Tecnica

Tecnica e storia: l'evoluzione della distribuzione (Quinta parte)

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I vantaggi dei bilancieri a dito rispetto alle classiche punterie a bicchiere

Nella maggior parte dei motori con distribuzione bialbero delle odierne automobili gli alberi a camme azionano le valvole per mezzo di bilancieri a dito. I loro eccentrici cioè non agiscono su punterie a bicchiere ma su delle vere e proprie levette oscillanti fulcrate a una estremità.

Per lungo tempo questi bilancieri sono stati dotati di un registro filettato posto alla estremità che contatta la valvola. Poi il fulcro è stato in molti casi ricavato in un supporto con testa sferica con altezza regolabile; ciò consentiva una agevole registrazione del gioco delle valvole e permetteva di ridurre le masse in moto alterno. Successivamente nei supporti con testa sferica sono stati incorporati dei gruppi idraulici per la ripresa automatica del gioco, cosa che eliminava le esigenze di manutenzione. Questa soluzione costruttiva domina tuttora la scena, per quanto riguarda i motori di serie.

Come tutti gli altri organi meccanici, pure i bilancieri a dito hanno subito una evoluzione, che però si è svolta lungo due percorsi diversi; il primo ha interessato i normali modelli stradali (per i quali sono primarie le esigenze di ridurre i consumi e le emissioni) mentre il secondo ha interessato i motori da competizione o comunque di altissime prestazioni.

Sulle vetture di normale produzione, al fine di ridurre l’assorbimento di potenza da parte del complesso della distribuzione, negli ultimi anni i bilancieri muniti di rullo hanno preso il posto di quelli con l’usuale pattino. In questo modo è stato possibile sostituire l’attrito radente con quello volvente. Ciò è avvenuto al prezzo di un lieve aumento della massa mobile e del costo di questi componenti, ma ne è sicuramente valsa la pena, dati i risultati. I dati forniti dalle diverse case non coincidono esattamente, ma è fuori discussione che la riduzione dell’attrito che si è ottenuta è considerevole, specialmente ai bassi regimi, dove esso può risultare anche più che dimezzato. Alcuni costruttori affermano che laa diminuzione dei consumi conseguibile in questo modo in certe condizioni di funzionamento può essere anche dell’ordine del 2,5%.

Nei motori da competizione le cose sono andate diversamente. Fin dalla nascita delle distribuzioni bialbero i bilancieri a dito sono stati impiegati largamente. Li utilizzavano le famose Mercedes-Benz e le Auto Union a 16 cilindri da GP degli anni Trenta, come in precedenza avevano fatto Peugeot, Fiat, Delage, Bugatti e Alfa Romeo. Dopo la seconda guerra mondiale la presenza di questi componenti spicca sui motori da corsa BRM (V16), Cisitalia, Porsche (sia a quattro che a otto cilindri) e Maserati.

Per ritrovare i bilancieri a dito sui motori di Formula Uno dopo gli anni Sessanta è stato attendere l’era turbo, quando essi sono stati impiegati dalla Honda. Questa casa però con il ritorno ai motori aspirati, nel 1989, ha nuovamente utilizzato le punterie a bicchiere. In seguito comunque la ragione ha avuto la meglio e all’inizio degli anni Duemila praticamente tutti i costruttori sono passati definitivamente ai bilancieri a dito. L’affermazione di questi organi meccanici ha valide ragioni tecniche ed è stata sicuramente agevolata dalla comparsa dei riporti superficiali di DLC, dalla elevata durezza e dal ridottissimo coefficiente di attrito. In corrispondenza del contatto tra camma e pattino del bilanciere si hanno pressioni molto alte (la situazione è peggiorata dal fatto che per ridurre al minimo la massa dei bilancieri i tecnici tendono a limitare la larghezza del pattino) e i riporti in questione hanno grandemente migliorato le cose.

Per ottenere le prestazioni più elevate si devono adottare alzate molto cospicue e leggi del moto delle valvole decisamente radicali. Se si usano punterie a bicchiere ciò significa che, procedendo su questa strada, a un certo punto occorre sostituirle con altre aventi un diametro maggiore. Per visualizzare la situazione si immagini di volere aumentare fortemente l’alzata fornita da una camma di piccole dimensioni. A un certo punto la sua eccentricità diventerà tale che essa agirà sulla punteria con una vera e propria azione di martellamento, con il nasello dell’eccentrico che durante la rotazione andrà addirittura a cadere oltre il margine della punteria stessa. Al limite, la camma diventerà come una leva! Allora sarà necessario realizzare una camma più grande, con un cerchio di base avente un diametro nettamente maggiore. Però questo significa che si dovrà impiegare anche una punteria di maggiori dimensioni (e quindi più pesante!). E così via…

I bilancieri a dito pesano meno e inoltre occorre considerare che, a differenza di quanto accade per le punterie, la loro massa mobile (ovvero “efficace”) è minore di quella totale.

Dunque, per ottenere alzate molto grandi e per raggiungere le fortissime accelerazioni delle valvole necessarie nei motori moderni di potenza specifica più elevata l’impiego dei bilancieri a dito risulta vantaggioso. I progettisti inoltre hanno maggiori possibilità di scelta per quanto riguarda la legge del moto delle valvole; oltre che sul profilo degli eccentrici infatti è possibile lavorare sulla curvatura del pattino dei bilancieri a dito (che può anche non essere a raggio costante!). Oltre ad essersi affermati sui motori da competizione, negli ultimi anni questi componenti, dotati di riporto di DLC, hanno iniziato ad imporsi anche sui motori delle moto di serie di prestazioni più elevate (che non di rado superano i 200 cavalli/litro e ruotano a più di 13000 giri/min). Per la regolazione del gioco si impiegano piccole pastiglie calibrate poste sulla estremità degli steli delle valvole.

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