Frizione a Bagno d'Olio: Funzionamento, Vantaggi e Svantaggi

In questo articolo, esamineremo la frizione a bagno d’olio, ampiamente utilizzata nelle moto sia con cambio automatico che manuale. Il compito di controllare la potenza del motore che finisce alle ruote, viene svolto dalla frizione, sia essa a bagno d'olio o a secco, svolge un compito importantissimo ed è sempre sotto tensione.

Frizione a Bagno d'Olio: Cosa è e Come Funziona

Come suggerisce il nome, questa frizione è immersa direttamente nell’olio motore. Sebbene il suo funzionamento sia simile a quello delle frizioni a secco, che analizzeremo successivamente, la frizione a bagno d’olio è preferita nella maggior parte delle moto disponibili in commercio, grazie ai numerosi benefici offerti da questo tipo di lubrificazione. Interessante notare come diverse case motociclistiche, che tradizionalmente erano molto fedeli alla frizione a secco, stiano ora dirigendosi verso il sistema a bagno d’olio.

Il funzionamento delle frizioni a bagno d’olio si basa sull’uso di dischi multipli immersi in un fluido lubrificante. Quando la frizione è attivata, i dischi si comprimono insieme, trasmettendo la potenza dall’albero motore all’albero condotto. Quindi l’olio, nella frizione a bagno d’olio, agisce come un fluido refrigerante e lubrificante e crea una pressione idrodinamica che ostacola l’avvicinamento dei dischi, consentendo una trasmissione efficace della coppia motrice. Anche se può sembrare contro intuitivo, le frizioni a bagno d’olio non scivolano, grazie al principio fisico della pressione idrodinamica.

Componenti e Funzionamento Dettagliato

Schematicamente, una tipica frizione motociclistica è costituita da un elemento conduttore (la campana, solidale con la corona della trasmissione primaria) e da uno condotto, ossia il mozzo (o tamburo interno), obbligato a ruotare con l’albero primario del cambio, sul quale è montato con un accoppiamento scanalato. Quando la frizione è innestata, una serie di molle obbliga il piatto spingidisco a premere contro i dischi in modo da renderli tutti solidali tra loro, cosa che consente di trasmettere il moto.

Se, al contrario, la frizione è disinnestata, i dischi non sono premuti uno contro l’altro e quindi non sono in grado di trasmettere alcuna coppia. A moto ferma con il motore acceso - quindi con il cambio in folle - quelli conduttori continuano a girare insieme alla campana (vincolata come detto alla corona della trasmissione primaria) mentre quelli condotti non si muovono affatto; infatti l’albero primario del cambio e il mozzo della frizione, collegati alla ruota motrice, non girano. All’atto della partenza il pilota lascia gradualmente tornare in posizione di riposo la leva della frizione, modulandone il movimento come opportuno.

Nelle frizioni multidisco dei moderni motori motociclistici di schema classico in genere nella parte centrale della campana vengono inseriti uno o due cuscinetti a rotolamento. Grazie ad essi quando la frizione è disinnestata la campana può ruotare liberamente sull’albero primario del cambio. I dischi conduttori, in presa con la campana per mezzo di una serie di appendici praticate sulla loro circonferenza esterna, sono guarniti con materiale d’attrito appositamente sviluppato per questo tipo di impiego e sulla superficie di lavoro presentano una serie di solchi radiali (o, in qualche caso, inclinati). Solo di rado per questi dischi si è fatto ricorso a leghe a base di rame, senza utilizzare alcun materiale d’attrito riportato.

In alcune frizioni il piatto spingidisco non è collocato all’esterno del “pacco” dei dischi ma è in posizione rovesciata, ovvero in fondo alla campana.

Vantaggi della Frizione a Bagno d'Olio

Migliore Lubrificazione e Raffreddamento: Essendo immersa nell'olio, la frizione beneficia di una lubrificazione costante, riducendo l'usura e dissipando il calore in modo più efficace.
Prolungamento della Vita Utile: Nei sistemi “a bagno d’olio” (dove le frizioni sono immerse in un liquido lubrificante), il calore generato viene dissipato in modo più efficace, contribuendo a prolungare ulteriormente la vita del cambio. Per i conducenti, ciò si traduce in una maggiore affidabilità del veicolo e in una riduzione dei costi di manutenzione a lungo termine.
Guida Fluida: Poiché il passaggio tra le marce avviene in modo quasi impercettibile e senza interruzioni di potenza, l’esperienza di guida risulta estremamente fluida. Non si verificano quei “sobbalzi” o quelle piccole esitazioni che si riscontrano spesso con i cambi manuali o alcuni cambi automatici tradizionali, soprattutto nelle partenze da fermo o nelle ripartenze frequenti nel traffico urbano.

Svantaggi della Frizione a Bagno d'Olio

Manutenzione Più Complicata: La sostituzione è molto più macchinosa, dovuto proprio dal contenitore e dall’olio.

Applicazioni Industriali delle Frizioni a Bagno d'Olio

Le frizioni a bagno d’olio trovano applicazione in diversi settori industriali, in particolare dove è richiesta una trasmissione di potenza efficiente e affidabile:

Macchine Agricole e Forestali: Utilizzate in trattori, mixers, mietitrebbie e trituratori.
Tecnologia delle Presse: Applicate in servo presse e cesoie.
Sollevamento e Applicazioni Offshore: Usate in gru e macchinari su piattaforme offshore, funzionando come freni statici o dinamici.
Propulsione Marina: Impiegate nell’industria navale per controllare la potenza in pescherecci, rimorchiatori e fregate.

Frizione a Secco: Un Confronto

Come suggerisce il nome, la “frizione a secco” non è bagnata dall’olio. Il funzionamento della frizione è identico a quello a bagno d’olio. La differenza principale è molto evidente, poiché la frizione è fuori dall’apparato motore, e sugli alberi ci sono delle guarnizioni per tenere l’olio all’interno del motore.

Vantaggi delle Frizioni a Secco (in contesti specifici):

Raffreddamento Ottimale: In qualche caso, le frizioni di questo tipo vengono fatte lavorare a secco e in tal caso sono collocate in genere all’aperto. Questa soluzione garantisce un ottimo raffreddamento e assicura una eccellente accessibilità.
Dimensioni Ridotte: A parità di coppia che può essere trasmessa la frizione può infatti avere dimensioni notevolmente minori (e viceversa, a parità di dimensioni la frizione può trasmettere una coppia più elevata).

Svantaggi delle Frizioni a Secco:

Maggiore Usura: Senza la lubrificazione dell'olio, i componenti possono usurarsi più rapidamente.
Necessità di Materiali Specifici: Richiedono materiali resistenti all'attrito e al calore elevato.

Cambio a Doppia Frizione (DCT)

Il cambio a doppia frizione (chiamato anche DCT, Dual Clutch Transmission) è diventato estremamente popolare per i vantaggi che comporta sia in termini di prestazioni che di efficienza. La chiave del suo funzionamento risiede nelle due frizioni indipendenti. Ciascuna di queste è collegata a un proprio albero primario: uno gestisce le marce pari e l’altro le marce dispari. Questo approccio permette di “preparare” la marcia successiva prima che quella attuale venga disinserita, riducendo drasticamente il tempo di cambiata e rendendola quasi impercettibile.

Questo sistema permette una cambiata continua, dove una frizione entra in funzione mentre l’altra si disimpegna, garantendo una trasmissione ininterrotta della potenza. Questa gestione alternativa delle marce pari e dispari riduce il tempo di cambiata a pochi millisecondi, favorendo una guida più dinamica e reattiva. Questo processo continuo elimina il “buco di potenza” tipico dei cambi manuali e automatici convenzionali che si verifica durante il passaggio da una marcia all’altra. Si parla di una frazione di secondo, che comunque è sentita. Questa continuità si traduce in una guida più fluida e, nei veicoli sportivi, in accelerazioni più rapide e lineari.

Vantaggi del Cambio a Doppia Frizione

Rapidità di Cambiata: Grazie alla presenza delle due frizioni, il sistema riesce a “preparare” la marcia successiva in anticipo. Questa rapidità si traduce in una guida molto reattiva, particolarmente apprezzata in ambito sportivo e nelle situazioni in cui è richiesta una risposta immediata del veicolo, come nelle accelerazioni improvvise o nelle manovre rapide.
Efficienza nei Consumi: La gestione delle cambiate è studiata per minimizzare le perdite di energia durante le transizioni di marcia, ottimizzando così il trasferimento della potenza dal motore alle ruote.
Comfort di Guida: Poiché il passaggio tra le marce avviene in modo quasi impercettibile e senza interruzioni di potenza, l’esperienza di guida risulta estremamente fluida.
Minore Usura dei Componenti: Il sistema a doppia frizione è progettato per ridurre l’usura dei componenti, soprattutto rispetto a un cambio manuale, in cui il continuo azionamento manuale della frizione può comportare un deterioramento nel tempo.

Svantaggi del Cambio a Doppia Frizione

Costo: Si tratta di una trasmissione più complessa composta da più elementi e che, dunque, risulta più costosa quando è necessario sostituirla o se si dovessero verificare dei malfunzionamenti.

Considerazioni sull'Olio Motore

Chiunque si sarà accorto che tutti gli oli (anche quello d’oliva) cambia la sua densità con il variare della temperatura, in particolare con il freddo tende ad addensarsi mentre il calore lo rende fluidissimo. Ebbene, il grado di viscosità sta ad indicare come si comporta un olio al variare dalla temperatura. Tralasciando gli obsoleti oli a grado singolo, il grado di viscosità indicato negli oli multigrado, è composto dalla sigla SAE seguita da due cifre divise dalla lettera W, (ad esempio SAE 15w 50) la prima indica le densità a freddo, più il numero è basso più l’olio rimane fluido con l’abbassarsi della temperatura favorendo l’avviamento e la lubrificazione a freddo. La seconda invece ne specifica la resistenza al calore, più la cifra è alta e più l’olio mantiene la sua viscosità (e quindi protegge il motore) nell’aumentare la temperatura.

Come si vede, nella maggior parte dei casi, un è sufficiente un 15w40 anche se un 15w50 garantisce maggior protezione nei momenti critici, ovvero con climi caldi e anche quando l'olio ha già macinato numerosi chilometri. È sicuramente più sensato "investire" qualche euro per un olio che mantenga le sue caratteristiche a temperature elevate, rispetto ad uno che rimane molto liquido a freddo. Tranne se si usa la moto spesso in inverno con temperature molto basse, allora meglio scegliere un 10w40.

Tipi di Olio: Minerale, Sintetico o Semisintetico

Anzitutto che differenza c’è?: il minerale è ricavato direttamente dalla raffinazione del petrolio, il sintetico è ottenuto per sintesi chimica ed il semi sintetico ha solitamente una base sintetica e il resto minerale. I vantaggi del sintetico sono prevalentemente di avere un grado di viscosità molto ampio, non troverete mai un olio minerale con gradazione SAE 5w40 viceversa nessuno si sogna di fare un sintetico 20W50, perché quella gradazione la si ottiene senza problemi anche con un minerale, mantenedone alte anche le caratteristiche qualitative. Altra caratteristica del sintetico è di mantenere per più tempo e chilometri le sue caratteristiche, può quindi essere sostituito meno frequentemente, anche se non sempre conviene visto i costi maggiori.

Sulle lattine si trova la scritta API e ACEA e sugli oli per moto JASO. Sono le sigle degli enti, il primo americano, il secondo europeo, il terzo giapponese che si occupano di certificare che un olio superi determinati test, attribuendogli di conseguenza un certo indice qualitativo.

Classificazioni API e JASO

API (American Petroleum Institute): Il codice è composto da due sigle: la prima indica l’impiego (S=Service per motori a benzina, C=Commercial per diesel), seguite rispettivamente da una lettera che ne indica la qualità in progressione alfabetica (es. SE, SF, SG, SH, SJ, SL, SM).
JASO (Japanese Automotive Standards Organization): È la classificazione specifica per motori motociclistici, valutando la compatibilità con le frizioni a bagno d'olio. Troviamo:
- Jaso MA: compatibile con frizioni a bagno d'olio
- Jaso MB: NON compatibile con frizioni a bagno d'olio
Dal 2006 la MA si è ulteriormente suddivisa in MA1 e MA2, la MA2 assicura una miglior tenuta delle frizioni con indici di attrito maggiori.

Altre Tipologie di Frizioni

Frizioni Multidisco

Le frizioni multidisco, disponibili sia nella variante a bagno d’olio che a secco, sono composte da una serie di dischi di acciaio alternati a dischi di attrito. Questi ultimi, dotati di alette lungo la circonferenza esterna, si incastrano nel cestello collegato all’albero motore, formando ciò che è noto come il ‘pacco frizione’. In fase di passiva o comunemente chiamata condizione di riposo (con la marcia innestata e la leva della frizione rilasciata) le piastre di attrito (1) sono in contatto con quelle d’acciaio (2). In questo caso il pacco frizione (1+2), grazie anche alla pressione delle molle (7) e a quelle dello “spingidisco” (4), diventa un unico blocco. Così facendo, la rotazione dell’albero motore viene trasferita direttamente alla trasmissione, e di conseguenza alla ruota posteriore che farà muovere la moto.

In fase attiva (quando la leva della frizione viene azionata) le molle elicoidali (7) vengono compresse e le piastre di attrito (1) vengono distanziate da quelle d’acciaio (2). In questo caso i due blocchi di piastre ruoteranno liberamente le une dalla altre. Pertanto verrà annullato il trasferimento delle rotazione, delle piastre dell’albero motore (1) a quelle di acciaio (2) collegate alla trasmissione, e di conseguenza alla ruota posteriore.

Frizione Antisalttellamento

La frizione antisaltellamento è un dispositivo moderno, che nasce per un utilizzo sportivo, ma non è difficile trovarla su moto stradali. Questa frizione è essenziale per le moto che hanno un forte freno motore e nello sport motociclistico. Perché, fa in modo che il pilota possa frenare bruscamente, scalando marcia con velocità, senza che il “freno motore” possa mandare in blocco la ruota posteriore. Questo arresto improvviso della ruota, creerebbe il classico saltellamento del posteriore. Questo rallentamento repentino, in uno al saltellamento della ruota, potrebbe sbilanciare il pilota che sta per affrontare una curva. Di frizioni antisaltellamento ne esistono di diversi tipi, ma quella più comune è a “rampa”.

In sostanza, incorporate nel cestello e nello spingidisco, sono presenti delle rampe. Queste hanno la capacità di consentire un movimento di slittamento tra il cestello e lo spingidisco. Questo avviene quando il “freno motore” agisce con troppa energia. Questo slittamento tra le parti, fa in modo che lo “spingidisco” si allontani dal cestello, rilasciando la pressione tra i dischi in contatto (vedi immagine).

Frizione Centrifuga

La frizione centrifuga, spesso definita come ‘frizione automatica’, sfrutta la forza centrifuga per attivare o disattivare la connessione con l’albero motore. Il suo ruolo è simile a quello delle frizioni tradizionali: collegare l’albero motore alla trasmissione. Questo tipo di frizione è comune negli scooter, nelle mini-moto e anche in alcuni veicoli industriali e militari.

Le alette o ‘scarpette’ situate all’estremità della frizione, in posizione di riposo, sono tenute chiuse da molle di resistenza. Man mano che aumentano i giri del motore, le molle si allentano permettendo alle alette di aprirsi. Quando il motore raggiunge una certa velocità, le alette si estendono completamente e si agganciano automaticamente alla campana che le copre. La campana, grazie all’attrito delle alette, ruota alla stessa velocità della frizione.

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