Prima che le frizioni a ruota libera fossero integrate nella struttura della puleggia dell'alternatore, gli alternatori avevano un'uscita molto inferiore: 60 A erano già tanti. Oggi, con maggiore presenza di elettronica nelle automobili, 60 A sono meno della capacità minima di un alternatore. Questa evoluzione richiedeva l'introduzione di pulegge a ruota libera per alternatore per proteggere la cinghia dall'usura da slittamento prematura. Di seguito spieghiamo come funzionano esattamente.
Durata della cinghia di trasmissione ausiliaria
Le vibrazioni torsionali sono inevitabili quando il moto alternato dei pistoni di un motore a combustione interna viene convertito nella rotazione dell'albero motore. Inoltre, la frequenza di rotazione varia costantemente a seconda delle modalità di funzionamento del motore e dei suoi avvii e arresti. La disomogeneità delle forze risultanti da questi due fattori riduce la durata della cinghia di trasmissione ausiliaria. Inoltre, le unità azionate dalla cinghia hanno una loro inerzia propria e, di conseguenza, non possono sincronizzare istantaneamente la loro rotazione con quella della puleggia dell'albero motore, aggiungendo così ulteriori sollecitazioni. A ogni variazione di velocità della cinghia, il minimo slittamento ne provoca l'usura.
In particolare, nelle automobili moderne dotate di molti dispositivi di bordo che consumano elettricità, il problema è aggravato, poiché il generatore deve necessariamente essere molto grande e il suo rotore ha un'inerzia significativa. Questa combinazione porta ai seguenti fenomeni:
- carichi elevati sulla cinghia, sia quando il motore viene avviato che all'aumento della velocità;
- moto disomogeneo fino allo slittamento della cinghia sulla puleggia dell'alternatore.
Questi fenomeni accelerano ovviamente l'usura sia della cinghia di trasmissione che degli altri componenti della trasmissione.
Puleggia a ruota libera per alternatore
Per ridurre al minimo questi problemi, gli ingegneri hanno sviluppato e integrato una frizione a ruota libera nella struttura della puleggia a ruota libera per alternatore (OAP). Consente al rotatore dell'alternatore di ruotare liberamente quando il motore decelera o si arresta. Chiunque abbia guidato una bicicletta conosce questo effetto. Quando si arrestano i pedali, la ruota posteriore non si blocca, ma continua a ruotare liberamente grazie a un meccanismo simile nell'asse della ruota posteriore.
Analizziamo la variante più comune di questo meccanismo di rotazione libera. Per semplicità, possiamo rappresentare la struttura della puleggia a ruota libera di un alternatore come due anelli: un anello interno e un anello esterno. L'anello interno è fissato all'albero dell'alternatore. L'anello esterno non è fissato all'albero dell'alternatore, ma si ingrana sulla cinghia di trasmissione. Tra le due parti, in particolari rientranze dell'anello interno, sono presenti rulli. Le rientranze hanno un profilo irregolare. Se la velocità dell'anello esterno supera quella dell'anello interno, i rulli ruotano verso l'esterno fino a raggiungere il punto meno profondo delle loro fessure e rimangono intrappolati tra i due anelli. In questo modo i due anelli si bloccano e la coppia viene trasferita dalla cinghia all'albero del rotore del generatore. Quando il motore decelera e il rotore inizia a girare a vuoto a causa della sua inerzia, i rulli tornano nella parte più profonda delle loro fessure. A questo punto, non sono più bloccati tra i due anelli, quindi l'anello interno può ruotare liberamente, poiché i rulli ruotano rispetto all'anello esterno, riducendo lo slittamento della cinghia.
Meccanismo a ruota libera all'interno di una puleggia dell'alternatore
- Anello interno
- Rullo
- Anello esterno
Disaccoppiatore a ruota libera per alternatore
Quando il motore si avvia e i giri/min aumentano bruscamente, può venire in soccorso un'altra variante di tale frizione, ovvero il disaccoppiatore a ruota libera per alternatore (OAD). Ha tutte le proprietà descritte sopra, ma con l'aggiunta di una molla o di un ammortizzatore elastomerico. In una frizione a ruota libera convenzionale, l'anello interno può ruotare liberamente solo rispetto all'anello esterno in avanti. La presenza di un ulteriore ammortizzatore consente una leggera rotazione libera dell'anello interno nella direzione opposta. Ciò consente alla velocità dell'alternatore/generatore di sincronizzarsi con quella della cinghia durante l'avviamento e in caso di improvvise accelerazioni della velocità del motore.
Sostituzione delle frizioni a ruota libera
Nonostante tutte le loro proprietà che aumentano la durata dei componenti della trasmissione organi accessori, anche le frizioni a ruota libera sono soggette a naturale usura e devono essere regolarmente sostituite. La durata della ruota libera dipende naturalmente dalle condizioni di esercizio, ma dopo 100.000 chilometri la probabilità di guasto aumenta notevolmente. La mancanza di segni di malfunzionamento della frizione a ruota libera durante i regolari interventi di manutenzione o di diagnostica comporterà un guasto prematuro della cinghia e delle altre unità che dovrebbe proteggere. Pertanto, abbiamo delineato vari sintomi di tali malfunzionamenti e metodi diagnostici appropriati per pulegge a ruota libera per alternatore e disaccoppiatori a ruota libera per alternatore nella sezione corrispondente del portale GatesTechZone.
Oggi, una percentuale crescente di automobili è dotata di pulegge a ruota libera per alternatore. È estremamente importante tenere presente che i diversi tipi di pulegge non sono intercambiabili. Per ogni modello è necessario selezionare il prodotto corrispondente dal catalogo. È qui che entra in gioco il nostro catalogo online GatesAutoCat.