Frizione

La frizione è un organo meccanico che ha la funzione di connettere a comando due alberi per permettere o meno ed eventualmente modulare la trasmissione del moto rotatorio.
In parole più semplici, consente di unire gradualmente il moto di due alberi che ruotano a velocità diversa, per esempio per far partire gradualmente da ferma l’automobile con il motore a combustione, senza spegnere il motore, applicando la trazione non istantaneamente attraverso un ingranaggio, ma progressivamente. Il funzionamento è simile a quello dei freni, ma inverso: i freni sono fermi, e la ruota non viene bloccata istantaneamente, ma gradualmente grazie all’attrito; allo stesso modo la frizione muove gradualmente un albero fermo o in rotazione a velocità diversa.
L’apertura o chiusura della frizione può essere effettuata per via meccanica, tramite leve e cavi tiranti, per via idraulica, pneumatica o elettrica.
Esistono poi frizioni automatiche, in grado di aprirsi se il momento torcente supera un valore limite (limitatori di coppia) o chiudersi al superamento di una certa velocità angolare.

Puoi vedere in questo filmato una simulazione della frizione – cambio manuale :

Frizione sui veicoli

Una applicazione tipica è nell’automobile, dove la frizione inserita nella trasmissione tra il motore ed il cambio permette il temporaneo disinserimento del momento torcente prodotto dal motore per permettere il cambio della velocità e scollega le ruote dal motore quando il veicolo è fermo, mantenendo acceso il propulsore.
Fino dalle prime automobili con motore a scoppio di Benz e Daimler ci si pose il problema di come trasferire il movimento del motore alle ruote in modo da avviare progressivamente la vettura. Il sistema scelto fu quello a cinghia e pulegge, già in uso su altri tipi di macchinari statici. Con questo sistema si otteneva il duplice risultato di mettere in movimento gradatamente il mezzo tramite un voluto slittamento iniziale della cinghia o tramite il lascamento comandato di essa e la possibilità di avere un primitivo cambio, utilizzando più pulegge di diverso diametro sulle quali veniva spostata la cinghia per variare i rapporti e una puleggia libera per ottenere la posizione di folle.
Questo sistema, pur con molteplici varianti, venne utilizzato su quasi tutte le automobili fino agli ultimi anni dell’800 e in alcuni casi anche nei primissimi anni del ‘900.
Le prime vere frizioni apparvero tra il 1899 e l’inizio del nuovo secolo con l’introduzione della frizione a cono: due superfici tronco-coniche una delle quali rivestita di cuoio e l’altra in metallo, quest’ultima collegata al motore e facente parte del volano come avviene tuttora, venivano spinte l’una contro l’altra da un sistema a molla tramite un meccanismo a leva o a pedale azionato dal guidatore. Le frizioni a cono erano sostanzialmente di due tipi, a cono dritto, con la conicità dal lato volano convergente verso il motore, o a cono rovesciato, con conicità inversa, sistema usato soprattutto sulle prime vetture di produzione francese come Talbot e Renault. La frizione a cono di cuoio mostrò presto i suoi limiti di utilizzo, si pensi che nei manuali dell’epoca si raccomandava di azionarla con cautela finché il cuoio era nuovo o di fare attenzione a non bagnarlo quando si lavava la vettura e in caso di usura e slittamento si consigliava l’uso di polvere di zolfo se non addirittura di pece.
Una prima alternativa, ma di scarso utilizzo, alla frizione a cono fu la frizione a tamburo, un sistema simile a quello dei tamburi dei freni, con il materiale d’attrito posto su delle ganasce oppure sulla superficie interna del tamburo con un anello prodotto dall’inglese Herbert Frood, fondatore della Ferodo, che ebbe un ruolo importante nell’evoluzione dei materiali d’attrito sia dei freni che delle frizioni. Con l’aumento della potenza dei motori nemmeno questo sistema risultò più idoneo dovendo aumentare a dismisura il diametro del tamburo o della superficie d’attrito.
Così si arrivò presto alle frizioni a dischi multipli in acciaio a bagno d’olio ed un ruolo importante lo ebbero le vetture da competizione che tra gli anni ’10 e ’20 utilizzavano questo sistema per gestire la potenza dei motori. Passando per le frizioni a disco unico a bagno d’olio con il sughero quale materiale d’attrito, successivamente, con l’evoluzione dei materiali, vennero finalmente realizzate le frizioni a secco a disco unico, il sistema comunemente utilizzato sugli attuali autoveicoli, dalle autovetture ai veicoli commerciali leggeri.

Tipo di frizione

Le frizioni possono funzionare in vario modo:

• Frizione a secco
• Frizione a bagno d’olio, in cui l’elemento di attrito è immerso in un liquido refrigerante e lubrificante, che ne migliora le prestazioni e allunga la durata
• Frizione centrifuga, caratterizzata da un funzionamento automatico, legato ai regimi di rotazione della stessa.
• Convertitore di coppia, sistema usato nei cambi automatici

Struttura della frizione

Le frizioni a seconda del tipo, hanno strutture differenti:

• Frizione monodisco, negli autoveicoli la frizione attualmente più usata è quella monodisco a secco. La coppia fornita dal motore viene trasmessa all’albero condotto sfruttando la resistenza d’attrito che si sviluppa tra le due superfici, una solidale all’albero motore e l’altra all’albero di entrata del cambio, premute tra loro grazie all’azione di molle. Il disco condotto, in lamierino di acciaio e dotato di guarnizioni ad anello ad elevato coefficiente d’attrito fissate ad esso tramite ribattini, è montato sul mozzo scanalato: la scanalatura permette al disco uno scorrimento di qualche millimetro. Per rendere più elastico e progressivo l’innesto il disco è provvisto di molle parastrappi. Il meccanismo spingidisco ha il compito di portare avanti e premere il disco condotto contro il volano fissato all’albero motore. Il componente che permette di poter agire sul meccanismo in rotazione è il reggispinta, costituito da un cuscinetto, generalmente a sfere, atto a sopportare una spinta assiale. Premendo il pedale, la leva di comando allontana il disco condotto dal volano. Rilasciando il pedale del disco riavviene il contatto. Per l’attrito che si genera tra le diverse superfici si giunge alla stessa velocità di rotazione.
• Frizione multidisco, nella frizione a dischi multipli (in bagno d’olio o a secco) costituita da più dischi condotti, viene aumentata la coppia motrice in quanto risulta aumentata la superficie di contatto. Il comando delle due frizioni può essere sia meccanico che idraulico. Il massimo sforzo da esercitare sul pedale è di circa 120 N e di circa 180 N sugli autocarri. Tale forza viene moltiplicata tramite leve e tiranti (comando meccanico) o da comandi oleodinamici.
• Frizione centrifuga, prevalentemente utilizzata nelle applicazioni scooteristiche e minimoto:
  • A masse mobili, è il tipo di frizione più usato, dove è composta da masse mobili, poste su perni e libere di fluttuare (esattamente come il freno a tamburo), mentre le molle agiscono su tali masse, in modo che queste non trasmettano il moto prima di un determinato limite (o che agiscano in modo inverso).
  • A sfere, è il modello più recente, dove la frizione viene azionata da delle sfere che scorrono su una guida facendole portare verso l’esterno all’aumentare della velocità di rotazione, in modo d’azionare la frizione permettendo la trasmissione del moto (esattamente come la prima puleggia del cambio a variomatic)

Comando della frizione

Nelle automobili, quando viene premuto il pedale di comando (il pedale più a sinistra), attraverso un cavo tirante o un sistema idraulico, si allenta la pressione del meccanismo spingidisco, generata da una molla a tazza a lamine radiali sui veicoli attuali o da più molle lineari a torsione in precedenza, e il disco viene liberato e allontanato dal volano, sconnettendo le due parti. Il cambio di velocità non è più soggetto a forza e gli ingranaggi possono liberamente cambiare configurazione.
Nelle motociclette la frizione viene aperta per mezzo di una leva posta sulla maniglia di sinistra del manubrio.
Il materiale abrasivo è soggetto ad usura, in particolare nei momenti in cui il pedale è leggermente premuto, pur senza staccare. In queste condizioni la forza delle molle è ridotta e il disco slitta leggermente surriscaldandosi e deteriorandosi. Anche il rilascio della frizione contemporaneamente a una brusca accelerata è causa di maggiore usura.
Negli scooter senza marce, nelle motoseghe, Decespugliatore ed altri utensili a motore a combustione, sono usate frizioni automatiche, che per effetto di masse soggette alla forza centrifuga, sono in grado di innestarsi quando la velocità angolare supera un certo limite.
In altri apparecchi, per esempio alcuni tagliaerba, sono impiegate frizioni che si aprono se la coppia resistente supera un valore limite, per esempio se la macchina incontra un ostacolo.

Fonte: Wikipedia

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