Design della frizione dell'auto, elementi principali
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La frizione è il meccanismo che trasmette la coppia dal motore al cambio per attrito. Consente inoltre di scollegare rapidamente il motore dalla trasmissione e di ristabilire il collegamento senza difficoltà. Ci sono molti tipi di frizioni. Si differenziano per il numero di unità che gestiscono (unità singole, doppie o multiple), il tipo di ambiente operativo (asciutto o bagnato) e il tipo di unità. Diversi tipi di frizione presentano rispettivi vantaggi e svantaggi, ma la frizione a secco a disco singolo azionata meccanicamente o idraulicamente è più comunemente utilizzata nei veicoli moderni.
Scopo della frizione
La frizione è installata tra il motore e il cambio ed è una delle parti più sollecitate del cambio. Svolge le seguenti funzioni principali:
- Scollegamento morbido e collegamento di motore e cambio.
- Trasmissione della coppia senza slittamento (senza perdite).
- Compensazione delle vibrazioni e dei carichi derivanti dal funzionamento irregolare del motore.
- Ridurre lo stress sui componenti del motore e della trasmissione.
Componenti frizione
La frizione standard sulla maggior parte dei veicoli con cambio manuale include i seguenti componenti principali:
- Volano motore - Disco di trasmissione.
- Disco frizione.
- Cestello frizione - spingidisco.
- Cuscinetto di rilascio della frizione.
- frizione estraibile.
- Forcella frizione.
- Trasmissione a frizione.
Le guarnizioni di attrito sono installate su entrambi i lati del disco della frizione. La sua funzione è di trasmettere la coppia per attrito. Uno smorzatore di vibrazioni a molla integrato nel corpo del disco ammorbidisce il collegamento al volano e smorza le vibrazioni e le sollecitazioni derivanti dal funzionamento irregolare del motore.
Lo spingidisco e la molla a diaframma che agiscono sul disco della frizione sono combinati in un'unica unità, denominata "cestello frizione". Il disco della frizione si trova tra il cestello e il volano ed è collegato tramite scanalature all'albero di entrata del cambio, sul quale può muoversi.
La molla del cestello (diaframma) può essere a spinta o di scarico. La differenza sta nella direzione di applicazione della forza dall'attuatore della frizione: al volano o lontano dal volano. Il design della molla di trazione consente l'utilizzo di un cestello molto più sottile. Ciò rende l'assieme il più compatto possibile.
Come funziona la frizione
Il principio di funzionamento della frizione si basa sul collegamento rigido del disco frizione e del volano motore dovuto alla forza di attrito generata dalla forza generata dalla molla a diaframma. La frizione ha due modalità: "on" e "off". Nella maggior parte dei casi, il disco condotto viene premuto contro il volano. La coppia dal volano viene trasmessa al disco condotto e quindi attraverso il collegamento scanalato all'albero di ingresso del cambio.
Per disinnestare la frizione, il conducente preme un pedale collegato meccanicamente o idraulicamente alla forcella. La forcella muove il cuscinetto reggispinta, che, premendo sulle estremità dei petali della molla a diaframma, interrompe il suo effetto sullo spingidisco, il quale, a sua volta, rilascia il disco condotto. A questo punto, il motore è scollegato dal cambio.
Quando viene selezionata la marcia appropriata nel cambio, il guidatore rilascia il pedale della frizione, la forcella cessa di agire sul cuscinetto di rilascio e sulla molla. Lo spingidisco preme il disco condotto contro il volano. Il motore è collegato al cambio.
Varietà di frizione
Frizione a secco
Il principio di funzionamento di questo tipo di frizione si basa sulla forza di attrito creata dall'interazione di superfici asciutte: motrice, condotta e dischi di pressione. Ciò fornisce una connessione rigida tra il motore e la trasmissione. La frizione a disco singolo a secco è il tipo più comune sulla maggior parte dei veicoli con cambio manuale.
Frizione bagnata
I giunti di questo tipo operano a bagno d'olio su superfici di sfregamento. Rispetto al dry, questo schema fornisce un contatto del disco più fluido; l'unità viene raffreddata in modo più efficiente grazie alla circolazione del fluido e può trasferire più coppia al cambio.
Il design bagnato è ampiamente utilizzato nelle moderne trasmissioni automatiche a doppia frizione. La particolarità del funzionamento di una tale frizione è che le marce pari e dispari del cambio sono alimentate con coppia da dischi condotti separati. Trasmissione a frizione - idraulica, controllata elettronicamente. Le marce vengono cambiate con un trasferimento costante di coppia alla trasmissione senza interruzione del flusso di potenza. Questo design è più costoso e più difficile da produrre.
Frizione a secco a doppio disco
Una frizione a secco a doppio disco ha due dischi condotti e un distanziale intermedio tra di loro. Questo design è in grado di trasmettere più coppia con la stessa dimensione della frizione. Di per sé, è più facile da realizzare rispetto al look bagnato. Tipicamente utilizzato in camion e auto con motori particolarmente potenti.
Frizione con volano bimassa
Il volano a doppia massa è composto da due parti. Uno di questi è collegato al motore, l'altro al disco condotto. Entrambi gli elementi del volano presentano un piccolo gioco l'uno rispetto all'altro nel piano di rotazione e sono collegati tra loro da molle.
Una caratteristica della frizione a volano bimassa è l'assenza di uno smorzatore di vibrazioni torsionali nel disco condotto. Il design del volano utilizza una funzione di smorzamento delle vibrazioni. Oltre a trasmettere la coppia, riduce efficacemente le vibrazioni e i carichi derivanti dal funzionamento irregolare del motore.
Durata della frizione
La durata della frizione dipende principalmente dalle condizioni operative del veicolo, nonché dallo stile di guida del conducente. In media, la durata della frizione può raggiungere i 100-150 mila chilometri. A causa della naturale usura che si verifica quando i dischi entrano in contatto, le superfici di attrito sono soggette ad usura e devono essere sostituite. Il motivo principale è lo slittamento del disco.
La frizione a doppio disco ha una lunga durata grazie al numero maggiore di superfici di lavoro. Il cuscinetto di rilascio della frizione si innesta ogni volta che si interrompe il collegamento motore/cambio. Nel tempo, tutto il grasso viene prodotto nel cuscinetto e perde le sue proprietà, a causa delle quali si surriscalda e si guasta.
Caratteristiche dell'accoppiamento ceramico
La durata della frizione e le sue massime prestazioni sono determinate dalle proprietà del materiale dell'innesto. La composizione standard dei dischi della frizione sulla maggior parte dei veicoli è una miscela compressa di fibre di vetro e metallo, resina e gomma. Poiché il principio di funzionamento della frizione si basa sulla forza di attrito, le guarnizioni di attrito del disco condotto sono adattate per lavorare ad alte temperature, fino a 300-400 gradi Celsius.
Nelle potenti auto sportive, la frizione è più sollecitata del solito. Alcuni ingranaggi possono utilizzare una frizione in ceramica o sinterizzata. Il materiale di queste sovrapposizioni include ceramica e kevlar. Il materiale di attrito ceramica-metallo è meno soggetto all'usura e può sopportare un riscaldamento fino a 600 gradi senza perdere le sue proprietà.
I produttori utilizzano diversi modelli di frizione che sono ottimali per un particolare veicolo, a seconda dell'uso previsto e del costo. La frizione a disco singolo a secco rimane un design abbastanza efficiente ed economico. Questo schema è ampiamente utilizzato su auto economiche e di medie dimensioni, nonché su SUV e camion.
