Frizione: Comando Idraulico e Pneumatico – Funzionamento e Evoluzione

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. Un sistema posto al suo fianco, gli elementi preposti al disinnesto, si occupa di buona parte del lavoro.

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.

L'evoluzione dei sistemi di disinnesto

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.

Una delle soluzioni tecniche ZF recenti per eliminare il pedale della frizione auto contenendo i costi, è partire da un cambio meccanico semplice a cui si aggiunge un’elettronica e un’idraulica che automatizza il cambio marcia e il disinnesto.

Frizioni pneumatiche per veicoli industriali

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 nelle moto: Tipologie e Funzionamento

La frizione è un componente fondamentale della moto. Avviare il motore o muoversi senza un dispositivo che permetta ad albero motore e trasmissione di accoppiarsi nei giusti tempi e nelle corrette modalità sarebbe infatti impossibile, ed è qui che entra in gioco la frizione.

Quando la leva è in posizione di riposo, le molle elicoidali spingono lo “spingi-disco” e così facendo il disco collegato all’albero motore è in contatto solidale con quello della trasmissione. Quando la leva viene tirata, lo “spingi-disco” viene tirato indietro e le molle si comprimono: così il disco collegato all’albero motore si stacca da quello della trasmissione. L'opposto avviene in fase di rilascio della leva: i dischi dell’albero motore vanno in contatto con i dischi frizione e grazie al giusto dosaggio della leva della frizione l’accoppiamento tra le due parti meccaniche avviene in maniera graduale.

Infatti, mano a mano che i dischi si avvicinano, l’attrito tra le parti aumenta e la frizione inizia a ruotare. Una volta che la frizione (fissata alla trasmissione) raggiunge la stessa velocità dei dischi fissati all’albero motore, si può dire che è terminata la fase di slittamento. A questo punto l’unità diventa un corpo unico e il movimento delle parti viene trasferito tramite la trasmissione (catena, cardano o cinghia) alla ruota posteriore e la moto inizia a muoversi.

Per agganciare e sganciare la trasmissione dal motore, si utilizza appunto la leva che abbiamo sul lato sinistro del manubrio. La differenza sta solo negli organi di comando: in quella meccanica la leva sul manubrio tira un filo di acciaio per azionare le leve che muovono lo spingidisco. In quelle idrauliche tirando la leva si aziona un’apposita pompa mettendo in pressione il liquido che fa muovere un piccolo stantuffo detto attuatore il quale preme sullo spingidisco allontanandolo dai dischi.

Tipologie di frizione per moto

A bagno d'olio e a secco: Entrambi i tipi sono diffusi sulle moto. Il funzionamento è quello visto in generale per una frizione.
Monodisco: Il principale vantaggio è la semplicità costruttiva e progettuale visto che abbiamo un solo disco, mentre il limite maggiore è costituito dagli ingombri.
Multidisco: È probabilmente il tipo più usato sulle moto. 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.
Centrifuga: 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.
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.

Manutenzione e problemi comuni

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 a cavo

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.

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