Officina: lo spinotto, un componente di cui si parla poco

Il lavoro dello spinotto

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Questo componente lavora in condizioni gravose anche se la sua velocità di strisciamento nel piede della biella e nelle portate del pistone è molto ridotta. Ciò, unitamente al fatto che il movimento è di tipo oscillatorio (breve percorso in una direzione seguito da una inversione del senso del moto e così via), impedisce che si possa instaurare una lubrificazione idrodinamica.

In compenso le pressioni in gioco sono assai elevate. E il picco arriva piuttosto repentinamente. Non per nulla per lo spinotto i tecnici parlano in genere di una lubrificazione tipo squish. In pratica, dato che gli incrementi di pressione che si hanno durante il funzionamento sono rapidissimi, l’olio non ha il tempo di uscire dalla zona di lavoro (tra lo spinotto e l’occhio della biella e nelle portate del pistone).

Viene letteralmente schiacciato, con forte incremento della sua viscosità, ma continua a separare le superfici metalliche. Naturalmente durante il ciclo l’olio deve essere disponibile in quantità adeguata e mano a mano arrivare alle zone in questione sostituendo quello presente in precedenza.

Da un paio di decenni a questa parte in alcuni motori di Formula 1 l’olio viene inviato a lubrificare lo spinotto dalla testa della biella tramite una canalizzazione che percorre il fusto di quest’ultima per tutta la lunghezza. Probabilmente in questi casi non è che quello fornito dallo sbattimento e dagli oil jets sia insufficiente, semplicemente non riesce ad arrivare nei punti giusti in quantità adeguata a causa del ridotto spazio di passaggio disponibile. Nei motori a due tempi la situazione può rivelarsi critica dato che la lubrificazione è a nebbia e che, a differenza di quanto accade nei 4T, il carico agisce sempre (o quasi) nello stesso verso, ostacolando quindi l’ingresso dell’olio nella zona ove si ha la massima pressione.

Per questa ragione da molto tempo a questa parte si è generalizzato l’impiego di una gabbietta a rullini tra lo spinotto e l’occhio della biella. A questo punto qualcuno si potrà chiedere per quale ragione, dato la riduzione dell’attrito che questa soluzione consente, perché non la si impieghi anche nei motori a quattro tempi (si ricordano soltanto alcune rarissime utilizzazioni dei rullini su certi motori da competizione).

La soluzione non si è affermata in primo luogo perché è più complessa (e costosa) di quella usuale e poi perché nei 4T non ce ne è bisogno. Il movimento è di lieve entità e la velocità estremamente bassa e quindi il guadagno, in termini di rendimento meccanico, è talmente modesto da risultare trascurabile.

Bussole

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Per lungo tempo la soluzione standard ha previsto l’impiego di una bussola in bronzo, montata con interferenza nel piede della biella. Anche oggi è largamente impiegata, benché magari la bussola non sia sempre in bronzo (trovano impiego pure alcuni materiali antifrizione applicati su un sottilissimo guscio anulare di acciaio). Tutto molto semplice, ma dopo l’installazione la bussola deve venire sottoposta a una lavorazione finale, che va effettuata avendo cura di osservare il perfetto parallelismo con l’asse dell’altro occhio (ossia della testa).

Da diversi anni a questa parte trovano largo impiego le bielle prive di bussola. In questo caso lo spinotto lavora direttamente sull’acciaio dell’occhio, al quale viene impartita una elevata finitura superficiale. La soluzione non è nuova ma in passato veniva impiegata di rado (salvo che nelle bielle in alluminio). Poi sono arrivate le moto giapponesi, che la utilizzavano largamente, e la situazione è cambiata. La scelta è molto razionale.

Ove possibile, utilizzare un minor numero di parti è vantaggioso non soltanto sotto l’aspetto economico (anche perché le lavorazioni sono meno numerose) ma anche sotto quello costruttivo. Ci sono infatti meno tolleranze di cui tener conto. In alcuni casi nell’occhio del piede di biella si applica un sottile riporto. In passato in diverse occasioni si è fatto ricorso alla ramatura. Tutte le bielle in lega di titanio (materiale che ha una fortissima tendenza all’ingranamento se accoppiato con un componente in acciaio) sono di norma dotate di una sottile bussola in materiale antifrizione.

Per lubrificare l’accoppiamento spinotto-portate del pistone, in queste ultime venivano tradizionalmente praticati alcuni piccoli fori per il passaggio dell’olio. Questa pratica è ormai caduta in disuso, almeno per i pistoni destinati a motori di prestazioni molto elevate. I fori danno infatti luogo a concentrazioni di tensioni e sono quindi svantaggiosi per quanto riguarda la resistenza a fatica dei componenti. Oggi in ogni portata per lo spinotto vengono praticate due fresature assiali che da un lato consentono il passaggio dell’olio e dall’altro assicurano una certa elasticità alle pareti in lega di alluminio, che possono così assecondare le eventuali deformazioni dello spinotto ed evitare picchi di sollecitazione in corrispondenza dei margini.