Cos'è la Cinghia Poly-V? Funzione, Rumore e Guasto del Tendicinghia

Un breve stridio dal vano motore al primo avviamento del mattino, in molte flotte, non viene nemmeno annotato: "la cinghia fischia, poi con il caldo smette". Due settimane dopo lo stesso veicolo resta fermo in strada con la spia della temperatura e quella della ricarica accese insieme: sotto il cofano c'è una cinghia spezzata e una pompa dell'acqua ferma. Quella mattina la cinghia aveva già segnalato lo slittamento, solo che nessuno l'aveva ascoltata. Questa guida tratta la cinghia poly-V non come un pezzo di gomma, ma come l'anello di una catena di trasmissione che va dalla puleggia dell'albero motore all'alternatore, alla pompa dell'acqua e alla ventola.

Cos'è la trasmissione a cinghia e che funzione svolge la cinghia poly-V nel motore?

La cinghia trapezoidale (poly-V) è un elemento di trasmissione flessibile a sezione trapezoidale, che trasferisce potenza per attrito sulle due pareti laterali della gola della puleggia, distribuendo il moto dell'albero motore ai gruppi ausiliari che da soli non girerebbero. La "V" del nome viene dalla sezione: la cinghia non appoggia sul fondo della gola, ma si incunea tra le pareti laterali inclinate.

I gruppi ausiliari fanno circolare il liquido di raffreddamento, producono corrente, raffreddano la cabina e alimentano il servosterzo; tutti vanno collegati all'albero motore. Sui veicoli pesanti il collegamento avviene con ingranaggi della distribuzione oppure con trasmissione a cinghia dalla puleggia motore. La cinghia assorbe le vibrazioni e libera la disposizione dei gruppi, ma basandosi sull'attrito dipende da tensione, pulizia e allineamento corretti.

Quali componenti fa girare la cinghia poly-V?

Il capo della catena è sempre la puleggia dell'albero motore. Sui veicoli pesanti, i gruppi tipicamente azionati a cinghia sono i seguenti:

• Pompa dell'acqua: fa circolare il liquido di raffreddamento tra blocco, testata e radiatore; ferma la cinghia, si ferma anche la circolazione.
• Alternatore: copre i consumi elettrici del veicolo e ricarica la batteria; è una delle resistenze maggiori sulla cinghia.
• Ventola di raffreddamento: richiama aria dal radiatore, quasi sempre inserita tramite un giunto viscostatico o elettromagnetico.
• Compressore del climatizzatore: all'inserimento del giunto il carico sulla cinghia sale a gradino.
• Pompa idroguida e compressore dell'aria: sui veicoli pesanti sono per lo più azionati a ingranaggi; dove sono a cinghia, l'arresto della cinghia ferma anche servosterzo e produzione d'aria.

Qual è la differenza tra la cinghia trapezoidale classica e la cinghia poly-V (serpentina)?

In officina entrambi i tipi vengono spesso chiamati genericamente "cinghia a V", ma funzionano e si guastano in modo diverso. La classica è un unico corpo a sezione trapezoidale e trasferisce la potenza dalle due pareti laterali. La poly-V (o serpentina) è un nastro sottile e flessibile con numerose piccole scanalature a V affiancate, che a parità di larghezza offre una superficie di contatto molto maggiore.

Su quali veicoli si usa l'una o l'altra?

La cinghia trapezoidale classica resta diffusa su autocarri, autobus, trattori e macchine operatrici di generazione più datata; è preferita sui rami che azionano un singolo gruppo, come la ventola o il compressore del climatizzatore. Ad alto carico lavorano spesso due o tre cinghie in parallelo, sempre sostituite come kit abbinato: cinghie con pochi millimetri di differenza non dividono il carico allo stesso modo, quella più lunga lavora quasi a vuoto e quella più corta si sovraccarica e si rompe prima.

Sui motori moderni Euro V ed Euro VI la cinghia poly-V è ormai quasi uno standard: un'unica cinghia parte dalla puleggia motore e si avvolge su alternatore, pompa dell'acqua, giunto ventola, compressore del climatizzatore e puleggia tendicinghia, da cui il nome "serpentina". Il vantaggio è rumorosità ridotta, lunga durata e tensione costante; il prezzo è che ogni guasto si concentra in un unico punto.

Come trasmette la potenza la cinghia poly-V? Effetto cuneo, angolo di avvolgimento e slittamento

Il funzionamento della cinghia a sezione trapezoidale si basa sull'effetto cuneo: quando la cinghia entra nella gola, la forza radiale della tensione viene deviata dalle pareti inclinate e diventa una forza molto maggiore, perpendicolare alle superfici laterali; il risultato è un attrito di parecchie volte superiore a quello di una cinghia piatta con la stessa tensione. Sulla cinghia trapezoidale classica l'angolo della gola resta in genere tra circa trenta e quaranta gradi; più si restringe, più aumenta l'effetto cuneo.

Da qui derivano due conseguenze critiche. La prima: la cinghia non deve mai toccare il fondo della gola. Se il dorso appoggia sul fondo, la compressione sulle pareti laterali svanisce e la cinghia comincia a "galleggiare" invece di restare incuneata; la trasmissione crolla anche con tensione corretta. È la forma di usura più trascurata sulla classica: la cinghia sembra integra, ma non trascina più. La seconda: la potenza passa solo dalle superfici laterali, quindi il loro stato è determinante; una pellicola d'olio, una superficie lucidata o la polvere abbassano il coefficiente d'attrito.

La seconda grandezza determinante è l'angolo di avvolgimento: quanti gradi di puleggia la cinghia riesce ad abbracciare. Più l'avvolgimento è ampio, maggiore la coppia trasmissibile. La puleggia più critica è spesso quella dell'alternatore, piccola e ad alta coppia; su alcuni layout poly-V parte delle pulegge folli esiste solo per aumentarne l'avvolgimento. Lo slittamento è il ritardo della cinghia rispetto alla puleggia: minimo e normale a ogni trasmissione, diventa un problema quando è continuo. L'attrito genera calore, il calore indurisce e lucida la superficie laterale, che trattiene meno e slitta di più. È questo circolo che si autoalimenta il motivo per cui una cinghia, poco dopo aver iniziato a stridere, diventa inutilizzabile in breve tempo.

Perché la tensione della cinghia è così critica?

Esiste una sola finestra di tensione corretta, e su entrambi i lati si generano guasti: una cinghia poco tesa slitta, una troppo tesa distrugge se stessa e i cuscinetti a cui è collegata. L'errore più comune è "serrare bene" una cinghia che stride per farla smettere: il rumore sparisce, ma i cuscinetti di alternatore e pompa dell'acqua ne pagano il prezzo entro pochi mesi.

La tensione ha anche una componente temporale. Una cinghia appena montata si assesta nelle gole nelle prime ore e si allenta in modo misurabile. Con il tenditore automatico questo si compensa da solo; con quello manuale è invece obbligatorio ricontrollare la tensione dopo un breve rodaggio. Buona parte degli stridii dei primi giorni non è un difetto della cinghia, ma proprio questo secondo controllo saltato.

Come funzionano la puleggia tendicinghia, il braccio tenditore e il tenditore automatico?

L'elemento che mantiene la tensione è il gruppo tenditore, in due forme. Con il tenditore manuale la tensione si regola facendo scorrere su una guida il gruppo azionato (di solito l'alternatore). Con il tenditore automatico un braccio a molla preme in modo continuo la puleggia tendicinghia contro la cinghia; man mano che questa si allunga il braccio avanza e la tensione si mantiene da sola.

Il braccio automatico svolge due funzioni: la molla genera la tensione, uno smorzatore ad attrito nel corpo del braccio attenua le vibrazioni. Esaurito lo smorzatore, il braccio oscilla avanti e indietro a ogni scoppio del motore; la tensione sale e scende istantaneamente, la cinghia sbatte nella gola e la trasmissione perde stabilità. Poiché la molla resta integra, premendo a mano il tenditore sembra tutto normale, mentre in funzione il sistema è instabile. Diagnosi e segnali di sostituzione del tenditore sono trattati nella guida Tenditore Cinghia: Guasti, Sostituzione e Manutenzione.

Come si riconosce un guasto alla puleggia tendicinghia?

La puleggia tendicinghia è la rondella libera montata all'estremità del braccio. Quando il grasso del cuscinetto si esaurisce o entra acqua, si manifesta prima con il rumore e poi con il gioco. Una puleggia sana, con la cinghia rimossa, gira liscia e senza gioco laterale se fatta ruotare a mano; una guasta restituisce ticchettio o resistenza sabbiosa e un gioco assiale percepibile.

Il tenditore lato ventola lavora con un profilo di carico diverso: la massa della ventola è grande e, all'inserimento del giunto, il carico inerziale arriva di colpo. Diagnosi e sostituzione su questo ramo sono trattate a parte nella guida Tendicinghia Ventola: Guasti, Sostituzione e Manutenzione. La regola è identica su entrambi i rami: alla sostituzione della cinghia le pulegge si testano a mano e quella sospetta si rinnova insieme. Una cinghia nuova su una puleggia usurata dura meno fin dall'inizio.

Diagnosi del rumore della cinghia: cosa indicano stridio, cigolio e ronzio?

I rumori della trasmissione a cinghia non sono casuali: ogni tipo di suono è la firma di un evento preciso. La diagnosi corretta legge insieme il tipo di rumore, la condizione in cui compare e la relazione con il regime motore. In sintesi: lo stridio indica slittamento, il cigolio ritmico disallineamento, il ronzio costante un cuscinetto.

La prova dell'acqua aiuta a distinguere la fonte del rumore?

Spruzzare un sottile getto d'acqua sul dorso della cinghia a motore acceso, interpretato bene, è utile. Se lo stridio si interrompe con l'acqua e poi ritorna, il problema è una perdita d'attrito: tensione, lucidatura o contaminazione. Se il rumore si accentua con l'acqua, emerge un disallineamento. Se il rumore non cambia, la fonte non è la cinghia ma un cuscinetto in rotazione.

Approfondimenti

Per una panoramica tecnica in linguaggio semplice di questo argomento, vedere l'articolo di riferimento su Wikipedia. Verificare sempre valori e procedure specifici con i dati di assistenza del costruttore del veicolo.

Segnali di usura: fessurazione, lucidatura, sfilacciatura del bordo e affossamento

Ogni segno sulla cinghia racconta qualcosa; il problema è distinguere quale indica la fine vita e quale un altro guasto. I materiali moderni complicano questa lettura: sulle vecchie cinghie in cloroprene la fine vita arrivava con evidenti fessure trasversali, mentre le cinghie in EPDM oggi diffuse, resistenti a calore e ozono, possono non fessurarsi nemmeno a fine vita. Perdono materiale invece di fessurarsi: il profilo si appiattisce, la cinghia si incassa più a fondo nella gola e perde la presa senza segnali evidenti. Per questo la valutazione "se non ci sono fessure è ancora buona" è fuorviante.

Una cinghia contaminata da olio si può pulire e riutilizzare?

No. A contatto con olio e antigelo la gomma si rigonfia dalla superficie verso l'interno e questa alterazione è irreversibile; la pulizia asciuga solo la superficie esterna. Più importante ancora, una cinghia contaminata non è un riscontro isolato ma un sintomo: da qualche parte c'è un liquido che perde dal coperchio anteriore, dalla tenuta della pompa dell'acqua, dal paraolio dell'albero motore o da una linea idraulica. Senza eliminare la fonte, anche la cinghia nuova farà la stessa fine.

Cosa succede se la cinghia si rompe? Pompa dell'acqua e alternatore si fermano insieme

La rottura della cinghia è, sui veicoli pesanti, tra i modi più rapidi di restare fermi in strada: il guasto mette fuori uso non un solo gruppo, ma più sistemi indipendenti nello stesso istante.

• Si ferma la circolazione del raffreddamento. Quando la pompa dell'acqua smette di girare, cessa la circolazione tra blocco motore e radiatore; su un veicolo carico la temperatura sale al rosso in pochi minuti e, proseguendo, si arriva a danni a testata e guarnizione. I sintomi propri della pompa e quelli causati dalla cinghia sono distinti nella guida Pompa acqua: guasti, sostituzione e manutenzione.
• Si interrompe la ricarica. Quando l'alternatore smette di girare, l'intero carico elettrico del veicolo grava sulla batteria; sui veicoli pesanti è elevato, e in breve ne risentono fari, telematica e centraline.
• Cala il flusso d'aria al radiatore. Sui veicoli con ventola a cinghia il surriscaldamento arriva molto più in fretta, perché si perdono insieme circolazione dell'acqua e flusso d'aria.
• Si esaurisce il servosterzo e il pezzo staccato può fare danni secondari. Con pompa idraulica a cinghia lo sterzo diventa nettamente più pesante; la cinghia libera può avvolgersi sulla cinghia adiacente, sul fascio cavi o sul connettore di un sensore.

L'accensione contemporanea della spia di ricarica e di quella della temperatura è la firma classica della rottura della cinghia: due sistemi diversi che si guastano nello stesso istante sono improbabili, quindi va cercata una causa comune. Con questa coppia di spie il veicolo va fermato in sicurezza e va controllato il vano motore; proseguire con la spia della temperatura accesa provoca un danno al motore molto superiore al costo della cinghia.

Come si controllano la cinghia e la sua tensione?

Il controllo va sempre effettuato a motore spento e freddo, sull'intera circonferenza della cinghia: il tratto tra la puleggia dell'albero motore e le pulegge inferiori è la zona che raccoglie più sporco e sassi ed è la meno visibile, quindi la cinghia va fatta scorrere a mano per esaminarla tutta.

Per la tensione si usano tre metodi. La freccia di flessione: si preme con una forza definita al centro del tratto libero più lungo e si misura la flessione; come regola di massima ci si aspetta qualche millimetro ogni cento millimetri di luce libera, ma il valore esatto dipende dal tipo di cinghia e dal motore. Il metodo della frequenza misura in hertz la vibrazione generata percuotendo il tratto libero, ed è il più ripetibile. Il tensiometro legge la tensione direttamente in newton. Sui sistemi con tenditore automatico la misura è spesso superflua: conta il segno della fascia di lavoro sul braccio tenditore. Indicatore fuori fascia, in particolare sul lato allungamento, significa cinghia a fine vita o di lunghezza errata.

Sostituzione della cinghia poly-V passo dopo passo

Nella sequenza corretta la sostituzione della cinghia è un'operazione breve; i passaggi saltati consumano la vita della cinghia nuova già nelle prime settimane. La procedura seguente vale sia per la cinghia trapezoidale classica sia per quella poly-V.

1. Parcheggiare il veicolo su una superficie piana, inserire il freno di stazionamento, spegnere il motore e togliere il quadro, quindi attendere che motore e zona di scarico si raffreddino.
2. Annotare lo schema di percorrenza della cinghia: leggere l'etichetta nel vano motore o, se assente, fotografarla prima dello smontaggio. Sulla poly-V il percorso errato è l'errore più frequente. Smontare carter, condotti dell'aria o coppa che ostacolano l'accesso.
3. Scaricare la tensione. Sul tenditore automatico inserire l'attrezzo nella sede quadra o esagonale del braccio e comprimere la molla; sul manuale allentare in sequenza i bulloni di snodo, guida e regolazione dell'alternatore.
4. Rimuovere la cinghia ed esaminarla: sfilacciatura su un solo bordo indica disallineamento, lucidatura su entrambi i lati slittamento, rigonfiamento contaminazione da liquidi.
5. Far ruotare a mano tutte le pulegge una per una; segnalare quelle che non girano libere, ruvide o con gioco laterale. Testare sempre anche tendicinghia e pulegge folli.
6. Pulire le gole delle pulegge con spazzola e panno adatti, mai spazzole metalliche rigide o carta abrasiva. Cercare sbavature, gradini di usura o segni di impatto nella gola.
7. Se c'è una perdita di liquido, eliminarne la fonte: una cinghia nuova montata con olio o antigelo ancora attivo ripete lo stesso guasto in breve tempo.
8. Scegliere la cinghia corretta. Sulla poly-V devono corrispondere numero di scanalature e lunghezza effettiva, sulla classica profilo e lunghezza; con più cinghie classiche la sostituzione avviene sempre come kit abbinato.
9. Montare la cinghia nuova seguendo lo schema. L'ultima puleggia da impegnare deve essere il tendicinghia o la puleggia liscia più accessibile; non forzare sul bordo della puleggia facendo leva, si danneggiano gli strati di cordicella interni.
10. Rilasciare la tensione in modo controllato e verificare a vista, su ogni puleggia, che la cinghia sia inserita in tutte le scanalature; anche una scanalatura fuori sede può rompere la cinghia in breve tempo. Sul manuale regolare la tensione col metodo del costruttore e serrare alla coppia OE; sull'automatico verificare che l'indicatore resti nella fascia di lavoro.
11. Far compiere all'albero motore due giri completi a mano, ricontrollare l'assestamento e rimontare i carter smontati. Avviare il motore e ascoltarlo al minimo, poi inserire climatizzatore e sterzo per rivalutare il rumore; osservare da distanza che la cinghia resti centrata sulle pulegge.
12. Dopo un breve giro di prova, ricontrollare la tensione. Sui sistemi con tenditore manuale questo secondo controllo è obbligatorio, perché la cinghia si allenta assestandosi.

Come si esegue il monitoraggio e il controllo dell'allineamento della cinghia?

L'allineamento è la coincidenza di piano tra tutte le pulegge. È il difetto più trascurato nella trasmissione a cinghia, ma anche quello che consuma più cinghie: il disallineamento non porta alla rottura improvvisa, bensì a un'usura lenta e costante. Se la cinghia si esaurisce prima del previsto, prima della tensione va controllato l'allineamento.

Si distinguono due tipi di disallineamento. Nel disallineamento parallelo (di offset) le pulegge hanno lo stesso angolo ma giacciono su piani diversi; la cinghia viene tirata costantemente da un lato e si sfilaccia contro la flangia della puleggia. Nel disallineamento angolare una delle pulegge è inclinata; la cinghia entra storta nella gola ed esce dritta, una sola superficie laterale si usura in fretta e compare un cigolio ritmico. La misura più affidabile si fa con un attrezzo laser che si appoggia alla gola della puleggia; senza attrezzo un righello dritto dà un controllo grossolano, ma non coglie le piccole deviazioni. Nella pratica generale la deviazione accettabile resta sotto il grado; la tolleranza esatta va presa dal costruttore.

Da cosa deriva il disallineamento?

• Allentamento, piegatura o incrinatura della staffa di alternatore, compressore o pompa.
• Puleggia non perfettamente calzata sull'albero, con sporco o ruggine interposti.
• Ricambio errato: una puleggia dello stesso diametro ma con offset diverso basta a spostare la cinghia di qualche millimetro.
• Gioco nel supporto del braccio tenditore o smorzatore delle vibrazioni degradato; se il nucleo in gomma si stacca, l'anello esterno slitta e cambia il piano della scanalatura.

Valori tecnici e riferimenti di controllo

La tabella seguente raccoglie a titolo di riferimento generale le grandezze più consultate. I valori servono per una valutazione preliminare; vincolante resta il manuale di assistenza OE aggiornato, specifico per il codice motore e telaio del veicolo.

Manutenzione, durata e ruolo della trasmissione a cinghia nel sistema

Il chilometraggio non è l'unico fattore che determina la durata della cinghia. Partenze e arresti frequenti, minimo prolungato, temperatura ambiente elevata, polvere e il continuo inserimento di climatizzatore e ventola affaticano la cinghia indipendentemente dai chilometri percorsi; per questo in distribuzione urbana, cantiere o raccolta rifiuti la cinghia si esaurisce molto prima che su un trattore per lunghi percorsi. L'intervallo di sostituzione va quindi stabilito valutando insieme la periodicità del costruttore e il profilo d'uso reale del veicolo.

• Controllo visivo a ogni manutenzione periodica: l'intera circonferenza della cinghia va esaminata a mano, cercando fessure, lucidatura, sfilacciatura e affossamento.
• Verifica manuale dei cuscinetti: puleggia tendicinghia e pulegge folli si fanno ruotare per rilevare ruvidità, gioco e segni di calore.
• Controllo dell'indicatore del tenditore e ricerca di perdite: sull'automatico si verifica se l'indicatore resta nella fascia di lavoro; si controlla se coperchio anteriore, pompa dell'acqua, paraolio motore e linea idraulica rilasciano liquido vicino alla cinghia.
• Registrare i rumori segnalati: il tipo di rumore riferito dal conducente, con la condizione in cui compare, va annotato nella scheda del veicolo; è l'informazione più preziosa per la diagnosi.
• Approccio a kit e scorta alla sostituzione: tenditore e cuscinetti sospetti vanno trattati insieme alla cinghia; sui veicoli per lunghi percorsi, una cinghia di scorta della misura corretta riduce il fermo veicolo da ore a minuti.

Dal punto di vista del sistema, la trasmissione a cinghia è la spina dorsale comune delle catene di raffreddamento e di ricarica. Sul lato raffreddamento la catena parte dalla pompa dell'acqua e prosegue con termostato, radiatore e ventola; la cinghia è la fonte di moto di questa catena e, quando si ferma, non conta più che i componenti a valle siano integri. Sul lato ricarica vale la stessa dipendenza: anche un alternatore perfetto, con una cinghia che slitta, abbassa il regime e scarica la batteria. Per questo un problema originato dalla cinghia arriva spesso in officina sotto l'etichetta di "guasto all'alternatore".

La conclusione pratica è questa: quasi tutti i guasti della trasmissione a cinghia rientrano in tre categorie, tensione errata, disallineamento trascurato e contaminazione da liquidi non eliminata. Con questi tre fattori sotto controllo la cinghia raggiunge la durata di progetto; se anche uno viene trascurato, persino la cinghia migliore inizia presto a stridere e poi si rompe. In caso di dubbio va sempre presa come riferimento la documentazione di assistenza OE aggiornata, specifica per il codice motore e telaio del veicolo.

Categoria prodotto: Motore

Guida principale: Surriscaldamento motore mezzi pesanti: cause e diagnosi