Catena distribuzione o cinghia di distribuzione? Cominciamo con lo sfondo della domanda. Con l’avvento del motore a combustione interna, la soluzione logica più semplice era il movimento del’albero a camme dall’albero motore tramite ruote dentate. I componenti della fasatura dell’albero a camme influiscono la fasatura delle valvole, sulla fasatura dell’accensione (se il motore ha un albero a camme), sulla compressione, sulle prestazioni del motore e sul risparmio di carburante. Per questo motivo, i componenti della fasatura devono essere in buone condizioni con un’usura minima ed essere comunque sufficientemente resistenti da mantenere una fasatura precisa dell’albero motore per l’intera vita del motore. La velocità dell’albero motore è doppia rispetto a quella dell’albero a camme nei motori a quattro tempi, quindi c’è sempre un rapporto di trasmissione due a uno tra i componenti di distribuzione che collegano l’albero motore e l’albero a camme. La trasmissione dell’albero motore all’albero a camme può essere costituita da una catena e ingranaggi, una cinghia e ingranaggi, un ingranaggio di trasmissione solo di ingranaggi o una combinazione di qualsiasi di questi; cinghia di distribuzione per spostare gli alberi a camme e una catena per spostare l’intermedio ingranaggio che a sua volta muove la cinghia. Ci può essere qualsiasi tipo di trasmissione albero motore-albero a camme, ma ci sono vantaggi e svantaggi per ogni tipo.
Breve descrizione dei sistemi
Le ruote dentate sono il tipo più potente di trasmissione dell’albero a camme dall’albero motore perché non vi è alcuna tensione della catena o rottura della cinghia di cui preoccuparsi. Questo è il motivo per cui molti motori diesel utilizzano ingranaggi per azionare l’albero a camme invece di una catena di distribuzione. Gli ingranaggi hanno una lunga durata, ma si consumano nel tempo. È importante assicurarsi che gli ingranaggi abbiano il gioco corretto e che ricevano una lubrificazione adeguata. La precisione di fasatura iniziale di una trasmissione a ingranaggi non è diversa da quella di una nuova catena o ingranaggio di trasmissione. L’unica differenza è che gli ingranaggi mantengono la precisione della sincronizzazione per un periodo di tempo più lungo rispetto a una catena. Lo svantaggio delle ruote dentate è che sono più costose della maggior parte delle unità a catena o cinghia e più pesanti. Gli ingranaggi diritti possono essere piuttosto rumorosi (anche le cosiddette versioni “silenziose”), producendo un forte rumore quando i denti si impigliano tra di loro. La maggior parte delle trasmissioni di temporizzazione ha un tipo più costoso di ingranaggio elicoidale, i cui denti sono fatti ad angolo per ridurre l’attrito e il rumore. Sembra che la trasmissione a catena sia un metodo collaudato, è abbastanza semplice e rispetto al prezzo del motore non è così costoso. Abbastanza rumoroso, ma l’isolamento acustico delle auto moderne ha fatto passi avanti, e in cabina spesso il motore non si sente affatto, e se sente il rumore della catena non è più distinguibile. In realtà, il problema era completamente diverso. La catena dei vecchi motori era costituita da due file di anelli, che erano praticamente impossibili da rompere immediatamente. Invece, a causa dell’usura, si amplifica e inizia a fare molto rumore, ma molto raramente passa su uno o due denti negli ingranaggi di trasmissione con conseguente guasto della fasatura del motore.
Tutto è cambiato quando la lunghezza del motore è diventata un parametro importante. Nel tentativo di aumentare il volume del vano motore, iniziò a prevalere, così come i motori delle auto a trazione anteriore in generale. In queste condizioni, anche la dimensione della catena ha iniziato a diminuire. Da una catena di due o tre serie è diventata una catena in serie ionica, ma è comunque molto compatta. Spesso lo spessore della catena di distribuzione di qualsiasi motore V8 non è maggiore dello spessore della catena della bicicletta. La larghezza della catena è importante non solo perché la catena dovrebbe alleggerirsi, ma anche perché si trova nell’ambiente dell’olio motore e non all’esterno come una cinghia. Ciò significa che il corpo del cilindro (testata del cilindro) e la testata del cilindro devono essere più esattamente lungo la larghezza della catena. Tutto questo metallo in più pesa qualche chilo in più. Ma la catena molto sottile tende a spezzarsi. E sì, fa molto rumore prima di lasciarti completamente. La catena a due file poteva funzionare a limiti di usura più elevati grazie al fatto che il carico era distribuito uniformemente sulle due file. C’erano meno danni ai suoi denti e ingranaggi, così che anche quando venivano usati stati meno durevoli, la catena poteva effettivamente essere considerata “eterna”. Infatti prima di revisionare il motore non devi preoccuparti delle sue condizioni. Ma la semplificazione del design e l’allungamento della vita del motore hanno causato problemi alla catena che è diventata “consumabile” quanto la vita della cinghia. La durata di una catena moderna spesso non è più lunga della durata di una cinghia e il suo design è più difficile, più rumoroso e più pesante. Allo stesso tempo, la sua sostituzione è molto più costosa e la diagnosi per le sue condizioni è più difficile.
Il prezzo medio per la sostituzione della catena di distribuzione per motori a quattro cilindri è circa due volte il costo di sostituzione di un cinghia alle stesse condizioni. Il costo massimo della sostituzione del kit di distribuzione per motori a V può essere elevato e la complessità del lavoro paragonabile a quella della revisione – che richiede lo smontaggio del motore dall’auto – e quindi della rimozione delle testate. Quindi quando acquisti un’auto con una catena di distribuzione devi stare molto attento alle sue condizioni. Dal rumore, dall’azionamento del tenditore, dall’usura degli stabilizzatori (slitte), se possibile. Le cinghie di distribuzione sono state utilizzate in un’ampia varietà di motori a camme (OHC) nel corso degli anni. Le cinghie di distribuzione funzionano silenziosamente e producono meno attrito rispetto alla catena di distribuzione o al gruppo ingranaggi di distribuzione. Inoltre riduce le perdite di potenza interne del motore e migliora il risparmio di carburante e la potenza. Possono anche essere realizzati in gomma sintetica come neoprene, nitrile ad alta saturazione (HSN) o EPDM e rinforzati con resistenze alla trazione (spesso Kevlar). Le filettature con resistenza alla trazione entro un millesimo di tempo prevengono l’allungamento, consentendo di mantenere una fasatura precisa della valvola per un periodo di tempo più lungo rispetto a una catena normale. Ma la vita di una cinghia è limitata dal materiale di cui è composta. Nelle applicazioni più vecchie (anni ’90 e precedenti), l’intervallo di sostituzione consigliato per le cinghie dentate OHC era tipicamente di 60.000 km. Oggi si va da 100.000 a 120.000 chilometri grazie a cinture realizzate con materiali più resistenti e durevoli.
Vantaggi dell’utilizzo di una catena di distribuzione (catena)
• Lunga durata.
• La catena di distribuzione è protetta da fattori avversi esterni, è sempre lubrificata e tensionata con un idoneo tenditore.
• La catena di distribuzione grazie all’avanzato sistema di guide di scorrimento (Slitte) e pretensionatori crea piccole oscillazioni.
• La catena di distribuzione può supportare meccanismi di fasatura variabile grazie alla sua presenza nell’ambiente dell’olio motore, essenziale per il funzionamento dei meccanismi di fasatura variabile.
• La catena trattiene un bene inaspettato per chi percorre pochi chilometri. Non necessita di essere sostituito “a causa dell’età”.
• La catena prima della “fine della sua vita operativa” ne “richiederà” la sostituzione a causa dell’aumento del rumore e il proprietario ha un avviso che non deve essere ignorato.
Svantaggi dell’utilizzo di una catena di distribuzione (catena)
• I motori della catena di distribuzione sono relativamente più pesanti.
• Il tendicatena idraulico senza sospensione (cricchetto) non può funzionare bene con una pressione dell’olio insufficiente. Ciò è particolarmente vero se utilizzato nei sistemi start-stop.
• In alcuni casi è possibile che la catena “salti il dente” quando il motore ruota nella direzione opposta, cosa che accade ad es. quando l’auto è parcheggiata su un ripido pendio.
• La catena, a causa della maggiore forza esercitata dal tenditore, e delle forze di inerzia su di essa, ha un effetto negativo sui rispettivi cuscinetti del cambio sull’albero motore.
Vantaggi dell’utilizzo di cinghie dentate
• Meno rumore
• Il cerchio evita le vibrazioni sonore, in quanto il numero di denti è ionico e non è un multiplo del numero di denti degli ingranaggi.
• Il nastro grazie alla sua elasticità smorza le vibrazioni torsionali.
• Non richiede un tenditore idraulico: un tenditore a molla a basso costo è sufficiente per la cinghia.
• La cinghia di distribuzione richiede una potenza minima per il tensionamento, riducendo così la potenza assorbita dal motore.
• Non entra in contatto con l’olio motore e non necessita di lubrificazione
Svantaggi dell’utilizzo di cinghie di distribuzione
• La cinghia di distribuzione del motore se viene a contatto con l’olio fuoriuscito dal motore si danneggia in breve tempo, provocando gravi danni al motore. Di solito le valvole sono storte a causa dell’albero a camme immobilizzato e dell’impatto delle pistole su di esse.
• Temperature molto basse, così come l’ingresso di acqua, rappresentano una seria minaccia per la tempesta.
• La cinghia di distribuzione non può supportare facilmente i meccanismi di fasatura variabile a causa della presenza di olio motore all’esterno dell’ambiente, necessario per il funzionamento dei meccanismi di fasatura variabile.
• La durata della cintura è limitata non solo dai chilometri percorsi, ma anche dal tempo. L’elastomero è soggetto a invecchiamento.
• La sicurezza della cinghia è influenzata dalle condizioni del tenditore e dei rulli di guida, nonché dalla pompa dell’acqua, che spesso è azionata dalla stessa cinghia. La lubrificazione delle guide a rulli si asciuga nel tempo e si riscalda e la pompa di raffreddamento può essere danneggiata da uno scarso serraggio della cinghia.
• La cinghia richiede sostituzioni periodiche secondo il programma di manutenzione.
• La cintura si rompe improvvisamente, spesso senza preavviso.
A chi appartiene il futuro?
Ma ovviamente nella catena di Ianto. Questa è una catena, con i relativi vantaggi. cioè non risente della presenza di lubrificanti e dà segni puntuali e visibili della sua sostituzione. Per quanto riguarda la sua durata, questa è praticamente lunga quanto la vita di un motore, fino alla sua prima revisione. La ricerca in questo settore ha fatto molta strada ed è prossima ad essere implementata.
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