La Frizione: cos’è e a cosa serve?

In un motore a combustione interna la spinta viene fornita solo al di sopra di un certo regime di rotazione (di minimo funzionamento), in cui il motore produce energia sufficiente solo al suo sostentamento; nasce quindi la necessità d’interporre un organo che provveda ad interrompere la trasmissione del moto tra propulsore e ruote, per consentire di fermare un veicolo senza dover arrestare il propulsore (per poi riavviarlo alla partenza) e che consenta un trasferimento della coppia in modo graduale.

La frizione, connettendo due alberi che ruotano a velocità diversa, permette la trasmissione del moto rotatorio (figura C) avvalendosi dell’attrito (la “frizione” tra dischi appunto, da cui ne deriva il nome) e il suo innesto o disinnesto sono realizzati per via meccanica, idraulica, pneumatica o elettrica.

Nell’automobile, la frizione è inserita nella trasmissione tra il motore ed il cambio, permette il momentaneo disinserimento della coppia motrice consentendo la selezione di un opportuno rapporto del cambio (figura A) e disconnette le ruote dal motore quando il veicolo non è in moto, mantenendo in rotazione l’albero motore; senza la frizione non si riuscirebbe a trasmettere in maniera graduale la coppia generata dal propulsore alle ruote, quindi è una sorta di collegamento tra motore e ruote.

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La frizione risulta, in maniera semplificata, costituita dal volano (collegato ad una estremità dell’albero motore e ruota solidale con esso) e dal disco della frizione (che si posiziona tra volano e spingidisco); entrambi realizzati in un materiale che garantisce un’elevata forza d’attrito superficiale e lo spingidisco che preme il disco della frizione sul volano.

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Le frizioni possono essere a secco, se collocate in un ambiente isolato o in parte esposto all’aria (riducendo così le perdite energetiche derivanti dall’attrito viscoso e dal movimento dell’olio) o a bagno d’olio, se l’elemento di attrito è posizionato in un fluido refrigerante e lubrificante (per migliorarne durata e resistenza alle sollecitazioni).

Le frizioni più utilizzate in ambito automobilistico sono quelle a disco.

FRIZIONI A DISCO

La coppia generata dal motore viene trasmessa al cambio sfruttando l’attrito che si sviluppa tra due (o più, nel caso di frizioni multidisco) superfici, una solidale all’albero motore e l’altra all’albero d’ingresso del cambio, premute tra loro mediante molle. Il disco della frizione è posizionato tra il volano (collegato a sua volta con il motore mediante l’albero a gomiti) e lo spingidisco, ed è accoppiato all’albero primario del cambio.

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Premendo il pedale della frizione, si spinge il cuscinetto reggispinta sulle alette della molla a diaframma dello spingidisco che spostano indietro il disco dello spingidisco. Lo spingidisco, essendo collegato al volano, è in rotazione (quando il propulsore è in funzione), ma la frizione in questo momento non fa più attrito sullo spingidisco e rallenta, scollegando così il cambio dal motore e permettendo l’innesto della marcia (in questa fase l’albero motore e l’albero condotto del cambio sono scollegati). Rilasciando il pedale, si riottiene il contatto: per l’attrito che si genera tra le diverse superfici si giunge alla stessa velocità di rotazione e si trasmette un momento angolare dal motore al cambio.

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Il momento trasmissibile dalla frizione si ottiene dalla seguente formula (semplificata):

Mf = rm*Fm*f  , con rm: raggio medio della corona circolare di contatto, Fm: il precarico della molla, f: il coefficiente di attrito tra i dischi di frizione.

Se si utilizzano più dischi di frizione si ottiene quella che viene definita frizione multidisco che funziona come la precedente, ma avendo aumentato il numero delle superfici di contatto consente di trasmettere un momento maggiore.

La frizione risulta di fondamentale importanza per la trasmissione del moto dal propulsore alle ruote: oggi si presenta complessa ed articolata e si trova in innumerevoli conformazioni. È un esempio di come l’attrito usato in maniera ingegnosa, non sia sempre una cosa negativa, bensì di fondamentale importanza.