Di recente abbiamo parlato in queste pagine del rendimento meccanico del motore, ossia delle perdite di energia che hanno luogo al suo interno a causa dell’attrito e del pompaggio, costituito dal lavoro compiuto dal pistone per far entrare l’aria nel cilindro e successivamente per far uscire i gas combusti.

Prima di analizzare ciò che accade a valle del motore, sembrano però opportune ancora un paio di osservazioni relative ai suoi componenti. Il livello di sofisticazione del disegno di alcuni di essi è tale che addirittura c’è chi ha dotato di profili leggermente diversi i due lati del mantello con i quali il pistone si appoggia alla canna del cilindro. L’altezza e la larghezza delle due superfici in questo caso sono uguali ma la geometria è differente.

I riporti superficiali sul mantello | Officina

Frizioni, trasmissione e rendimento

D’altro canto sono diverse le condizioni di lavoro, con una forza trasversale nettamente più elevata dal lato di appoggio durante la fase di espansione. I tecnici adotterebbero volentieri, se fosse possibile, perni di banco e di biella con diametri ancora inferiori a quelli impiegati attualmente. Ciò consentirebbe di ridurre in misura sensibile le perdite per attrito, ma causerebbe una diminuzione di rigidezza inaccettabile. A titolo di esempio, in un motore automobilistico, alcuni anni fa, riducendo del 12% il diametro dei perni di banco si è ottenuta un’analoga diminuzione delle perdite per attrito per via delle bronzine.

Per ridurre l’assorbimento da parte della pompa dell’olio la sua portata negli ultimi anni è stata diminuita, avvicinandola al minimo indispensabile per ottenere un’adeguata lubrificazione. Parecchi motori sono dotati di uno o più alberi ausiliari di equilibratura. Il loro azionamento comporta ovviamente un certo assorbimento di energia. Non è tanto elevato (spesso è dell’ordine di un cavallo soltanto) ma contribuisce comunque a peggiorare il rendimento meccanico. Occorre infatti fare i conti con i due cuscinetti sui quali esso poggia e con il “freno olio”.

In fase di progetto è necessario prestare molta attenzione per evitare che l’albero ausiliario, dotato di una o due masse eccentriche, “sbatta” l’olio causando la formazione di schiuma e di bolle d’aria. Per la trasmissione primaria a ingranaggi talvolta si impiega un albero intermedio, che come logico qualcosa assorbe, dato che deve essere supportato da due cuscinetti, e che comporta l’impiego di una coppia di ruote dentate in più. Le primarie a coppia di ingranaggi causano assorbimenti di energia differenti a seconda della loro dentatura. Se i denti sono dritti, ovvero paralleli all’asse di rotazione, il rendimento è migliore. Le dentature elicoidali vengono talvolta adottate perché consentono di ottenere agevolmente una maggiore silenziosità di funzionamento.

Il loro rendimento è inferiore, ma la differenza in genere non arriva al 2%. Le ruote dentate di questo tipo generano una spinta assiale che agisce in un senso in fase di accelerazione (quando il moto viene trasmesso da quella conduttrice a quella condotta) e in senso opposto in fase di rilascio. Per ovviare a questo, in passato qualcuno ha impiegato ingranaggi bielicoidali, assai più costosi. Sugli ingranaggi c’è anche da dire che i denti ottenuti mediante rettifica hanno un rendimento migliore di quelli sbarbati. Rispetto a quelle in bagno d’olio, le frizioni a secco possono avere un diametro minore a parità di coppia da trasmettere, godono di un migliore raffreddamento e sono agevolmente accessibili. Il coefficiente di attrito dei dischi è maggiore e la pressione di contatto può essere minore.

Tutto questo spiega la loro adozione universale sulle moto da competizione. La differenza in quanto a rendimento del complesso trasmissione primaria-frizione, se quest’ultima è in bagno d’olio, non è particolarmente significativa. Nel cambio, l’attrito con il quale si ha a che fare è quello tra gli ingranaggi più quello dei cuscinetti. E pure l’olio in qualche misura contribuisce alle perdite di energia.

Frizioni e cambi

In passato hanno avuto una considerevole diffusione i cambi con presa diretta, che per quanto riguarda le perdite meccaniche differivano da quelli in cascata. In questi ultimi, infatti, qualunque sia la marcia innestata, a lavorare sono sempre due ruote dentate (un ingranaggio per ogni marcia). Nell’altro tipo di cambio quando si innesta la marcia alla quale corrisponde la presa diretta l’albero di entrata è direttamente collegato al manicotto di uscita e non lavora alcun ingranaggio. Girano quelli folli montati sull’albero ausiliario, ma senza trasmettere il moto, che passa direttamente dalla frizione al pignone! Nelle trasmissioni a catena il rendimento è fortemente legato alle condizioni di lavoro.

In pratica la lubrificazione svolge un ruolo molto importante sotto questo aspetto. Quelle impiegate per la primaria hanno perciò un rendimento migliore di quelle della trasmissione finale. In queste ultime l’impiego di una catena a rulli consente di contenere l’ingombro trasversale e variare il rapporto in modo semplice e rapido. Non per nulla si tratta della soluzione adottata universalmente sulle moto da competizione, sulle sportive e su quelle da Cross, oltre che sui modelli economici e di piccola cilindrata.

La finale ad albero e coppia conica è più costosa e pesante ma dura quanto la moto. Non serve manutenzione (salvo eventuali controlli e sostituzioni dell’olio a intervalli diradati) e assicura la massima pulizia. Il rendimento è un po’ minore, rispetto a quello con la catena, perché sotto questo aspetto gli ingranaggi conici sono inferiori a quelli cilindrici; inoltre la presenza di alcuni cuscinetti e un certo sbattimento dell’olio peggiorano lievemente le cose. Il costo è elevato. Le cinghie funzionano con grande silenziosità, sono leggere e non costano tanto. Non richiedono manutenzione, hanno un rendimento prossimo a quello delle catene e oggi hanno durate considerevoli. L’ingombro trasversale è però notevole

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