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 – che consente di assorbire e smorzare le vibrazioni torsionali generate dal motore. La sua principale funzione è infatti quella di immagazzinare e regolare l’energia cinetica generata dal motore, in modo da dare fluidità al veicolo in movimento. Il volano auto, su cui è montata la frizione, serve sostanzialmente a compensare il movimento dell’albero motore tra la fase di combustione e la successiva fase inerziale che lo porta alla fase di combustione successiva: il volano va dunque a regolarizzare il movimento tra la violenta spinta della combustione e il successivo giro dell’albero prima della nuova combustione.
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. In questo articolo esamineremo in dettaglio la struttura, il funzionamento e le recenti evoluzioni tecnologiche del volano della frizione. Nei sistemi con cambio manuale, il volano serve a trasferire il moto dell’albero motore alla trasmissione. Il volano è infatti accoppiato direttamente al disco della frizione, e questa interazione consente di trasferire la coppia motrice dal motore alla trasmissione in modo controllato.
Come è fatto il volano auto
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. I volani possono essere classificati principalmente in due tipologie:
Volano Monomassa (SMF, Single Mass Flywheel): è composto da un singolo disco di metallo rigido, che generalmente ha una durata maggiore rispetto al altre soluzioni. La relativa semplicità costruttiva lo rendono tuttavia meno efficace nei motori più moderni nel ridurre le vibrazioni torsionali.
Volano a Doppia Massa (DMF, Dual Mass Flywheel): è costituito da due masse concentriche, da cui il nome volano bimassa, separate da un sistema di molle e ammortizzatori. Rispetto al volano monomassa, offre un significativo miglioramento nella riduzione delle vibrazioni torsionali e nelle variazioni di coppia, trovando largo impiego nei moderni motori diesel e benzina ad alta efficienza.
Un’auto su due delle auto in produzione è oggi dotata di un volano bimassa e tale percentuale è in costante aumento.
L’evoluzione tecnologica nei volani
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. Gli ultimi modelli di DMF includono materiali compositi e sistemi di ammortizzatori più sofisticati per migliorare ulteriormente la capacità di ridurre vibrazioni e rumori.
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. Per questo i volani a doppia massa sono costituiti da due volani indipendenti, collegati tramite un cuscinetto o una boccola, e un sistema di smorzamento.
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. Ciò determina un maggiore smorzamento angolare che una sostanziale riduzione delle vibrazioni
L’utilizzo di leghe leggere e di tecniche di produzione avanzate ha permesso di ridurre il peso del volano senza comprometterne la robustezza, contribuendo a migliorare le prestazioni complessive del veicolo.
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. Alcuni modelli recenti integrano il volano con funzioni come il volano a smorzamento centrifugo, che utilizza il principio delle forze centrifughe per una riduzione dinamica delle vibrazioni.
Come funziona il volano auto
Durante il ciclo di combustione, il volano immagazzina energia cinetica nella fasi attive e la restituisce durante le fasi passive, contribuendo a mantenere uniforme la rotazione del motore. Lo smorzamento delle vibrazioni torsionali generate dal motore risulta particolarmente importante nei motori con un numero ridotto di cilindri o funzionanti a basso regime. Essendo accoppiato direttamente al disco della frizione, è dunque possibile trasferire la coppia motrice dal motore alla trasmissione con il massimo del controllo. In fase di avviamento del motore, un anello dentato, montato sul bordo del volano, permette l’ingaggio del motorino di avviamento per l’accensione del motore.
Nei volani a doppia massa sono presenti due dischi metallici concentrici, collegati tra loro da molle che permettono un leggero movimento tra i dischi, anche in senso opposto. Gli elementi d’attrito della frizione lavorano dunque solo sul disco secondario. Nel volano bimassa le vibrazioni torsionali più intense sono quindi percepibili solo in fase di avvio o spegnimento del motore e non durante il funzionamento normale.
Volano a doppia massa usurato
Un possibile sintomo di un volano bimassa usurato può manifestarsi come uno 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 segnali possono 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. Tale situazione porta a un deterioramento anticipato del rivestimento d’attrito della frizione.
Altri segnali di danni al volano includono rumori provenienti dalla trasmissione o vibrazioni avvertibili con il motore al minimo, a regime operativo, e in folle. Inoltre, 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. Il rumore generato può essere descritto come un ronzio profondo o uno sferragliamento, facilmente localizzabile nella zona della campana frizione.
Anche il disco condotto della frizione potrebbe presentare dei danneggiamenti imputabili ad un malfunzionamento del volano: tra questi possono essere rilevati segni di danneggiamento termico del materiale d’attrito, movimento del materiale d’attrito fra i rivetti o un eccessiva usura delle cave del mozzo . E’ dunque opportuno controllare sempre lo stato di salute del volano prima di montare una nuova frizione.
Quando sostituire il volano auto: i segnali visibili sul componente
Un’area scolorita 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. Inoltre, un surriscaldamento prolungato può portare all’indurimento del lubrificante speciale presente nel volano bimassa, condizione che frequentemente provoca il malfunzionamento del componente.
Nel caso in cui siano visibili crepe sulla superficie di attrito, è indispensabile procedere con la sostituzione del volano bimassa per evitarne la rottura. Anche 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. Infine, se dal volano bimassa fuoriesce del lubrificante misto a frammenti, la sostituzione del pezzo è inevitabile
Come capire se il volano è da cambiare perchè usurato
Il volano, come tutti i componenti, è soggetto a usura e richiede di essere controllato prima di una sostituzione della frizione. Tra i principali segnali di possibile deterioramento troviamo:
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Rumori anomali in accelerazione o decelerazione.
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Vibrazioni insolite, percepite soprattutto durante i cambi marcia.
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Difficoltà nell’ingranare le marce.
Il volano bimassa, in particolare, può essere soggetto a guasti a causa di sovraccarichi o utilizzo improprio del veicolo. È quindi consigliabile visionare le condizioni del sistema di ammortizzazione interna e dei denti dell’anello esterno.
Va detto che la rottura di un volano accade molto difficilmente e nella maggior parte dei casi a danneggiarsi è la superficie a contatto con la frizione, o perchè la frizione stessa è usurata o perchè una frizione nuova è stata montata male
Sostituzione volano: quanto costa
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. I prezzi raddoppiano se si sostituisce un volano bimassa, visto che il ricambio stesso costa di più rispetto a un volano monomassa.
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