Cos'è e a cosa serve un albero a camme in un'auto?

L'albero a camme del motore di un'automobile è un componente fondamentale. Apre le valvole dei cilindri al momento opportuno, garantendone il funzionamento sincronizzato. Senza di esso, l'auto non si muoverebbe. Tuttavia, la sua posizione nascosta nel motore lo rende un componente poco comprensibile. Qui di seguito troverete maggiori informazioni su questo componente cruciale del motore.

Che cos'è un albero a camme in un'automobile?

L'albero a camme di un motore automobilistico è l'albero cilindrico ruotato dall'albero a gomiti. Ha una struttura inconfondibile che consiste in rigonfiamenti ellittici lungo la sua lunghezza, disposti a intervalli e angoli specifici.

La sua posizione varia a seconda della progettazione o layout del motore. Nei layout a valvole in testa, si trova nel blocco cilindri (accanto all'albero a gomiti). Nella maggior parte dei motori moderni, invece, si trova nella testata del cilindro.

Quali sono le parti fondamentali di un albero a camme?

L'albero a camme è chiamato così perché presenta profili o lobi in rilievo lungo tutta la sua lunghezza. Presenta anche altre sezioni, elencate di seguito, con le relative funzioni.

• Albero: la struttura principale. Sostiene (e supporta) tutte le altre parti
• Albero di trasmissione: l'albero a gomiti si collega ad esso, consentendo il trasferimento della potenza
• Camme: i profili ovali che spingono contro i vari componenti per aprire le valvole
• Seguaci della camma: le parti che azionano le camme
• Cuscinetti: sostenere l'albero e consentirgli di ruotare in modo efficiente riducendo l'attrito

Le parti dell'albero a camme di cui sopra vengono costantemente lubrificate per ridurre l'usura, in particolare i cuscinetti.

A cosa serve un albero a camme nel motore di un'auto?

La funzione dell'albero a camme è quella di azionare le valvole dei cilindri del motore. Lo fa aprendo le valvole in una sequenza temporizzata grazie a parti sollevate.

Durante la rotazione, i punti sollevati (camme) premono contro i componenti meccanici che si collegano alla valvola. Ogni lobo corrisponde a una specifica valvola dei cilindri.

Oltre al funzionamento temporizzato, determina il periodo in cui ogni valvola rimane aperta, assicurando le prestazioni ottimali dell'auto. Il periodo in cui la valvola rimane aperta e la quantità di alzata determinano la potenza del motore.

Come funziona un albero a camme?

Le camme sono responsabili del processo che porta all'apertura o alla chiusura della valvola. Esse spingono contro i sollevatori, le aste di spinta, i bilancieri e infine lo stelo della valvola. Ogni lobo ha queste parti:

• L'ogiva o il punto più alto che apre completamente la valvola
• La rampa che inizia gradualmente ad aprire o chiudere la valvola
• La sezione più bassa, chiamata cerchio di base, assicura una valvola completamente chiusa.

Ecco il principio di funzionamento dell'albero a camme che apre e chiude le valvole dei cilindri:

• L'albero a gomiti gira e spinge il pistone verso l'alto. Allo stesso tempo, i lobi dell'albero a camme spingono le valvole di aspirazione ad aprirsi.
• Il miscela aria-carburante è ora pronto per l'accensione. Nel frattempo, l'albero continua a ruotare e i lobi non esercitano più pressione.
• Le valvole si chiudono, tirate dalla molla. La miscela di carburante e aria brucia, rilasciando energia che spinge il pistone verso il basso.
• La rotazione dell'albero fa sì che i lobi di scarico aprano la valvola. Il processo si ripete, garantendo un funzionamento temporizzato delle valvole.

Tipi di meccanismo di trasmissione dell'albero a camme

I motori utilizzano meccanismi diversi per far ruotare l'albero a camme. A seconda della distanza di separazione, l'azionamento è costituito da una cinghia dentata, da una catena metallica o da un gruppo di ingranaggi.

Cintura

Il nastro è tipicamente realizzato in fibra di vetro e gomma sul retro della tela rinforzata. Un lato è dentato per garantire la presa necessaria. Le cinghie si consumano rapidamente ma funzionano in modo quasi silenzioso. Inoltre, non richiedono lubrificazione.

Catena

La catena poggia su ruote dentate sulla camma e sull'albero a gomiti, con marcature di fasatura che ne garantiscono la corretta installazione. La maggior parte dei motori moderni utilizza una catena di distribuzione. Richiede poca manutenzione e dura a lungo. Tuttavia, producono più rumore delle cinghie.

Ingranaggi

Nei progetti in cui l'albero è vicino all'albero a gomiti, è comune utilizzare una serie di ingranaggi. L'ingranaggio dell'albero a camme è solitamente il doppio di quello dell'albero a gomiti. Questo rapporto consente all'albero a camme di girare alla metà della velocità dell'albero a gomiti.

Tipi di alberi a camme

Gli alberi a camme sono classificati in base alla forma dell'albero motore e al tipo di alzata o punteria che utilizzano.

Per forma dell'albero

• Cilindrico - sono cilindrici con scanalature per l'inseguitore
• Sferico - hanno un design sferico con scanalature per guidare l'inseguitore
• Radiale - Le camme radiali utilizzano piastre di contorno per spostare gli inseguitori
• Cuneo - questi tipi sono appuntiti su un'estremità con una base larga.
• Coniugato - hanno due rulli collegati al seguitore per un funzionamento più silenzioso

In base al tipo di lifter/tappet

Le punterie, i sollevatori o i seguitori sono le parti che entrano in contatto diretto con i profili rialzati dell'albero. Sono disponibili in due costruzioni di base: piatta e a rulli.

• Camma a punteria piatta - ha un foro piatto che viene spinto dai lobi. Sebbene sia un'opzione meno costosa, il tipo piatto è soggetto a una maggiore usura. Inoltre, offre una portanza limitata.
• Camma a rulli - Questo tipo utilizza un rullo. Costa di più ma riduce l'usura e l'attrito, migliorando le prestazioni e gestendo una maggiore portanza.

Entrambi i modelli possono essere meccanici o idraulici e autoregolanti. I tipi idraulici impiegano un gruppo di pistoni, mentre le punterie meccaniche sono solide e non presentano componenti in movimento.

Di cosa sono fatti gli alberi a camme?

Gli alberi a camme sono realizzati in ghisa o acciaio temprato. Dato il loro costante movimento, devono essere sufficientemente robusti da resistere all'usura e ai danni.

Albero a camme in ghisa

In genere si utilizza la ghisa raffreddata o duttile. Sebbene più costosa, la ghisa presenta caratteristiche superiori, come la resistenza all'usura e ai danni, rendendo gli alberi più affidabili nel tempo.

Albero a camme in acciaio forgiato

Gli alberi in acciaio sono realizzati in acciaio temprato o al nitruro. L'acciaio al nitruro è un materiale migliore, con proprietà simili a quelle della ghisa raffreddata.

Conclusione

L'albero a camme del motore di un'auto svolge la funzione vitale di azionare le valvole di aspirazione e di scarico. Questi componenti sono disponibili in molte versioni diverse, quindi è necessario scegliere il tipo giusto.

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