Bilanciamento del Volano Monomassa con Frizione: Dettagli e Considerazioni Approfondite

Quando si parla di frizione auto e trasmissione non si può prescindere da uno dei suoi componenti fondamentali, il volano della frizione, un robusto disco di metallo montato alla fine dell’albero motore. La sua principale funzione è assorbire e smorzare le vibrazioni torsionali generate dal motore, immagazzinando e regolando l’energia cinetica per garantire fluidità al veicolo in movimento. Grazie alla sua elevata massa, il volano assorbe l’impulso generato dalla combustione, lo conserva e lo rilascia gradualmente per mantenere il movimento dell’albero motore nelle fasi in cui non viene prodotta energia meccanica, funzionando quindi come un accumulatore di energia. Nei sistemi con cambio manuale, il volano serve a trasferire il moto dell’albero motore alla trasmissione. Resistenza meccanica, peso e capacità di smorzare le vibrazioni torsionali generate dal motore sono le principali caratteristiche su cui si concentra la progettazione di ogni volano.

Evoluzione e Tipologie di Volano

Con l’evoluzione tecnologica, i volani della frizione hanno subito notevoli miglioramenti per rispondere alle esigenze dei veicoli moderni, caratterizzati da una crescente attenzione all’efficienza, alle emissioni e al comfort di guida. I motori di oggi funzionano infatti a regimi minimi più bassi, rendendo necessario lo smorzamento delle vibrazioni per avviarsi a regimi inferiori senza compromettere la capacità di coppia. Inoltre, a fronte di una sempre maggiore leggerezza e rigidità del telaio, con conseguente aumento delle vibrazioni, anche la capacità di smorzare queste vibrazioni deve aumentare. Il volano, durante il ciclo di combustione, immagazzina energia cinetica nelle fasi attive e la restituisce durante le fasi passive, contribuendo a mantenere uniforme la rotazione del motore. Essendo accoppiato direttamente al disco della frizione, è dunque possibile trasferire la coppia motrice dal motore alla trasmissione con il massimo del controllo.

Esistono principalmente due tipologie di volano:

• Volano Monomassa (SMF, Single Mass Flywheel): Questo è composto da un singolo disco di metallo rigido, che generalmente ha una durata maggiore rispetto ad altre soluzioni. Il volano monomassa è un disco solido collegato direttamente all’albero motore sul lato esterno, mentre sul lato interno del volano si trova la superficie su cui si innesta il disco della frizione. Sul lato esterno, quello sull'albero motore, è presente una corona dentata utilizzata dal motorino di avviamento per far girare il motore durante l’accensione. Quando la frizione viene innescata, gira direttamente e alla stessa velocità dell’albero motore. A differenza dei volani bimassa, è principalmente utilizzato nei motori a benzina (ma anche in alcuni diesel) in applicazioni dove la semplicità, la durata e i costi ridotti sono prioritari rispetto al comfort di guida. I principali vantaggi di questo tipo di volano sono legati ai costi maggiormente ridotti e alla semplicità di installazione, nonché alla maggior resistenza all’usura, essendo un unico blocco solido di metallo è meno soggetto a rotture.

• Volano a Doppia Massa (DMF, Dual Mass Flywheel): Questo è costituito da due masse concentriche, da cui il nome volano bimassa, separate da un sistema di molle e ammortizzatori. Il volano bimassa deve il suo nome al fatto di essere costituito da due masse di metallo separate da un sistema di molle, cuscinetti e parastrappi. Una massa è collegata all’albero motore (quella primaria), mentre l’altra è collegata alla frizione (quella secondaria). Fra queste due masse sono collocate una serie di molle e cuscinetti che hanno il compito di regolare la torsione (le prime) e facilitare la rotazione (i secondi) con velocità leggermente diverse fra di loro. Grazie a questa differenza o leggero sfalsamento nella rotazione delle masse, il volano bimassa garantisce una riduzione delle vibrazioni che dall’albero motore potrebbero arrivare al cambio, proteggendolo, stabilizzando anche la rotazione dell’albero motore stesso grazie all’accumulo di energia perpetrato dalla massa primaria, energia che poi viene rilasciata gradualmente durante la torsione. Lo smorzamento delle vibrazioni torsionali generate dal motore risulta particolarmente importante nei motori con un numero ridotto di cilindri o funzionanti a basso regime. Il volano principale è accoppiato con bulloni direttamente all’albero motore e contiene le molle di smorzamento, mentre il volano secondario integra il coperchio della frizione e una piastra di trasmissione montata su di esso. L’obiettivo è quello di “pareggiare” l’inerzia tra cambio e volano. L’inerzia del motore assorbirà infatti il momento di inerzia di massa per il lato primario, mentre il volano secondario aumenta l’inerzia interna della trasmissione. Gli elementi d’attrito della frizione lavorano dunque solo sul disco secondario. I volani bimassa sono utilizzati soprattutto nelle vetture con motore diesel in quanto la combustione avviene in modo più brusco e con pressioni più elevate rispetto ai motori a benzina, generando maggiori vibrazioni. I principali vantaggi legati all’utilizzo di un volano bimassa nel sistema di trasmissione consistono in una guida più confortevole con riduzione di rumori e vibrazioni specialmente a basse velocità ed una maggiore protezione del cambio e dei suoi componenti.

Nei sistemi mild-hybrid, il volano è spesso combinato con un motore elettrico e funzioni aggiuntive, come il recupero di energia in frenata e il supporto durante le accelerazioni.

Sintomi di un Volano Usurato o Danneggiato

Il volano, come tutti i componenti, è soggetto a usura e richiede di essere controllato prima di una sostituzione della frizione. Il volano bimassa, in particolare, può essere soggetto a guasti a causa di sovraccarichi o utilizzo improprio del veicolo. I segnali di un possibile malfunzionamento includono:

• Slittamento della frizione: Percepibile nei primi istanti durante la ripresa della marcia, oppure come una scarsa efficacia nel trasferire completamente la potenza durante l’avvio in prima marcia. Questo può indicare che le molle radiali del DMF sono compromesse a causa dell’usura, provocando uno slittamento della frizione dovuto a un eccessivo movimento libero della massa secondaria.
• Rumori dalla trasmissione o vibrazioni avvertibili: Con il motore al minimo, a regime operativo e in folle.
• Forti vibrazioni e difficoltà nella trasmissione della coppia: Potrebbero essere indicativi di problemi agli ammortizzatori interni del volano. Un DMF con ammortizzatori radiali danneggiati presenta una massa secondaria che si muove in modo anomalo da un lato all’altro, e nei casi più gravi può oscillare avanti e indietro in modo marcato. Questo fenomeno è a volte osservabile direttamente sul veicolo, variando il regime del motore in folle.
• Danneggiamenti al disco condotto della frizione: Segni di danneggiamento termico del materiale d’attrito, movimento del materiale d’attrito fra i rivetti o un’eccessiva usura delle cave del mozzo.
• Aree scolorite sulla superficie di attrito del volano secondario: Durante un controllo visivo è segno che il volano bimassa è stato sottoposto a surriscaldamento o sovraccarico. Questo fenomeno può essere causato da uno slittamento prolungato della frizione o da problemi nel sistema di disinnesto.
• Crepe sulla superficie di attrito: È indispensabile procedere con la sostituzione del volano bimassa per evitarne la rottura.
• Scolorimenti di tonalità giallastra al di sotto della superficie di attrito: Indicano la necessità di sostituire il componente, in quanto segnalano l’usura del cuscinetto reggispinta. Questo problema può manifestarsi anche attraverso rumori percepibili durante il funzionamento del veicolo.
• Problemi all'accensione o allo spegnimento della macchina: Soprattutto a motore caldo, possono essere un indicatore di problemi al volano.

È importante sottolineare che se un volano fosse sbilanciato, si sentirebbero le vibrazioni a tutti i regimi, in crescita esponenziale al crescere degli stessi e soprattutto con la frizione schiacciata. Nel caso di vibrazioni a bassi regimi (tra i 1800 e i 2200 giri, ad esempio) con la rimappa, il problema può essere riconducibile alle molle del volano bimassa che si sono "sfiancate" a causa dell'eccesso di coppia, e non a uno sbilanciamento intrinseco del volano. Per sfiancare le molle del volano bimassa basta una sola volta. Uno sbilanciamento del complesso volano-frizione creerebbe comunque delle fortissime vibrazioni a tutti i regimi.

Conversione da Volano Bimassa a Monomassa: Motivi e Implicazioni

La modifica da volano bimassa a volano monomassa viene spesso effettuata per una serie di motivi legati principalmente ai costi, alla durata ed altre esigenze di guida specifiche del conducente. Per quanto descritto, il motivo principale è senz’altro da ricercarsi nell’abbattimento dei costi sia per la ricambistica che per la manodopera: il volano bimassa è più costoso da sostituire rispetto al volano monomassa e quando si usura o si rompe, la riparazione può essere molto costosa. La sostituzione con un volano monomassa può rappresentare una soluzione più economica a lungo termine; al contrario il volano monomassa ha una struttura più semplice e robusta, quindi è meno soggetto a usura e guasti e questo comporta meno spese per la manutenzione nel corso del tempo.

Inoltre, per l’utilizzo di veicoli in condizioni particolarmente gravose (ad esempio, veicoli da lavoro, auto sportive o veicoli modificati), un volano monomassa può offrire una maggiore affidabilità sottoposto a carichi più elevati, poiché è meno soggetto a cedimenti rispetto al volano bimassa.

Un kit di conversione da bimassa a monomassa solitamente include un volano monomassa, una frizione adatta al nuovo volano e un cuscinetto reggispinta (quest’ultimo non sempre fornito in quanto nella maggior parte dei casi resta uguale a quello montato di serie).

La frizione rinforzata, spesso abbinata al volano monomassa, differisce solitamente per:

1. Maggior spessore e/o dimensione della rivettatura del materiale di attrito sul disco.
2. Maggiorazione delle molle parastrappo.
3. Molla a diaframma spingidisco a maggior resistenza (HD), fondamentale per la tenuta con l'aumento di coppia a seguito di elaborazioni. La sensazione del pedale più duro è una conseguenza della sola molla spingidisco che offre maggior resistenza all'azione idraulica del pedale necessaria a disinnestare il disco frizione dal suo volano.

Veicoli che possono Beneficiare della Conversione

La conversione da volano bimassa a volano monomassa è possibile su una vasta gamma di vetture, specialmente quelle dotate di motori diesel o di veicoli ad alte prestazioni. In generale, le auto che possono beneficiare di questa modifica sono quelle in cui il volano bimassa è stato installato di serie per migliorare il comfort di guida, ma dove i proprietari potrebbero cercare una maggiore durabilità o prestazioni specifiche, oltre che ovviamente voler ridurre i costi della manutenzione.

I motori diesel, soprattutto quelli moderni a iniezione diretta (come i TDI, HDi, dCi, JTD, ecc.), spesso utilizzano volani bimassa per ridurre le vibrazioni torsionali. Esempi includono:

• Volkswagen/Audi: Modelli come Golf TDI, Passat, Audi A3, A4, A6 con motori TDI. Il TDI ha volano monomassa ma ha una puleggia anteriore bimassa atta a compensare.
• BMW: Serie 3 e Serie 5 con motori diesel (es. 320d, 330d, 520d, 530d).
• Ford: Focus, Mondeo e Transit con motori diesel. La Focus TDCi da 115 CV, ad esempio, è una delle macchine più soggette alla rottura del volano. In questo caso, si trovano dei volani after-market monomassa che funzionano molto bene, a detta di chi li ha montati, con solo qualche leggerissima vibrazione in più quasi impercettibile.
• Gruppo Fiat: I motori del gruppo Fiat non sembrano soggetti a particolari problemi (tranne quelli rimappati). La marea TD e la bravo con un motore e componentistica simile hanno di serie montato un monomassa. Stesso dicasi per le auto fino ai bimassa, erano tutti monomassa e di problemi ad alberi motori o varie non se ne sono sentite. Il Fiat Coupé 20V turbo monta un monomassa e ha volano e frizione che a dire di meccanici è compatibile perfettamente con la GT.
• Veicoli commerciali: Soprattutto quelli utilizzati in condizioni gravose, possono beneficiare della modifica da volano bimassa a volano monomassa per aumentare la durabilità e ridurre i costi di manutenzione.
• Auto giapponesi: Specialmente con motori diesel importati, per migliorare la resistenza e ridurre i costi di manutenzione.

Considerazioni Pratiche sulla Sostituzione e la Conversione

La sostituzione del volano richiede di staccare il cambio e questo fa ovviamente lievitare le ore di manodopera necessarie e, conseguentemente, il costo. Sebbene un volano di ricambio tradizionale abbia un costo relativamente contenuto, l’intervento nel suo complesso - che normalmente implica anche la sostituzione del reggispinta della frizione e la frizione stessa - supera in genere i 600 euro.

Chi decide di passare al volano monomassa spesso lo fa in virtù di un aumento di potenza (centralina, turbina, filtro aria, downpipe ecc.). La guida diventa decisamente più nervosa, scatta meglio e più rapidamente, senza effetti on-off in accelerazione, a patto di sentire più rumore quando si affonda. Chiaramente, di rumori se ne sentono di più, ma ripaga con un gusto di guida maggiore e la tenuta con l’aumento di coppia a seguito dell’elaborazione.

Un aspetto da considerare nella modifica da bimassa a monomassa a lungo termine è la necessità di valutare le distorsioni all'albero motore, smontando la coppa con un adatto comparatore. Questo rischio teorico è da verificare, a meno di non trovare un kit di sostituzione che sia studiato per scavalcare questo problema con tanto di verifiche del produttore. Generalmente, il kit frizione con monomassa è considerato più longevo rispetto all'originale.

È un fatto che il volano monomassa, o "classico", trasmette il doppio delle vibrazioni rispetto a un bimassa. Tuttavia, molti utenti che hanno montato kit monomassa, anche su auto rimappate, si dichiarano soddisfatti e non riscontrano problemi significativi. Le vibrazioni che si sentono in alcuni casi possono essere attribuite ad altri componenti, come supporti motore danneggiati o persino pneumatici sbilanciati.

Un utente ha riportato la propria esperienza positiva dopo aver montato un kit Valeo monomassa rinforzato: dopo aver maggiorato la turbina e mappato la centralina, la frizione originale ha iniziato a slittare. Il passaggio al kit monomassa rinforzato ha eliminato le vibrazioni che avvertiva tra i 1.200 e i 1.500 giri. Ha sottolineato che chi ha avuto maggiori problemi con i volani monomassa spesso ha acquistato kit online di marche sconosciute a prezzi convenienti.

La Questione del Peso del Volano nei Motori Diesel

La ragione per cui i volani dei diesel pesano tre volte quelli dei benzina è semplice: un diesel ha un rapporto di compressione che è il doppio di un ciclo Otto, quindi lo sforzo che deve fare il pistone in risalita in fase di compressione (quindi in una fase passiva) è molto più elevato. Per riuscirvi con sufficiente linearità è necessario un volano più pesante che immagazzina energia cinetica nelle fasi attive per poi restituirla inerzialmente nelle fasi passive.

Preparatori e Fornitori in Italia

Per chi cerca preparatori o fornitori di kit volano monomassa con frizione rinforzata, il mercato offre diverse opzioni. Alcuni nomi emersi dalle esperienze degli utenti includono:

• CO.ME Frizioni di Monza: Consigliata per il miglioramento di coppia e accelerazione dell'auto, che permette anche una mappatura sicura. L'unico "difetto" segnalato è un leggero aumento della rumorosità del cambio, che dipende dallo stato del cambio stesso, dai chilometri percorsi e dal tipo di olio utilizzato.
• Balduzzi: Menzionato per la sua esperienza nei motori a benzina, ma potrebbe essere interpellato anche per i diesel.
• Torello: Molto apprezzato dagli utenti per la qualità dei suoi prodotti.
• CSR: Non è stata chiarita la sua ubicazione, ma è un'altra opzione discussa nei forum.
• Autoricambi Gonnella a Battipaglia: Rivenditore di diversi marchi produttori di modifiche da bimassa a monomassa, con un ampio assortimento di kit volani monomassa per molteplici veicoli.

Per quanto riguarda i marchi di frizioni, Valeo è una scelta frequentemente raccomandata. Per il volano monomassa, kit rinforzati compresi spingidisco della AP sono stati installati con successo.

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