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Antonio Zocchi

Autore

Antonio

Ingegnere Motorista, considera la moto una tecnologia per la libertà

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TECNICA

Quello strano boxer

Finalmente qualcuno si presenta con un motore nuovo ed un veicolo molto stimolante. La vista da tre quarti posteriore ne mostra come sempre le caratteristiche principali. Le sovrastrutture, sebbene di forma molto tradizionale, contribuiscono fortemente all’effetto emozionale di questa creatura, con colori vivaci sovrapposti ad una bella cromatura. Si nota il lungo forcellone accompagnato dalla trasmissione secondaria la cui corona ha diametro poco dissimile dal pignone.

Ma ciò che più colpisce è l’altezza dei cilindri da terra che va a vantaggio della leggerezza dell’assieme e della guida in fuoristrada. Ciò si è ottenuto innestando sopra il basamento originale il nuovo motore boxer ottenuto partendo da due gruppi termici Kawasaki W175 accoppiati ad un manovellismo con asse di rotazione verticale che trascina tramite coppia conica l’albero del manovellismo originario.

Ci soffermiamo sul bicilindrico boxer osservando che esso si può in generale realizzare in due modi.

Un primo modo consiste nell’utilizzare una manovella con perni di biella disposti a 180° tra di loro: in questo caso le masse alterne e le relative forze di inerzia si bilanciano tra di loro e dunque la manovella può essere in linea di principio priva di contrappesi. Il doppio perno comporta però una certa complessità realizzativa nonché una maggiore lunghezza dell’albero motore.

Il secondo modo consiste nell’impiegare una manovella con un solo perno di biella: le masse alterne si muovono in fase tra di loro e dunque non si compensano come nel primo caso ma piuttosto si sommano. La monovella deve pertanto portare con se dei contrappesi atti a bilanciare le forze d’inerzia derivanti dalla somma delle due masse alterne ai punti morti.

Riteniamo che nella realizzazione della W400 Scrambler si sia adottata questa seconda soluzione per ragioni di semplicità realizzativa e di minor ingombro assiale grazie proprio alla manovella a perno singolo.

Vediamo cosa comporta la presenza del cospicuo contrappeso: ai punti morti la sua forza di inerzia è compensata dalle forze di inerzia delle masse alterne. Ma come già osservato, alle quadrature - cioè quando la manovella si trova a 90° rispetto all’asse dei cilindri - tale forza risulta non compensata e libera di agire una volta nella direzione di moto del veicolo e, dopo 180° di manovella, nella direzione opposta.

Ne deriva una forza alterna che agisce secondo l’asse longitudinale della moto con frequenza pari a quella di rotazione del motore. Essa può provocare grave disturbo al confort del guidatore nonché sollecitazioni indesiderate nella struttura, in particolare per esempio agli attacchi motore-telaio.

E qui vengono in aiuto le due generose bielle cromate che collegano le teste al trave anteriore del telaio.

Si tratta di una soluzione mutuata dagli scooters nei quali il motore e il cambio sono tipicamente integrati ai fini della compattezza e della economicità realizzative. Il gruppo motore-forcellone è collegato al telaio tramite una biella che normalmente si cerca di orientare nella maniera più adatta alla ciclistica del veicolo.

Il design dell’albero motore viene poi realizzato in modo da orientare le forze di inerzia del manovellismo il più possibile perpendicolarmente alla biella, sfruttandone la labilità: si lascia così libero sfogo alle forze d’inerzia evitando che esse si trasmettano al telaio, a vantaggio del confort e della limitazione delle stress meccanici della struttura.

L’allineamento del motore al piano longitudinale del veicolo è molto importante se pensiamo per esempio alla linea catena ed è comunque garantito dal tipo di vincolo. E’ in altri termini come se il motore fosse solidale ad un pattino che scorre su un piano longitudinale solidale al telaio essendogli però impedito ogni movimento trasversale.

Le piccole escursioni del motore vengono smorzate da tamponi elastomerici che nella Scrambler sono contenuti negli alloggiamenti cilindrici cromati che si vedono dietro le bielle a ridosso del carter motore.

Detti alloggiamenti sono solidali al telaio mentre il motore agisce su ciascun tampone tramite un perno posto al suo interno e solidale al motore stesso. Naturalmente sono assunzioni basate su esperienze di chi scrive e su quanto si vede in foto.

In conclusione, è come se il motore nella parte anteriore fosse sospeso su tamponi di gomma, consentendo piccoli spostamenti la cui direzione è imposta dalla biella per aggradare le forze di inerzia interne. Gli attacchi posteriori sono invece dotati di maggiore rigidità per ragioni strutturali e per garantire una corretta precisione di alloggiamento del motore nel telaio.

Venendo alle prestazioni, i dati dichiarati per il motore W175 sono di 13 CV a 7500 g/1’ di potenza massima e di 13,2 Nm a 6000 g/1’ di coppia massima. Per la W400 si possono assumere prestazioni doppie a pari giri, al netto del contributo dei diversi scarichi e soprattutto di eventuali interventi ai profili delle camme.

Dato che per ipotesi gli interassi e i cuscinetti sono quelli della W175, si presume che la resistenza meccanica della trasmissione sia stata incrementata con il re design di alcune parti come gli ingranaggi, i dischi e le molle frizione, anche con l’adozione di materiali e trattamenti più performanti.

E’ peraltro possibile che il sistema carter-trasmissione del motore di partenza prevedesse già dei margini sufficienti per reggere coppie decisamente superiori rispetto a quelle del motore per il quale nasceva.

Quanto alla coppia conica tra motore boxer e trasmissione primaria, riteniamo che non porti ad una riduzione dei giri ma che sia al contrario moltiplicativa al fine di ridurre la coppia trasmessa a valle.

Ma facciamo un ragionamento più legato alla rapportatura alla ruota della nuova Scrambler.

Il grafico riporta a titolo qualitativo la curva di potenza resistente del veicolo che in prima approssimazione è la stessa per W175 e per W400. Si riporta inoltre la curva di potenza del motore W175 in funzione dei giri: questa curva può essere riportata nel grafico della potenza resistente utilizzando un fattore moltiplicativo – la distanza tra i punti A e A’ – che dipende dal rapporto di trasmissione totale Ttot e del raggio ruota Rruo.

Il punto di intersezione P tra le due curve fornisce la velocità massima che indicativamente può essere di 110 km/h viste le potenze in gioco.

Nell’ipotesi - poco probabile - di una rapportatura immutata rispetto a W175, si vede dal grafico che la curva di potenza motrice di W400 intercetta in P’ la curva di potenza resistente con un incremento di velocità massima Δ+ che avviene a fronte di un deciso incremento di giri del motore col rischio di fuori giri.

Ciò conferma l’ipotesi che in W400 il rapporto di trasmissione totale sia stato aumentato tramite una coppia conica moltiplicativa all’albero motore, nonché con l’adozione di una primaria più lunga, di una corona di trasmissione finale relativamente piccola per aumentarne il rapporto, ed infine di una ruota posteriore di diametro superiore rispetto al modello originale.

La potenza massima alla ruota si sposta così in A’’, una maggiore velocità massima è raggiunta in P’’ pagando un allungo dei giri motore A’’P’’ più rilassato rispetto ad A’P’.

Per chiudere questa dissertazione sul motore, un volano accensione è installato alla sommità del nuovo albero motore in modo da garantire la corretta fase con i cilindri del boxer. Viene mantenuto il generatore originale il quale deve provvedere anche ad alimentare la pompa elettrica che è stata aggiunta – insieme con il relativo sistema di lubrificazione con serbatoio separato – per garantire la lubrificazione del manovellismo e dei sistemi contenuti nelle teste-cilindri del nuovo boxer.

Al termine di ciascuno dei due primari di scarico una farfalla permette lo sfogo libero dei gas in atmosfera by-passando il silenziatore quando il guidatore decide di far assumere alla W400 tutta la sua tonalità scrambler con un sonoro incremento di dB. Curioso il sistema di sdoppiamento del cavo gas a pulegge coassiali per raggiungere agevolmente i due carburatori.

Insomma una creazione succosa, interessante e ben realizzata, complimenti….!

Antonio

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