LA DISTRIBUZIONE

Nel campo dei sistemi di comando delle valvole, accanto a schemi-base ormai saldamente consolidati, come quello che prevede l'impiego di due alberi a camme in testa per i motori che raggiungono regimi di rotazione particolarmente elevati e che sono chiamati ad erogare potenze specifiche molto alte, troviamo interessanti soluzioni "alternative" a livello di dettagli (sempre assai significativi però!) e talvolta anche a livello di tecnologia costruttiva. Fino al termine degli anni Sessanta, quasi tutti i propulsori di serie erano dotati di distribuzione ad aste e bilancieri, con un unico albero a camme (assai più raramente due) nel basamento, che veniva azionato dall'albero a gomiti tramite una coppia di ingranaggi o, meno frequentemente, una corta catena a rulli. Gli eccentrici muovevano le aste della distribuzione (quasi sempre in lega di alluminio con puntalini di estremità riportati in ghisa o in acciaio) agendo su punterie a piattello, a pattino arcuato o a bicchiere; in non pochi casi però al posto di queste ultime venivano impiegati bilancieri a dito. I limiti di questo sistema di distribuzione, come noto, sono costituiti dalla difficoltà di raggiungere velocità di rotazione molto elevate a causa della considerevole inerzia dei componenti in moto alterno (puntene, aste e bilancieri, oltre alle valvole) e dalla impossibilità di ottenere una elevata rigidità del complessivo di comando (ossia di tutti gli organi in questione. In particolare la presenza di aste piuttosto lunghe (e quindi piuttosto flessibili, oltre che pesanti) può creare seri problemi in quanto rende difficoltoso l'ottenimento della "legge" del moto delle valvole previsto in fase di progetto (gli scostamenti possono essere di entità non trascurabile!). Attualmente la distribuzione ad aste e bilancieri viene impiegata in pratica solo in alcuni motori dotati di una architettura tale da rendere questa soluzione favorevole sotto il profilo della semplicità dì costruzione e del contenimento dei costi, come ad esempio in alcuni bicilindrici a V (con albero a camme posto praticamente al centro della V stessa e con aste piuttosto corte), e in alcuni bicilindrici contrapposti. Dì una ampia diffusione godono oggi le distribuzioni monoalbero, adottate in quasi tutti i monocilindrici da enduro e in vari bicilindrici a V stretto. Rispetto ai più complessi (e costosi bialbero, i motori monoalbero presentano una testata di dimensioni più contenute ("voce" che può essere importante nel caso ad esempio di alcuni bicilindrici a V). Naturalmente l'inerzia degli organi in moto alterno è leggermente maggiore e quindi questi propulsori risultano meno adatti al raggiungimento di velocità di rotazione particolarmente elevate (è per questo motivo che non vengono praticamente più impiegati per i policilindrici supersportivi). Gli eccentrici azionano le valvole agendo su bilancieri a due bracci (che diventano tre quando ogni bilanciere deve azionare una coppia di valvole). Nei motori con distribuzione bialbero invece le soluzioni impiegate sono essenzialmente due, che possono però venire realizzate secondo schemi leggermente diversi: gli eccentrici infatti possono azionare le valvole agendo su punterie a bicchiere oppure su bilancieri a dito. Nel primo caso per regolare il gioco delle valvole si utilizzano pastiglie calibrate che possono essere collocate superioramente alle punterie oppure inferiormente ad esse (quest'ultima soluzione consente di ridurre al minimo la massa degli organi in moto alterno, ma rende necessaria la rimozione degli alberi a camme per sostituire le pastiglie stesse). Quando invece si utilizzano bilancieri a dito, si può ricorrere a registri filettati. fissati alle estremità (dei bilancieri stessi) che contattano lo stelo delle valvole; una lieve riduzione della massa in moto alterno è ottenibile ricorrendo a fulcri sferici incorporanti il registro filettato per la regolazione del gioco, come sui motori delle Honda CBR 1000. Molto interessante infine è l'adozione di pastiglie calibrate poste superiormente agli steli delle valvole, agevolmente sostituibili dopo aver sposato lateralmente i bilancieri a dito. Contrariamente a quanto avvenuto in campo automobilistico negli ultimi anni, nei motori motociclistici di elevate prestazioni prodotti in serie le punterie idrauliche non si sono affermate. Le utilizzano invece i bicilindrici Harlev-Davidson. Hanno trovato un certo impiego in propulsori "turistici" (tipo il sei cilindri boxer Honda) alcuni dispositivi idraulici telescopici che, agendo sugli assi dei bilancieri (ma talvolta essi stessi sono dotati di fulcri a testa sferica), consentono di riprendere in maniera completamente automatica il gioco delle valvole. Si tratta in questi casi dì organi fissi e non animati da moto alterno come le punterie. La ricerca della maggiore compattezza possibile ha portato i progettisti della BMW a scegliere una soluzione davvero inconsueta per i loro recentissimi boxer a quattro valvole per cilindro, ovverosia quella dell'albero a camme singolo per ogni testata, collocato lateralmente (o meglio al dì sotto) rispetto alla camera di combustione. In questo caso gli eccentrici azionano le valvole agendo su punterie a bicchiere, aste ridotte a semplici puntalini e bilancieri a tre bracci (uno per ogni coppia di valvole). Il risultato è un sistema di comando delle valvole con parti mobili di peso ridotto e di elevata rigidità. Non siamo ai livelli delle distribuzioni bialbero, sotto questo aspetto, ma in un motore a cilindri orizzontali contrapposti è vitale che l'ingombro delle testate sia ridotto al minimo per evitare il rischio di contatti con l'asfalto in piega. Una strada analoga è stata seguita anche dalla Guzzi per la Daytona 1000.

Distribuzioni Desmodromiche
Dopo essere stata la prima, nel settore motociclistico, ad impiegare con successo una distribuzione desmodromica in campo agonistico (nella seconda metà degli anni Cinquanta), la Ducati ha successivamente fatto ricorso (unica casa al mondo) anche per i suoi motori di serie a questa soluzione, che sì è rivelata talmente valida da venire impiegata da oltre un ventennio su tutta la sua produzione. Va subito detto che il sistema adottato nei motori dì serie fino alla presentazione della 851 prevedeva l'impiego di un solo albero a camme in testa (mentre nelle Ducati da competizione di una volta ne venivano impiegati ben tre, con una complessità meccanica sensibilmente maggiore). Sui motori a due valvole per cilindro l'unico albero a camme di ogni testata è dotato di quattro eccentrici; due di essi hanno una conformazione convenzionale e provvedono quindi a fare aprire le valvole stesse agendo su bilancieri a due bracci praticamente uguali a quelli di qualunque altro motore. I due eccentrici di chiusura hanno una forma "complementare" rispetto a quelli di apertura; ciascuno di essi aziona un bilanciere a due bracci, uno dei quali è dotato di una estremità a forchetta, che va ad agire su di un collarino solidale con lo stelo della valvola e provvede a riportare quest'ultima dalla posizione di massima apertura fino a una ridottissima distanza (qualche centesimo di millimetro) dalla sede. La chiusura definitiva viene ottenuta ai bassi regimi grazie all'azione di una molla ausiliaria avente carico assai ridotto e, agli alti, sfruttando anche l'inerzia della valvola stessa e la pressione dei gas. Grazie alla distribuzione desmodromica vengono eliminate le tradizionali molle; le valvole, infatti, non vengono richiamate elasticamente ma meccanicamente, cosa alla quale appunto provvedono nei propulsori Ducati i bilancieri di chiusura, collocati in basso e "rovesciati" rispetto a quelli di apertura. Il fatto che essi non riportino le valvole esattamente a contatto con le sedi si spiega con la necessità di evitare il rischio che, a causa delle differenti dilatazioni che i vari componenti subiscono durante il funzionamento, si possa arrivare in qualche caso ad avere il fungo valvola già appoggiato contro la sede mentre il bilanciere ancora lo sta "tirando" indietro! In tal caso si verificherebbero sollecitazioni meccaniche elevatissime e sì andrebbe incontro a rapida usura e probabilmente al cedimento dei bilancieri o addirittura delle stesse valvole. Nei motori Ducati raffreddati ad acqua con distribuzione bialbero gli eccentrici di apertura agiscono su bilancieri a dito. La realizzazione di una efficiente ed affidabile distribuzione desmodromica richiede una grande abilità nella progettazione e al tempo stesso lavorazioni estremamente accurate. Anche il montaggio delle teste e del complesso della distribuzione e gli eventuali interventi riparativi necessitano di una considerevole abilità da parte del meccanico. Grazie al sistema desmodromico di richiamo delle valvole queste ultime possono essere guidate con estrema precisione ed il loro movimento non si scosta da quello previsto in sede di progetto nemmeno ai regimi più elevati. Inoltre viene ovviamente eliminata la possibilità che, in seguito, ad esempio, a una sfollata o a una staccata al limite si possa verificare lo sfarfallamento delle valvole (che non di rado può avere conseguenze catastrofiche per l'integrità del motore). Infine le valvole possono essere aperte e richiuse con una maggiore rapidità, il che vuole dire che si può disporre dì sezioni di passaggio per i gas decisamente cospicue anche solo pochi gradì dopo l'inizio dell'apertura delle valvole stesse, a tutto vantaggio della respirazione del motore. Contrariamente a quanto si potrebbe forse pensare. la distribuzione desmodromica non determina avvertibili miglioramenti del rendimento meccanico in quanto la potenza assorbita per il suo azionamento agli alti regimi non si discosta in misura sensibile da quella assorbita da una distribuzione di tipo tradizionale.

Albero a camme e sistemi di comando
Senza alcun dubbio l'albero a camme è uno dei componenti meno "appariscenti" del motore. Al contrario di organi come i pistoni e le bielle, che hanno una conformazione che "parla" di potenza e di sollecitazioni e che colpisce la fantasia in misura tale che c'è persino chi ne fa collezione. gli alberi a camme sembrano tutti uguali e in fondo non hanno proprio nulla di particolarmente attraente. Eppure il "carattere" di qualunque motore a quattro tempi dipende in misura fondamentale proprio dal profilo degli eccentrici dei quali questo albero è dotato. Sostituendo un albero a camme con un altro dotato di eccentrici di differente profilo si modifica la curva di erogazione (e quindi la vera e propria personalità di un motore), assai più che cambiando le caratteristiche dei sistemi di aspirazione e di scarico (pure essi ad ogni modo importantissimi). La geometria delle camme, che va sempre presa in considerazione unitamente a quella degli organi sui quali esse agiscono. determina non solo i punti di inizio apertura e di fine chiusura delle valvole di aspirazione e di scarico (cioè la fasatura di distribuzione) ma anche la "legge" del moto delle valvole stesse (e quindi la velocità di sollevamento della sede e l'alzata massima). La "respirazione" del motore ai differenti regimi di rotazione dipende perciò fondamentalmente proprio dal profilo delle camme. Queste ultime possono agire su punterie (organi animati da moto rettilineo alternato che scorrono entro apposite sedi cilindriche aventi la funzione di guide) oppure su bilancieri, sia del tipo a due bracci che a dito. La parte della punteria sulla quale va a lavorare l'eccentrico è generalmente piana (in qualche caso può però essere bombata). Quando sì impiegano invece dei bilancieri, la zona di contatto con l'eccentrico assume di norma una conformazione a pattino arcuato. Non mancano comunque importanti esempi di bilancieri che al posto del pattino sono dotati di un rullo (KTM, Husquarna. Husaberg). Quest'ultima soluzione viene usualmente preferita quando si vuole evitare ogni rischio di usura precoce in motori nei quali viene inviata alla testata una quantità relativamente contenuta di olio. Vengono impiegate punterie dotate di un rullo solo in alcuni motori dì fabbricazione Harley-Davidson con distribuzione ad aste e bilancieri. I sistemi utilizzati per azionare gli alberi a camme, indipendentemente dal fatto che essi siano alloggiati nel basamento o nella testata, sono fondamentalmente tre. Abbandonato infatti lo schema ad alberello ausiliario e coppie di ingranaggi conici, che pure tanta diffusione ha avuto in passato e che la nostra Ducati è stata l'ultima ad utilizzare (fino alla prima metà degli anni Ottanta), oggi si impiegano invariabilmente catene (è questa la soluzione di gran lunga più comune). cinghie dentata oppure, in qualche raro caso, cascate di ingranaggi. Il sistema meno costoso e sul quale è più facile intervenire è sicuramente quello a cinghia dentata, caratterizzato anche da una eccellente silenziosità di funzionamento. Il rovescio della medaglia è costituito da un ingombro in larghezza notevolmente superiore rispetto alle catene e agli ingranaggi, dalla necessità di sostituzioni periodiche relativamente frequenti e dalla impossibilità di scendere oltre un certo raggio minimo di curvatura per quanto riguarda le pulegge dentate sulle quali la cinghia si avvolge. I sistemi di tensionamento sono semplicissimì. Va anche detto che le cinghie dentate non solo non necessitano di alcuna lubrificazione ma anzi non devono entrare in contatto con olio, grasso o altri derivati del petrolio. Le catene sono assai più strette delle cinghie e richiedono una adeguata lubrificazione (oltre all'impiego di tenditori più complessi e costosi e di guide antisbattimento). Per questo possono essere installate tra due cilindri adiacenti (per le cinghie è praticamente obbligatoria invece una disposizione laterale. Le catene a rulli, in seguito alla inevitabile usura che con il passare dei chilometri si verifica internamente alle articolazioni, tendono ad allungarsi, ad avere un funzionamento rumoroso e a lavorare in maniera non corretta sulle ruote dentate. Le catene Morse, anche se hanno subito un certo allungamento in seguito all'usura, lavorano sempre correttamente su pignone e corona e rimangono silenziose durante il funzionamento. Rispetto alle catene a rulli però, a parità di coppia da trasmettere, sono leggermente più pesanti e quindi risentono in misura un poco maggiore degli effetti della forza centrifuga. Il sistema indubbiamente più indicato per motori che lavorano a regimi di rotazione eccezionalmente elevati sembra essere quello a ingranaggi. Oltre a una affidabilità totale e alla assenza di qualunque esigenza in fatto di manutenzione, questi organi, che non risentono in alcun modo della forza centrifuga, hanno una durata uguale a quella del motore, al contrario delle catene che devono comunque essere sostituite di quando in quando (seppure con frequenza molto minore rispetto alle cinghie. Gli ingranaggi sono però costosi e difficili da silenziare. Un'altra particolarità di questi organi è costituita dalla maggiore precisione con la quale consentono di rispettare la fasatura di distribuzione prevista in fase di progetto. A causa della irregolarità che caratterizza la rotazione degli alberi a camme infatti, sia con le catene, che in misura ancora più sensibile con le cinghie, tendono a verificarsi delle "oscillazioni" durante il funzionamento del motore che determinano una sia pur lieve "erraticità" nella fasatura con punti di inizio apertura e fine chiusura che si possono scostare in una certa misura rispetto a quelli previsti, almeno a certi regimi.