell’abitacolo e della carrozzeria; il motore della C12 (fig. 12) può essere di esempio; si possono apprezzare le superfici in alluminio lucidato, messe in risalto dal fondo verniciato in nero. La vernice nera dei motori Voisin non aveva solo funzione estetica ma, applicata ed essiccata in forno, serviva anche ad impermeabilizzare le superfici di alluminio, al tempo molto porose, per impedire l’apparire di trasudamenti di acqua e di olio.
Merita anche ricordare, per il disegno eccezionalmente pulito, il motore della C2 (fig. 13), anche qui in alluminio smaltato nero; tutte le parti accessorie del motore erano coperte da un involucro, apribile in diversi punti per la manutenzione.
Fu anche sviluppato un motore a stella, raffreddato ad aria, a 7 cilindri per la Coccinelle (fig. 14; come gli altri applicava il sistema Knight; l’albero motore aveva un solo gomito sul quale si imperniava la biella madre (in posizione centrale nel disegno) montata su cuscinetti a sfere; sulla sua testa si infulcravano le biellette degli altri sei cilindri. Si notino le ruote dentate preposte al comando dei sette alberi di comando dei foderi (è mostrata una sola di queste in basso, sul disegno).
I cilindri avevano 85 mm di alesaggio e 105 di corsa, con una cilindrata di 4.171 cm3 raggiungendo, probabilmente, la potenza di 120 CV.
Il miglioramento dei materiali e dei sistemi di lavorazione delle camme e la diffusione delle valvole in testa annullarono i vantaggi dei motori Knight già nei primi anni ’30, causando la loro scomparsa.
Trasmissione
Come si è detto, Voisin inseguiva l’obiettivo di semplificare la guida delle sue automobili e per questo dedicò molti sforzi per eliminare l’uso della frizione e limitare al massimo quello del cambio. Il primo tentativo in tal senso fu compiuto nella C2.
Come anticipato, in considerazione dell’elasticità del motore e della sua considerevole cilindrata, il cambio fu dotato di due soli rapporti, selezionabili senza l’uso della frizione; non si trattava di un cambio a ingranaggi ma di uno dei primi convertitori di coppia idraulici, costituito da due giranti palettate, affacciate all’interno di una scatola contenente olio. Per eliminare lo slittamento del giunto, che avrebbe compromesso prestazioni e consumo dopo l’avviamento del veicolo, era prevista una frizione elettromagnetica che veniva chiusa automaticamente al superamento di un certo valore di velocità.
Il costo e l’ingombro di questo sistema furono però giudicati eccessivi, per cui né la C2 fu mai prodotta in serie, né questa trasmissione fu impiegata in altri modelli. Tuttavia, qualcosa dell’idea iniziale rimase perché, in modelli successivi, furono applicati cambi a due o tre marce, a comando manuale, ma muniti di un overdrive a innesto elettromagnetico. In questo moto, i passaggi alle marce alte potevano essere effettuati agendo su un interruttore elettrico, senza intervenire sulla frizione e sollevare il piede dal pedale dell’acceleratore.
Verso la fine degli anni ’20, le automobili Voisin furono dotate del cambio Cotal a funzionamento semiautomatico in tutte le marce avanti.
Il cambio è rappresentato in sezione in fig. 13 (la parte collegata al motore si trova a sinistra). L’albero di entrata comanda un inversore di marcia di tipo epicicloidale A (disegnato nella posizione di folle); la scelta fra marcia avanti e retromarcia doveva essere effettuata manualmente a vettura ferma con l’uso della frizione.
Esistevano due rotismi epicicloidali, comandati da quattro frizioni elettromagnetiche, in grado di fornire ciascuno una velocità ridotta o la presa diretta, mediante l’attivazione di uno dei due magneti.
Con i due rotismi nella posizione di velocità ridotta, si realizzava la prima marcia; con uno in velocità ridotta e l’altro in presa diretta, si realizzavano la seconda e la terza; con entrambi in presa diretta, si otteneva la quarta.
I cambi marcia potevano essere effettuati agendo su un commutatore elettrico, senza intervenire sulla frizione o sollevare il piede dal pedale dell’acceleratore. La fig. 14 mostra l’abitacolo di una C25 Aérodyne, di cui possiamo anche apprezzare l’originalità del decoro interno; la leva dell’inversore di marcia è posta accanto a quella del freno a mano; il commutatore elettrico per il cambio di marcia si trova sul piantone del volante.
Bibliografia
Contet A., Le moteur sans soupape Knight, Decoupment, 1912.
Un’originale automobile a dodici cilindri in linea, Motor Italia, agosto 1936.
Voisin G., Mes mille et une voitures, La Table Ronde, 1962.
Bellu S., Gabriel Voisin, Journal d’un iconoclaste, ETAI, 2013
