La frizione rappresenta un componente essenziale nel mondo dei veicoli a motore, fungendo da ponte meccanico che collega il motore alla trasmissione. Negli scooter, in particolare, questa funzione è gestita da sistemi automatici che rendono l'esperienza di guida fluida e intuitiva, a differenza dei cambi manuali presenti in auto e motociclette tradizionali. La sua capacità di accoppiare e disaccoppiare gradualmente due alberi che ruotano a velocità diverse è fondamentale per avviare il veicolo, cambiare velocità e gestire le ripartenze senza strappi o spegnimenti improvvisi.
Il principio tecnico alla base del funzionamento della frizione è l'attrito. Negli scooter moderni, la frizione sfrutta prevalentemente il concetto della forza centrifuga per facilitare questo compito. Gli elementi su cui è piazzato il materiale d'attrito, tecnicamente chiamate ganasce, ruotano all'interno di un tamburo. La calibrazione precisa delle molle è una variabile cruciale per il corretto funzionamento della frizione, garantendo partenze scattanti ma "morbide". Molle troppo deboli porterebbero a un attacco prematuro della frizione con il motore sottocoppia, mentre molle troppo resistenti causerebbero partenze solo con il motore "rombante" e un regime elevato.
Il Variomatic: Il Cambio Continuo degli Scooter
Una caratteristica distintiva degli scooter è la trasmissione finale mediante il variomatic, conosciuto anche come variatore. Si tratta di una trasmissione a variazione continua, semplice e ingegnosa, composta da pochi componenti, che ha il compito di trasmettere la forza motrice alla ruota posteriore. Questa soluzione è ideale per i motori di dimensioni più ridotte, dove sostituisce il cambio presente nella maggior parte delle moto e la trasmissione cardanica o a catena, permettendo di ridurre peso e costi. Il variomatic fu impiegato per la prima volta nella costruzione degli scooter alla fine degli anni '50 dal produttore tedesco DKW su un "DKW Hobby", uno scooter con motore a due tempi da 75 ccm che accelerava il veicolo fino a una velocità finale di circa 60 km/h.
Quando si parla di manutenzione, ma anche di tuning di uno scooter, il variomatic assume un ruolo centrale. Questo perché, da un lato, i suoi componenti sono soggetti a un certo grado di usura e, dall'altro, un variomatic non adattato in modo ottimale può impedire che venga erogata tutta la forza motrice disponibile.
Come Funziona il Variomatic
Per comprendere il funzionamento del variomatic, possiamo paragonarlo alla trasmissione di una bicicletta con cambio a catena (ad esempio una mountain bike). In bicicletta, per partire, si utilizza una ruota dentata piccola davanti e una grande dietro; quando la velocità aumenta e la resistenza all'avanzamento diminuisce (ad esempio in discesa), si porta la catena su una ruota dentata più grande davanti e una più piccola dietro.
Il variomatic opera in modo simile, ma invece di una catena utilizza una cinghia trapezoidale, è a variazione continua e viene controllato automaticamente ("variato") mediante regolazione centrifuga in base al regime motore. La cinghia trapezoidale scorre avanti e indietro nello spazio tra due pulegge coniche a forma di V, le quali si trovano a una distanza variabile sul loro albero motore. La puleggia anteriore interna funge allo stesso tempo da alloggiamento per i pesi centrifughi dei rulli del variatore, che scorrono lungo guide accuratamente calcolate. Una molla di pressione preme posteriormente le pulegge coniche l'una contro l'altra.
Le Fasi del Funzionamento
Alla partenza dello scooter, la cinghia trapezoidale scorre davanti vicino all'albero e dietro sul bordo esterno delle ruote coniche. Se si accelera, il numero di giri del variomatic aumenta, causando lo spostamento dei rulli del variatore sulle sue guide verso l'esterno. Per effetto della forza centrifuga, i rulli premono la puleggia mobile, facendola allontanare sull'albero. Lo spazio tra le pulegge si riduce e la cinghia trapezoidale è costretta a spostarsi verso l'esterno, aumentando il suo raggio.
Poiché la cinghia trapezoidale ha un'elasticità ridotta, preme la molla sull'altro lato, allontanandola, e si sposta verso l'interno. Nella posizione finale, le condizioni iniziali si invertono. Invece di un rapporto di riduzione, è disponibile un rapporto di moltiplicazione.
Come funziona la trasmissione di uno scooter
La Frizione Centrifuga Automatica
Su uno scooter con il variomatic, è indispensabile anche una "marcia in folle" automatica. Una frizione centrifuga automatica ha il compito di disaccoppiare la potenza del motore dalla ruota posteriore a un basso regime e di ripristinare il collegamento non appena si accelera e viene superato un determinato regime. A tal fine, sulla trasmissione della ruota posteriore è fissata una campana, al cui interno, nella parte posteriore del variomatic, ruotano pesi centrifughi a molla provvisti di guarnizioni d'attrito.
Marcia in folle:
- Motore (a) e trasmissione finale (b) sono disaccoppiati.
- Il regime è basso, i rulli del variatore scorrono accanto all'asse.
- Lo spazio tra le pulegge coniche anteriori è ampio.
In regime (fase di accelerazione):
- Motore (a) e trasmissione finale (b) si accoppiano.
- I rulli del variatore si spostano verso l'esterno, facendo avvicinare tra loro le pulegge coniche anteriori.
- Il raggio della cinghia aumenta.
Il punto in cui i pesi centrifughi con le guarnizioni di attrito creano un accoppiamento di forza con la campana dipende dalla forza delle molle. Molle più deboli causano un accoppiamento di forza anche a un regime più basso, mentre molle più forti offrono maggiore resistenza alla forza centrifuga e l'accoppiamento di forza si verifica solo a un regime più alto. Se lo scooter deve partire a un regime motore ottimale, è quindi necessario che le molle siano adeguate alle caratteristiche del motore. Se sono troppo deboli, il motore potrebbe andare in stallo; se sono troppo resistenti, lo scooter partirebbe solo con il motore "rombante".
Tipi di Frizioni nel Mondo Motociclistico
Oltre alla frizione centrifuga tipica degli scooter, esistono diverse tipologie di frizioni utilizzate nel campo motociclistico, ognuna con specifiche caratteristiche e applicazioni.
Frizione Monodisco
Questa soluzione è semplice ed efficace, caratterizzata dalla presenza di un solo disco di attrito. Il suo principale vantaggio è la semplicità costruttiva e progettuale, ma il limite maggiore è costituito dagli ingombri. Dal momento che aumentando il braccio di leva le coppie trasmesse possono aumentare molto rapidamente, la soluzione monodisco (es. Moto Guzzi V7) si adatta a motori con determinate esigenze di coppia e spazio.
Frizione Multidisco
Probabilmente il tipo più diffuso sulle moto, la frizione multidisco consente di trasmettere una grande quantità di coppia in poco spazio, suddividendola tra 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, e 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.
Un altro vantaggio della frizione multidisco è che, solitamente, viene usata quella a bagno d'olio. Visto che ogni volta che la frizione innesta, separa o slitta si ha assorbimento di potenza e quindi generazione di calore, è fondamentale che questo componente sia ben raffreddato. Nelle soluzioni in bagno d'olio, il raffreddamento è ottimale grazie a una maggiore dissipazione del calore.
Frizione a Secco
Nonostante i vantaggi della frizione a bagno d'olio, la frizione a secco è ancora utilizzata. Grazie all'assenza di olio, offre due vantaggi: da un lato, la diminuzione del peso, dato che si può arrivare anche a superare 1 kg di olio; dall'altro, è possibile evitare la dissipazione di potenza (minima, ma presente) data dalla rotazione dei dischi contro l'olio.
Frizione Antisaltellamento
Questo tipo di frizione è impiegata generalmente nelle moto sportive ed è in grado di prevenire il bloccaggio della ruota posteriore in fase di scalata, quando si cambia marcia bruscamente (in "staccata"). Durante il cambio di marcia in condizioni normali, il sistema funziona come una frizione tradizionale. Quando, invece, si scala in staccata, l'aderenza del pneumatico 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, modulando l'accoppiamento e prevenendo il blocco.
Manutenzione del Variomatic e della Frizione dello Scooter
La manutenzione è cruciale per garantire la longevità e le prestazioni ottimali del variomatic e della frizione. Molti componenti sono soggetti a usura e richiedono controlli e sostituzioni periodiche.
La Cinghia Trapezoidale
Nello scooter, la cinghia trapezoidale è una parte soggetta a usura che deve essere sostituita a intervalli regolari. Se la frequenza degli intervalli di manutenzione non viene rispettata, la cinghia potrebbe rompersi senza preavviso, provocando l'arresto del veicolo. Se si è sfortunati, la cinghia può incastrarsi nell'alloggiamento, potendo così causare danni conseguenti. Gli intervalli di manutenzione sono indicati nelle istruzioni per l'uso del proprio veicolo; tra le altre cose, dipendono dalla potenza del motore e sono di solito compresi tra 10.000 e 30.000 km.
La cinghia non deve presentare crepe, rotture, sfilacciamenti o denti spezzati, non deve essere imbrattata di olio e deve avere una determinata larghezza minima (verificare il limite di usura presso il rivenditore autorizzato). La presenza di una grossa quantità di residui di gomma dovuti allo sfregamento nell'alloggiamento può indicare che la cinghia non scorre correttamente nel variomatic (individuare la causa!) oppure che l'intervallo di manutenzione è stato ampiamente superato. Un'usura precoce della cinghia trapezoidale può essere dovuta, ad esempio, a pulegge coniche non montate correttamente o consumate.
Pulegge e Ruote Coniche
Con il tempo, sulle pulegge coniche si sviluppano segni di usura dovuti al movimento della cinghia. Questi possono sia compromettere il funzionamento del variomatic, sia ridurre la durata della cinghia trapezoidale. Ruote coniche rigate dovrebbero quindi essere sostituite. Se hanno assunto una colorazione bluastra a causa dell'azione del calore, significa che si sono deformate oppure che sono state montate in modo errato.
Rulli del Variomatic
Anche i rulli del variomatic si usurano con il tempo: assumono una forma angolare e devono quindi essere sostituiti. Rulli usurati causano perdite di potenza, un'accelerazione "irregolare" e a strappi e si riconoscono spesso per la presenza di ticchettii. Se i rulli sono usurati, presentano una forma piatta/angolare in quanto consumati o un diametro irregolare, è necessario sostituirli in blocco.
Campana e Molle della Frizione
Sulla frizione, le pastiglie sono soggette a usura costante a causa dell'attrito, che a lungo andare provoca anche un assestamento e rigature sulla campana frizione. È necessario sostituire i componenti al più tardi quando la frizione slitta e non crea più il corretto accoppiamento di forza. Le molle della frizione si "spanano" a causa dell'espansione, ciò può provocare il ticchettio delle pastiglie della frizione e far partire lo scooter a un regime motore troppo basso. Quindi le molle dovrebbero essere sostituite quando si eseguono interventi di manutenzione sulla frizione.
Regolazione della Frizione e Problemi Comuni
La frizione, in quanto componente di attrito, è soggetta a usura e può manifestare problemi se non correttamente mantenuta o utilizzata.
Frizione "Bruciata"
Capita, o capitava spesso, di sentire parlare di "frizione bruciata". 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.
Frizione Incollata
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 del Cavo Frizione
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.
Frizione Troppo Dura
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.
Processo di Smontaggio e Manutenzione del Variomatic
La manutenzione del variomatic e della frizione richiede attenzione e l'uso di strumenti specifici. È possibile realizzare da soli un mandrino con una barra filettata.
Preparazione
Lo smontaggio del variomatic deve essere eseguito in uno spazio di lavoro pulito e asciutto, possibilmente dove sia possibile tenere anche lo scooter nel caso sia necessario procurarsi altri componenti. Per il lavoro da svolgere occorrerebbe avere a disposizione una buona scatola per cricchetti, una chiave dinamometrica grande e piccola (il dado del variatore viene assoggettato a una coppia di 40 - 50 nm), un martello in gomma, una pinza per anelli Seeger, un po' di grasso, un detergente per freni, un panno o il set di rotoli di carta universale e in ogni caso anche gli utensili di tenuta e di bloccaggio descritti nella sezione seguente. La soluzione migliore è stendere sul pavimento un panno di grandi dimensioni o del cartone, per avere un posto pulito su cui poter appoggiare le parti smontate.
Un suggerimento utile è fotografare le parti con lo smartphone prima di smontarle. In questo modo si eviteranno incertezze durante il rimontaggio.
Creazione di un Accesso al Variomatic
Allentare la scatola del filtro dell'aria: Per accedere al variomatic è prima necessario smontare il relativo coperchio. Per farlo, pulire la parte esterna del coperchio, controllando anche quali componenti è necessario smontare per poter accedere liberamente al variomatic. È possibile che il tubo del freno posteriore sia fissato sotto il coperchio o che davanti si trovi il pedale di avviamento. Come nel nostro esempio, in alcuni modelli è necessario rimuovere il tubo di aspirazione della ventola di raffreddamento o la scatola del filtro dell'aria.
Smontare la protezione paraspruzzi: Ovviamente è necessario rimuovere anche le carene che ostacolano lo smontaggio del coperchio del variomatic.
Allentare il dado dell'albero motore posteriore: In alcuni casi, l'albero motore posteriore è alloggiato nel coperchio e fissato con un dado che deve prima essere allentato. Quindi sul coperchio più grande del variomatic si trova un coperchio più piccolo, rimovibile in modo separato, che deve essere rimosso. Per allentare questo dado, bloccare il variomatic con uno speciale utensile di bloccaggio.
Allentare il coperchio variomatico: Quando si è sicuri che il coperchio del variomatic non è più bloccato tutt'intorno da nessun componente, allentare progressivamente le viti di fissaggio secondo uno schema incrociato dall'esterno verso l'interno. Segnarsi la posizione delle singole viti se queste hanno lunghezze diverse (annotandola) e non perdere nessuna rondella. Alcuni colpi con il martello in gomma possono aiutare a staccare il coperchio. A questo punto si dovrebbe poter rimuovere il coperchio; se non è ancora possibile staccarlo, controllare con cura dove è fissato: si potrebbe aver dimenticato una vite. Pertanto non esercitare forza. Solo dopo essersi accertati che tutte le viti siano state allentate è possibile utilizzare il martello in gomma per staccare il coperchio del variomatic bloccato con accoppiamento. Dopo aver rimosso il coperchio, assicurarsi che eventuali bussole di registro presenti rimangano in posizione e non possano andare perse. Se l'albero motore posteriore sporge sul coperchio, di solito è presente una boccola allentata che non deve andare persa. Pulire accuratamente l'interno del coperchio per rimuovere polvere e sporco. Se nell'alloggiamento del variomatic è presente olio, una guarnizione del motore o della trasmissione non è a tenuta e deve essere assolutamente sostituita. A questo punto si ha davanti a sé il variomatic.
Controllo e Manutenzione della Cinghia Trapezoidale e dei Rulli del Variatore
Rimuovere il coperchio variomatico (già descritto): Per montare una nuova cinghia trapezoidale o nuovi rulli del variatore è prima necessario allentare il dado di sostengo delle pulegge coniche anteriori sui perni di manovella. A tal fine è necessario bloccare il variomatic con uno speciale utensile di bloccaggio.
Rimuovere la puleggia conica anteriore: Se la puleggia conica anteriore è dentata, in commercio è possibile acquistare un nottolino di arresto o un utensile di bloccaggio adatto al veicolo. Se sono presenti fori o robuste alette, è possibile applicare un apposito supporto in questo punto. I maghi del fai da te possono anche realizzare da soli un nottolino di arresto o un supporto utilizzando una barra piatta di acciaio. Se si blocca la puleggia in corrispondenza delle alette di raffreddamento, è necessario lavorare delicatamente per evitare la rottura delle alette. È indispensabile utilizzare un utensile idoneo che tenga saldamente fermo il variomatic per evitare danni, poiché il dado è bloccato in modo molto saldo. Farsi eventualmente supportare da un aiutante che mantenga l'utensile in posizione applicando forza mentre si allenta il dado. Dopo aver allentato e rimosso il dado è possibile rimuovere la puleggia conica anteriore. Se dietro al dado è posizionata una ruota motrice per l'avviamento a pedale sull'albero, segnarsi la relativa posizione di montaggio.
Ispezionare la cinghia trapezoidale: Ora è possibile accedere alla cinghia trapezoidale. Non deve presentare crepe, rotture, sfilacciamenti o denti spezzati, non deve essere imbrattata di olio e deve avere una determinata larghezza minima (verificare il limite di usura presso il rivenditore autorizzato). La presenza di una grossa quantità di residui di gomma dovuti allo sfregamento nell'alloggiamento può indicare che la cinghia non scorre correttamente nel variomatic (individuare la causa!) oppure che l'intervallo di manutenzione è stato ampiamente superato. Un'usura precoce della cinghia trapezoidale può essere dovuta, ad esempio, a pulegge coniche non montate correttamente o consumate. Se le pulegge coniche sono rigate devono essere sostituite. Se hanno assunto una colorazione bluastra a causa dell'azione del calore, significa che si sono deformate oppure che sono state montate in modo errato. Se non è ancora necessario sostituire la cinghia trapezoidale, pulirla con del detergente per freni e contrassegnare il senso di rotazione prima di proseguire con il lavoro.
Controllare i rulli del variatore: Per controllare o sostituire i rulli del variatore, estrarre la puleggia conica anteriore interna dall'albero insieme all'alloggiamento del variatore. L'alloggiamento può essere fissato alla puleggia oppure essere libero; per impedire che tutti i componenti cadano e affinché i pesi del variatore rimangano in posizione, afferrare saldamente l'unità in blocco quando la si rimuove. A questo punto smontare l'alloggiamento dei rulli del variatore, segnandosi l'esatta posizione di montaggio delle singole parti. Lavarli con detergente per freni. Verificare l'usura dei rulli del variatore: se sono usurati, presentano una forma piatta/angolare in quanto consumati o un diametro irregolare, è necessario sostituirli in blocco.
Posizionare il gruppo variomatic sull'albero: Durante il montaggio dell'alloggiamento del variatore, in base al modello montare i rulli del variatore e le piste di scorrimento a secco oppure dopo aver applicato un leggero strato di grasso (chiedere al proprio rivenditore autorizzato).
Limitazione della Velocità
Solitamente i produttori di scooter limitano la velocità dei loro mezzi inserendo una rondella distanziale sotto il variatore. Questa modifica limita la capacità del variatore di aprirsi, impedendo alla cinghia di raggiungere i rapporti più "lunghi" e quindi le velocità massime potenziali del veicolo. Rimuovere tale rondella ripristina la piena escursione del variatore, ma è importante considerare le implicazioni legali e di sicurezza relative alla modifica delle prestazioni del veicolo.