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Tecnica

Tecnica: comparsa e affermazione delle cinghie dentate

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Quando sono state ideate nessuno pensava a un loro eventuale impiego sui motori. E invece…

Tecnica: comparsa e affermazione delle cinghie dentate

Pochi componenti hanno avuto sulla tecnica motoristica un impatto analogo, dopo aver fatto la loro comparsa in tale settore. Stiamo parlando delle cinghie dentate, che nel giro di pochi anni, una volta adottate da grandi case come la Fiat e la General Motors, nel giro di pochi anni hanno rivoluzionato la scena, venendo adottate rapidamente da altri costruttori e consentendo loro di passare in modo semplice e con costi ridotti alle distribuzioni con uno o due alberi a camme in testa. In effetti sono stati proprio questi semplici ed economici organi di trasmissione a decretare la progressiva scomparsa dei motori ad aste e bilancieri.

Le cinghie dentate, dette anche cinghie sincrone, hanno fatto la loro comparsa attorno al 1940 negli USA, alla Uniroyal, e ben presto hanno cominciato ad essere utilizzate in settori come quelli delle macchine per ufficio, delle confezionatrici e delle impacchettatrici.

Il loro ingresso in campo motoristico è avvenuto abbastanza in sordina. Pare che attorno al 1956 un preparatore americano abbia pensato a una di esse per comandare la distribuzione di un motore raffreddato ad aria di modesta cilindrata.

La prima vettura di serie a impiegare una cinghia dentata per il comando dell’albero a camme è stata la tedesca Glas 1004, presentata alla fine del 1961. La cinghia aveva il corpo in neoprene e gli inserti resistenti in fili di acciaio avvolti

La prima casa automobilistica che ha impiegato una cinghia dentata per azionare l’albero a camme in un suo modello di serie è stata la tedesca Glas. Si trattava della 1004, presentata sul finire del 1961 ed entrata in produzione l’anno successivo. Questa vettura era dotata di un motore quadricilindrico di 992 cm3 con distribuzione monoalbero. Capo progetto era il tecnico Leonhard Ischinger, che aveva lavorato a lungo alla BMW. La Glas 1004 non ha avuto una particolare diffusione, ma ha indicato una strada importante e ben presto diversi progettisti che lavoravano presso grandi aziende hanno iniziato a pensare seriamente alla possibilità di impiegare le cinghie per comandare gli alberi a camme. Attorno alla metà degli anni Sessanta le case che costruivano in grande serie motori con distribuzione mono o bialbero erano davvero poche (Alfa Romeo, Jaguar, BMW, Mercedes, Rover, Hillman, Lancia…). Il comando era invariabilmente a catena.

La grande diffusione dei comandi della distribuzione a cinghia dentata è cominciata nel 1966. Questa immagine mostra il percorso della cinghia nel motore Fiat 124 AC; sono ben visibili il galoppino di tensionamento e di guida e la puleggia intermedia, che provvede ad azionare la pompa dell’olio e il distributore di accensione

Per mantenere quest’ultima alla corretta tensione nonostante l’allungamento che essa subiva con il passare dei chilometri (e per impedire quindi che la rumorosità di funzionamento raggiungesse valori sensibili) era necessario impiegare efficaci dispositivi, che dovevano continuare ad agire su di essa per tutta la sua vita utile. Questo faceva aumentare la complessità meccanica e il costo di fabbricazione. Sotto questo aspetto la situazione sarebbe stata ancora peggiore con un comando a cascata di ingranaggi o ad alberello e coppie coniche: eccellente durata, grande robustezza, ma costo elevatissimo e notevole difficoltà di silenziamento. L’unica soluzione diversa la proponeva la NSU con il suo sistema a biellette, ma il motore sul quale lo impiegava era un bicilindrico, quello della piccola Prinz.

Le cinghie sincrone consentivano di realizzare con grande facilità un efficiente sistema di azionamento degli alberi a camme in testa. I loro pregi, oltre al costo ridotto, erano la silenziosità di funzionamento e la mancanza di articolazioni (che, soggette a usura, a lungo andare causavano un allungamento della catena). Gli inserti resistenti erano teoricamente inestensibili e quindi una volta impartita la corretta tensione alla cinghia, all’atto del montaggio, non occorrevano regolazioni successive. Questo significava che il sistema di tensionamento era semplice ed economico, come del resto quello di guida.

Questa sezione longitudinale del motore della Fiat 124 Sport Spider del 1966 consente di osservare chiaramente la disposizione della cinghia, azionata dalla estremità dell’albero a gomiti opposta a quella ove si trova il volano

Nel 1966 sono entrate in scena le grandi case. La Pontiac, del gruppo General Motors, con il sei cilindri monoalbero della Tempest e la Fiat con il quadricilindrico bialbero della 124 Sport Spider, seguito l’anno dopo dalla versione destinata alla 125. Pure la Opel e la Vauxhall nello stesso periodo hanno presentato motori con questo sistema di comando della distribuzione e ben presto è arrivata la Ford.

Il passaggio dagli inserti resistenti in acciaio a quelli in fibra di vetro è avvenuto rapidamente, segnando una prima importante tappa nella evoluzione delle cinghie dentate

In seguito spicca l’impiego di cinghie da parte dell’Alfasud (1972) e del gruppo Volkswagen-Audi (1974). Da allora la diffusione delle cinghie dentate è proseguita senza soste, fino ad arrivare alla situazione attuale che vede tali organi di trasmissione impiegati su ben oltre il 50% dei modelli in produzione nel mondo.

In questa sezione in pianta del motore Alfasud a quattro cilindri contrapposti si può ben notare, tra l’altro, la disposizione delle pulegge sulle quali si avvolgono le due cinghie di comando della distribuzione

Qualcuno ha anche pensato a una utilizzazione sui motori da competizione, ma a parte i Cosworth BDA e i V6 Renault Turbo, ci sono stati pochi altri esempi, e nessuno realmente degno di rilievo. Le cascate di ingranaggi si sono imposte da tempo in questo settore per il loro ingombro trasversale estremamente ridotto, l’assoluta affidabilità, la straordinaria robustezza (che si traduce anche in eccezionale durata) e il rigore nella trasmissione del moto.

I tecnici del gruppo Volkswagen-Audi sono stati tra i primi ad apprezzare le grandi possibilità offerte dalle cinghie dentate. Questo è il motore di una Audi 50 dei primi anni Settanta, con distribuzione monoalbero comandata da una cinghia dentata che provvede anche ad azionare la pompa dell’acqua

Oggi in molti V8 che gareggiano nel campionato Nascar l’albero a camme è comandato da una cinghia dentata. Occorre però dire che si tratta di motori derivati dalla serie e dotati di distribuzione ad aste e bilancieri

  • MM2, Monte San Pietro (BO)

    Bell'articolo, come al solito.
    Sarebbe interessante una comparazione tecnica ed economica tra cinghia e catena. Ci sono costruttori, direi soprattutto in Oriente (mi vengono in mente Honda e Hyundai) che scelgono la catena in motori di recente progettazione. Mi verrebbe da pensare che la catena costi di più per il costruttore, ma per il cliente è un vantaggio in termini di manutenzione ordinaria. Esistono ragioni tecniche che fanno preferire una soluzione all'altra?
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