Frizione Idraulica: Funzionamento e Manutenzione

Sin dall'inizio della costruzione del primo autoveicolo è stato necessario escogitare un metodo ed un dispositivo per disaccoppiare la trazione dal motore alle ruote.

La frizione auto è il dispositivo che trasmette la coppia del motore al cambio e grazie ad essa possiamo anche effettuare il disaccoppiamento.

Buona parte del lavoro è dovuto però ad un sistema posto al suo fianco, gli elementi preposti al disinnesto.

Il meccanismo di disinnesto della frizione auto ha subito una forte evoluzione negli anni che ci ha portato all’automatismo del sistema.

Una delle prime generazioni prevedeva il collegamento diretto dal pedale della frizione alla forcella (collegata al cuscinetto reggispinta) tramite un cavo regolabile.

Un sistema semplice ed economico.

Evoluzione dei Sistemi di Frizione

Quando i costruttori auto hanno sviluppato motori con maggiore potenza e coppia, hanno dovuto scegliere con i costruttori di frizioni quali parametri modificare.

L’unica alternativa plausibile è stata aumentare la forza di pressione, aumentando quindi anche la forza che il guidatore avrebbe esercitato sul pedale della frizione.

Questa forza di disinnesto è in qualche modo equivalente alla forza esercitata dallo spingidisco che preme sulla molla a diaframma.

Tramite l’utilizzo del solo cavo non è possibile aumentare l’effetto leva (in maniera ragionevole) a favore del guidatore e permettere una pressione del pedale confortevole.

Utilizzando un sistema di moltiplicazione della pressione con due pompe idrauliche (primaria, a monte vicino al pedale e secondaria, a valle installata sulla campana), non è più necessario esercitare un notevole sforzo sul pedale della frizione.

L’effetto leva è quindi garantito dalla presenza delle pompe idrauliche.

Ed ecco che i progettisti di componenti si sono trovati di fronte ad un nuovo dilemma: altre componenti da installare e collocare nel vano motore.

Più componenti da installare comportano più codici in magazzino, la movimentazione di più articoli, processi più complicati, ecc.

Tutte voci che a cascata si riflettono sui costi.

Trasformandoli in un unico componente, denominato CSC (Concentric Slave Cylinder) cuscinetto reggispinta idraulico, ma impropriamente, perché la pompa secondaria non viene rimossa, bensì semplicemente integrata.

Prima dell’avvento del CSC era possibile robotizzare il disinnesto e innesto della frizione con attuatori elettrici o elettroidraulici.

Ma in questi casi l’attuazione è indiretta (viene esercitata forza sul puntale che agisce sulla forcella, non direttamente sul cuscinetto).

Quindi il controllo dell’attuazione (tramite il sensore di posizione) non può effettivamente percepire la corsa del cuscinetto.

Nel frattempo però il CSC ha subito già un’ulteriore evoluzione.

Nei veicoli industriali, dove l’idraulica è spesso soppiantata dalle attuazioni pneumatiche, il CSC idraulico aumenta la complessità di montaggio e i costi.

Ecco perché ZF ha progettato e sviluppato il cuscinetto ConAct, un cuscinetto reggispinta completamente pneumatico, già in uso su molti camion.

Frizione: Componenti e Funzionamento

In generale la frizione serve per innestare e disinnestare il motore dalla ruota posteriore.

Senza una frizione per accoppiare e disaccoppiare l'albero motore e la trasmissione, avresti davvero difficoltà ad avviare, fermare e spostare la tua moto.

Per capire come funziona la frizione idraulica iniziamo dalle principali componenti:

• Cestello esterno
• Mozzo interno
• Spingidisco
• Gruppo di dischi della frizione
• Molle e bulloni della frizione

L'unica differenza con la frizione a filo (anche detta “a cavo”) è nel sistema che disinnesta i dischi della frizione.

La leva della frizione idraulica è collegata a un serbatoio del cilindro principale pieno di fluido che fa pressione su un pistone nel cilindro principale per trasferire quella forza al cilindro secondario.

Spinge fuori il suo pistone (proprio come sulle pinze dei freni) per azionare l'asta di spinta.

Ciò muove la piastra di pressione, rilasciando la forza che tiene insieme le piastre, scollegando così la trasmissione dall'albero motore.

La frizione dell’auto si compone di tre elementi che consentono alla coppia di essere trasferita dal motore al cambio.

Si tratta dell’insieme composto da disco frizione, spingidisco e cuscinetto reggispinta.

Quest’ultimo, altresì detto cuscinetto di disinnesto, esiste sia nella tipologia meccanica che idraulica.

Il disco frizione è fatto di un materiale ruvido, ad alto coefficiente di attrito, da un insieme di molle e da una sezione scanalata nel foro centrale.

La frizione intera viene poi alloggiata tra il motore dell’auto e il cambio, collegata con l’interno dell’abitacolo attraverso il pedale di sinistra.

Se l’attivazione è meccanica significa che c’è un cavo che svolge questa funzione.

Se, invece, abbiamo a che fare con una frizione idraulica, l’attivazione avviene per mezzo di un condotto ad olio.

Succede che il cuscinetto reggispinta tira indietro lo spingidisco, allontanando così l’albero del cambio dall’albero motore.

Proprio quando si crea questo spazio è possibile innestare la marcia desiderata.

Quando poi il pedale viene rilasciato, il cuscinetto reggispinta sposta lo spingidisco verso il disco frizione il quale, muovendosi in direzione del motore, rimette in collegamento l’albero motore con l’albero del cambio.

Per effetto dell’attrito, le velocità del disco frizione e del volano del motore diventeranno uguali.

Il disco della frizione riesce così a trasmettere il moto all’albero del cambio.

Grazie al funzionamento della frizione dell’auto, inoltre, si può gestire anche il comportamento del veicolo.

Utilizzare un rapporto di marcia più basso può servire a garantire un’accelerazione necessaria per una salita o per un sorpasso.

Manutenzione della Frizione Idraulica

Nel tempo, potresti notare che l'azionamento della frizione potrebbe sembrare meno coerente o irregolare.

Il fluido potrebbe intrappolare una bolla d'aria da qualche parte, o assorbirà l'acqua dall'aria, che alla fine porterà alla corrosione.

Quando ciò accade, il fluido diventa torbido o scolorito.

In ogni caso, va cambiato.

Per innestare una marcia correttamente, cioè per effettuare una partenza o per cambiare rapporto durante la guida: ecco a cosa serve la frizione auto.

Perché questo procedimento avvenga senza intoppi, è fondamentale assicurarsi che tutti i fluidi che garantiscono il funzionamento della frizione siano al giusto livello.

La manutenzione principale riguarda principalmente la sostituzione dell’olio idraulico: questa procedura deve avvenire (come prescritto) ogni 3 anni o 60.000 km.

Cosa serve per spurgare una frizione idraulica?

Per completare lo spurgo della frizione idraulica avrai bisogno dell’olio frizione appropriato.

La maggior parte delle moto usa lo stesso olio che si usa per i freni (olio DOT 4, 5 o 5.1).

Alcuni modelli usano anche olio minerale puro (sistemi Magura, per esempio).

Una volta che hai il tuo olio, hai solo bisogno di un tubo trasparente, una bottiglia di raccolta, una chiave da 8 mm per lo spurgo, una siringa o un altro metodo per aspirare il fluido dal serbatoio e tutti gli strumenti necessari per rimuovere il coperchio o tappo sul serbatoio della pompa freno.

Meglio olio minerale o olio DOT?

Il liquido per frizione (e freni) più comune oggi è il fluido DOT, che soddisfa gli standard rigorosi della Society of Automotive Engineers e dal Department Of Transportation (DOT).

Essendo un olio soggetto a regolamentazione l’olio DOT costa anche molto meno rispetto all’olio minerale.

Inoltre bisogna specificare che tra gli oli DOT, il migliore risulta essere il DOT 5.1.

Olio DOT 5.1

Il DOT 5.1 in particolare è il liquido per circuiti idraulici che offre maggiori vantaggi rispetto agli altri DOT (come il classico DOT 4).

Vediamo perché...

• SICUREZZA. L’alto punto di ebollizione secco del DOT 5.1 (superiore a 260°C) consente la massima efficienza dell’impianto frenante anche quando sottoposto a un impiego intenso e prolungato, garantendo la massima sicurezza della tua frenata.
• DURATA. L’elevato punto di ebollizione a umido WERBP (minimo 180°C), superiore ai liquidi convenzionali DOT 4 e DOT 3, permette di sfruttare il prodotto più a lungo.
• PRESTAZIONI. Il DOT 5.1 è il liquido freni ideale per il settore Racing professionale e amatoriale.
• IDEALE CON ABS E ESP. La bassa viscosità del DOT 5.1 a -40°C garantisce una miglior circolazione del fluido nelle valvole dei sistemi antibloccaggio ABS (che richiedono un breve tempo di ciclo) o con il controllo elettronico della stabilità ESP.
• RESISTENZA AL FREDDO. Il punto di scorrimento eccezionalmente basso assicura il funzionamento del sistema frenante anche alle temperature più basse (sino a -40°C).
• PROTEZIONE. Non provoca rigonfiamenti nelle guarnizioni e nella gomma con le quali entra in contatto anche permanentemente. Protegge le componenti metalliche del circuito di frenata dalla corrosione, ruggine e usura.

Olio Minerale

A differenza del liquido per freni DOT, i fluidi per freni di olio minerale non sono regolati da alcun standard o ente normativo, pertanto le informazioni tecniche sulle varie sostanze che contribuiscono alla loro produzione sono solitamente difficili da ottenere.

Poiché l’olio minerale è idrofobo e non assorbe acqua dall’ambiente, uno dei grandi vantaggi che ha sul fluido DOT è che una volta aperto può essere conservato a tempo indeterminato.

Al contrario, il fluido DOT va usato subito e non può essere usato se la bottiglia è aperta da più di 12 mesi (a volte anche meno).

Lo svantaggio dell’olio minerale idrofobo è che quando filtra acqua nell’impianto frenante, attraverso guarnizioni o pori microscopici nelle linee, fa crollare il punto di ebollizione dell’intero impianto frenante a quello dell’acqua (100°C).

Frizione a Cavo o Frizione Idraulica? Quale Scegliere

Quando senti parlare di frizioni idrauliche o frizioni a cavo, ci si riferisce solo a come viene azionata la frizione.

Con una frizione a cavo, la forza della leva viene trasferita tramite un cavo Bowden, che ha un filo di acciaio che scorre all'interno di una guaina flessibile.

La frizione idraulica invece usa del fluido per trasmettere la forza esattamente come accade nei freni idraulici.

L’unica differenza con i freni è che al posto di una pinza all'altra estremità del tubo c'è un cilindro schiavo che agisce sullo spingidisco della frizione allo stesso modo di un cavo.

Se una frizione a cavo e una frizione idraulica fanno la stessa cosa, perché un produttore o un pilota dovrebbero sceglierne una piuttosto che l'altra?

Ogni sistema ha i suoi pro e contro.

Frizione a Cavo

La frizione a cavo è la configurazione più comune nelle moto.

I cavi sono comuni per un semplice motivo: sono economici da realizzare, facili da montare e tengono la moto leggera.

Per quanto riguarda la manutenzione però, i cavi ne richiedono una discreta quantità.

Per cominciare, devi regolare frequentemente il gioco per tenere conto dell'usura della frizione: se il cavo si allenta troppo non otterrai il disinnesto completo quando tiri la leva.

Al contrario, se lasci troppo poco gioco la frizione slitterà, portando a un’usura repentina dei dischi della frizione.

Inoltre, i cavi devono essere lubrificati periodicamente e sono soggetti a corrosione, rottura e attorcigliamento se piegati troppo bruscamente.

Frizione Idraulica

Con una frizione idraulica non devi preoccuparti di lubrificare o dei cavi che si sfilacciano, e non devi nemmeno occuparti di regolare nulla.

Questo perché finché c'è fluido nel serbatoio, un sistema idraulico si regolerà automaticamente usurando molto meno i dischi della frizione.

Perciò il punto di innesto rimane lo stesso per tutta la vita della frizione.

Parlando di innesto, le frizioni idrauliche sono generalmente più facili da modulare e hanno una trazione della leva più leggera e coerente, poiché c'è un cilindro principale e un cilindro secondario che amplificano la forza della presa.

In pratica, su moto da strada di grossa cilindrata che tendono ad avere molle robuste che sono difficili da comprimere, la frizione idraulica è l’ideale, perché l’attuatore più grosso ti aiuta a diminuire la resistenza alla leva.

Come contro, la frizione idraulica è una configurazione più costosa, sia da costruire inizialmente, sia da riparare in seguito, se una guarnizione si guasta.

Meglio Frizione Idraulica o a Cavo?

Come spesso accade, la risposta dipende dall’uso che fai della moto.

Se batti percorsi offroad forse meglio la frizione a cavo (nel caso si rompa riesci a cambiarla al volo in autonomia anche con un fil di ferro).

Se invece fai percorsi su strada anche lunghi e regolari, prediligi uno stacco più dolce e hai una moto di grossa cilindrata, meglio la frizione idraulica, che ti fa fare decisamente meno fatica e minore manutenzione.

Un altro problema della frizione idraulica può riguardare il pedale, che resta abbassato e non in posizione standard: in questo caso, prima di tutto infilate il piede sotto e fate forza per tirarlo verso l’alto.

Se ci riuscite, a questo punto potreste raggiungere il meccanico più vicino che vi dirà (probabilmente) che è necessario sostituire la pompa o il cilindro di comando.

Come Passare alla Frizione Idraulica: il Kit Moto

La tua moto ha una frizione a cavo molto dura da azionare e vuoi modificarla in una frizione idraulica?

Esiste un kit apposito per la frizione idraulica universale.

Si chiama MECDRAULIC e PBR lo ha progettato appositamente per consentirti di convertire la frizione a cavo della tua moto in frizione idraulica.

Hai tutti i vantaggi di una configurazione idraulica in un kit completamente assemblato e pronto per l'installazione.

Viene fornito completo di leva, serbatoio (come quello dei freni), tubo idraulico e pistoncino idraulico.

In questo modo ottieni una moto che "strappa" molto meno e ti eviti il rischio di rotture di cavi.

Problemi Comuni e Risoluzione

Durante la guida o dopo aver spento il motore può sfortunatamente capitare di sentire una puzza di bruciato in seguito a un cambio di rapporto.

Questo odore acre indica che potrebbe esserci stato uno scivolamento eccessivo della frizione.

Se il pedale della frizione è più duro da premersi, è probabile che qualche lamella dello spingidisco si sia rovinata.

Quando invece il pedale della frizione rimane premuto e non ritorna alla posizione di partenza, potremmo essere in presenza di una perdita di pressione dell’olio.

Mentre nel primo caso è necessaria cambiare tutta la frizione, nel secondo caso basterà sostituire il servo-frizione.

Se è proprio questo ultimo elemento ad essere rovinato, può anche capitare che le vibrazioni dello spingidisco si trasmettano al cambio.

Per evitare che questi componenti si usurino velocemente, è sempre importante provare a non premere troppo il pedale frizione quando si guida, soprattutto quando si è in folle.

Altra problematica può essere data dall’olio motore il quale è necessario controllare spesso.

Il tempismo può fare la differenza sui possibili costi di riparazione di una frizione bruciata.

Inoltre, è bene considerare che spesso la sostituzione dell’elemento non è un’operazione che viene inclusa nella garanzia.

Meglio controllare costantemente la frizione.

Non appena si avvertiranno i primi segnali di usura è necessario rivolgersi immediatamente ad un meccanico o alla officina autorizzata.

Frizione Elettroidraulica iMT di Kia e Hyundai

Fra le frizioni più avanzate tecnologicamente troviamo l’esempio della frizione elettroidraulica iMT di Kia e Hyundai, in grado di aumentare efficienza e comfort di guida rispetto alle soluzioni più tradizionali.

Disponibile sui modelli ibridi “leggeri” con sistema a 48 V, questa intelligent Manual Transmission è una trasmissione manuale che vede la propria frizione azionata da una centralina.

Il pedale non è qui collegato ad un condotto idraulico, ma ad un sensore che comunica con una centralina.

Quest’ultima, di conseguenza, con un attuatore elettroidraulico gestisce la pressione del liquido che permette l’apertura e la chiusura della frizione.

Questo tipo di trasmissione entra in sinergia con i sistemi mild-hybrid a 48 V, permettendo di aprire la frizione non appena si rilasci l’acceleratore.

In futuro, il Costruttore coreano punta a creare un cambio manuale che non abbia bisogno del pedale della frizione per funzionare.

Tipi di Frizione Utilizzati nelle Moto

In campo motociclistico esistono frizioni a bagno d’olio e a secco.

Entrambi i tipi sono diffusi sulle moto.

• Frizioni Monodisco: Il funzionamento è quello visto in generale per una frizione. Il principale vantaggio è la semplicità costruttiva e progettuale visto che abbiamo un solo disco, mentre il limite maggiore è costituito dagli ingombri. È probabilmente il tipo più usato sulle moto.
• Frizioni Multidisco: Permette in poco spazio di trasmettere una grande quantità di coppia suddividendola tra i diversi dischi. A dischi vincolati all’albero condotto (quello che va al cambio) si alternano dischi vincolati alla campana (in presa con l’albero motore); tutti i dischi possono muoversi assialmente; una serie di molle elicoidali assicura la forza premente sullo spingidisco che in pratica agisce contemporaneamente su tutti i dischi. La forza premente unita alla superficie di attrito totale dei dischi determina la massima coppia trasmissibile.
• Frizioni Centrifughe: Viene generalmente impiegata negli scooter, dotati di trasmissione automatica. Molto simile alla frizione “tradizionale”, è composta da un campana che si collega rigidamente alla trasmissione finale, generalmente a ingranaggi. Il meccanismo interno è composto a sua volta da ganasce e ruota liberamente all’interno della campana. La frizione è collegata tramite cinghia al “variatore”, collegato a sua volta all’albero motore.
• Frizione Antisaltellamento: È un tipo di frizione impiegata generalmente nelle moto sportive, ed è in grado di evitare il bloccaggio della ruota posteriore in fase di staccata, quando si scalano le marce. Durante il cambio di marcia il sistema funziona normalmente, quando invece si scala in staccata l’aderenza della gomma può trasmettere un po’ di coppia al motore, il contrario di quello che accade normalmente (è il motore a trasmettere la coppia alla ruota) portando al bloccaggio della ruota. Nei sistemi antisaltellamento la forza di trascinamento sviluppata dalla gomma fa azionare un sistema formato da una ruota dentata e delle sferette che si muovono su piani inclinati.

Quando Sostituire la Frizione

Capita, o capitava spesso, di sentire parlare di “frizione bruciata”, andiamo a vedere perché.

La causa può risiedere in un eccessivo sforzo o in un impiego non corretto: la frizione è una delle protagoniste di ogni partenza da fermo e di qualsiasi cambio di velocità.

Sottoponendola a un impiego gravoso, come per esempio ripetute partenze in salita, continue accelerazioni da fermo, guida a bassissima velocità o a “filo di gas” si rischia di ridurre di molto la sua vita.

Anche procedere con la “frizione in mano” sottopone la stessa a uno sforzo gravoso, ma ci sono dei distinguo da fare: nella guida sportiva o in fuoristrada, la modulazione del comando della frizione è una vera e propria tecnica, per cui non è possibile fare un discorso che vale per tutti i casi.

I dischi con il tempo si consumano, per capire quando è il momento di sostituirli basta ascoltare il propulsore sotto sforzo: se in accelerazione - dopo un brusco colpo dato al gas, magari in salita - il motore sale di giri immediatamente, ma la frizione “attacca” successivamente e c'è quindi un ritardo di risposta tra il comando del gas e l’incremento della velocità, bisogna far controllare ed eventualmente sostituire la frizione.

Al contrario la frizione può anche risultare incollata, cioè non più in grado di separare motore e trasmissione.

Capita spesso quando la moto resta ferma a lungo, se la frizione non stacca più, il problema non dipende necessariamente da un danno alla frizione.

Regolazione della Frizione

Dalla leva della frizione parte il cavo, alloggiato nella sua guaina.

Nel punto di attacco ci sono una grossa rotella e un comando zigrinato.

Per cominciare bisogna allentare la rotella, che è solo un fermo.

A quel punto si può agire sull’estremità zigrinata della guaina.

Il movimento è molto semplice: avvitando la guaina verso la leva, il punto di attacco della frizione si avvicina alla manopola; svitandola, il cavo si tende e il punto di attacco si allontana.

Tutte le moto hanno una seconda filettatura vicino al motore, che funziona nello stesso modo e che si può usare quando quella al manubrio è arrivata al limite.

Se il comando di una frizione perfettamente a punto risulta troppo duro per i propri gusti non c’è molto da fare, si tratta di una caratteristica su cui non si può intervenire tramite regolazioni presenti sulla moto.

L’unica soluzione, che riguarda però solo le frizioni con comando a cavo, è la possibilità di montare un demoltiplicatore della frizione.

Si tratta di un kit meccanico che si inserisce tra il cavo della frizione e la leva e permette di ridurre lo sforzo di estensione della frizione.

Tabella Comparativa Olio Frizione

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