Come sopravvive la frizione di 11.000 cavalli?

La potenza che si innesta sulla frizione di un dragster Top Fuel farebbe a pezzi un cambio tradizionale in una frazione di secondo; per questo il motore nitro da circa 10.000 cavalli lavora con un'enorme frizione multidisco che si aggancia all'asfalto con la propria curva di slittamento graduale. Questo pacchetto slitta nei primi microsecondi della corsa ammorbidendo la potenza, poi si blocca gradualmente e molto spesso ci lascia la vita in una corsa di soli quattro secondi.

Ora pensa: nella tua auto la frizione aspetta ai margini di lasciarti a piedi finché non la usi tu. Nel Top Fuel invece c'è un mondo alla rovescia. Mentre il veicolo è fermo sulla linea di partenza, la frizione è già rilasciata; è regolata in modo che quando premi il gas giri a circa 5.000 rpm e tenga abbastanza da far scattare il veicolo. Quindi la frizione qui non è un accessorio, ma un computer di sei secondi installato tra motore e gomma - e al suo interno non c'è nemmeno un singolo microchip. Per regolamento tutto viene risolto con componenti meccanici molto semplici. Perché? Perché nessun dispositivo elettronico sopravvive a una potenza vicina agli 11.000 cavalli, che possa superare la meticolosa lavorazione meccanica di un paddock.

Come funziona la frizione del Top Fuel: l'anatomia di un gigante che slitta

L'essenza di questa frizione è un' unità centrifuga: ovvero un sistema che si stringe automaticamente al crescere dei giri. In più è stato aggiunto un cuscinetto di rilascio pneumatico. Il principio di base è questo: slittamento controllato. Se la frizione si bloccasse istantaneamente alla partenza, la coppia enorme supererebbe le gomme, il veicolo perderebbe trazione e le ruote posteriori si trasformerebbero in un tubo di fumo. Per questo la potenza viene trasferita gradualmente alle ruote posteriori mentre il motore accelera il veicolo - come l'apertura lenta di un rubinetto.

Guardiamo la struttura del pacchetto. Sul lato rivolto verso il motore c'è un volano; parte integrante del sistema. In fondo invece c'è il piatto di pressione, che la squadra affettuosamente chiama "coperchio". Tra questi ci sono fino a cinque dischi di attrito e i piatti galleggianti che separano i dischi, fissati con supporti e bulloni. Il coperchio funge da supporto per le dita della frizione. Nei pacchetti moderni per i piatti galleggianti si usano colonne in titanio e piatti coperchio in titanio, mentre i piatti galleggianti stessi sono realizzati in acciaio.

18 bracci, pesi e curva di bloccaggio

Ma come viene regolato il bloccaggio? Al centro di tutto ci sono i bracci collegati al coperchio della frizione - nella maggior parte dei pacchetti esattamente 18, e ognuno è regolabile singolarmente. Man mano che i giri del motore salgono, questi bracci vengono spinti verso l'esterno dalla forza centrifuga e caricano il piatto di pressione comprimendo i dischi. Più salgono i giri, più aumenta la compressione: così la curva di bloccaggio viene scritta dentro la corsa stessa.

Dei due principali pulsanti di regolazione in mano allo chef, uno riguarda i pesi. Se aggiungi pesi a forma di dado ai bracci, la frizione aggancia a un regime più basso; se rimuovi i pesi, fai attendere il motore a un regime più alto. Su una pista che dà presa e si incolla, lo chef aggiunge pesi e mette in gioco la potenza rapidamente - una corsa più veloce. Se la pista tiene poco, i pesi vengono rimossi e l'attacco viene ammorbidito. Anche la qualità della superficie della pista fa parte di questa equazione: una buona start line consente alla frizione di caricarsi in modo più aggressivo alla partenza. La linea tra una regolazione aggressiva e trasformare le gomme in fumo è sottilissima; nella maggior parte degli eventi vince la squadra che riesce a ottenere il miglior valore dalla pista con il set della frizione.

Cannon: Il Timer che il Pilota Non Vede Mai

Abbiamo detto che il pilota non ha alcun controllo sul punto di stacco della frizione. Ma allora, nelle mani di chi sta il tempismo? Di un timer pneumatico e del suo cuscinetto di rilascio - quel pezzo chiamato cannon tra i box. Quando il pilota preme l'acceleratore, un microinterruttore attiva questo timer pneumatico. Man mano che il contatore del timer avanza, la pressione si scarica dal sistema idraulico, il cuscinetto si muove e le dita bloccano la frizione. Quindi la curva di presa della frizione viene tradotta in codice con la regolazione del cannon prima dell'inizio della gara - per così dire.

Mentre i bracci primari reagiscono al regime con la forza centrifuga, il cannon segue una curva di rilascio completamente programmata. E c'è un dettaglio: se il pilota toglie gas per evitare il slittamento delle ruote, la sequenza del timer non può essere regolata. Quindi la frizione ha imparato cosa deve fare prima della start line; durante la corsa non si può dire una parola. Inoltre, quando il veicolo entra nel box del burnout, la frizione viene rilasciata e si avanza lentamente a un regime basso di circa 2.500 giri/min - il pacchetto inizia ad agganciare già in quel punto.

Una Vita di Quattro Secondi: Perché i Dischi Vengono Cambiati a Ogni Corsa?

Prendiamo in esame un disco di attrito. Il materiale preferito è la ghisa sinterizzata, con proprietà di attrito eccellenti. Il materiale viene prodotto con diversi gradi di durezza Rockwell per controllare il livello di morsicatura e scorrimento. Ma cosa succede a questi dischi? Risposta breve: la corsa li uccide. Il calore locale generato durante lo scorrimento può portare la temperatura a circa 2.040°C , un livello incredibile. Quando la corsa finisce e il veicolo torna ai box, i pezzi sono così caldi che i meccanici sono costretti a indossare guanti d'asbesto. E durante una corsa, i dischi e i floater possono saldarsi tra loro al punto da fondersi insieme.

Per questo i dischi vengono trattati come materiali di consumo per l'intero fine settimana di gara. Molte squadre sostituiscono completamente i dischi dopo ogni corsa; la differenza tra un disco consumato, lucido e liscio e un disco nuovo con texture si sente anche al tatto. I floater in acciaio vengono invece usati per una sola corsa e poi buttati via. I dischi nuovi passano nel pool dell'usato per il pacchetto successivo - come se tutto ciò che riguarda la frizione avesse un ciclo di vita.

Ma il lavoro non è sempre bianco o nero. In alcuni casi tutti i dischi vengono sostituiti a ogni passata, mentre alcune squadre mescolano deliberatamente dischi nuovi e usati per raggiungere un certo livello di slittamento. Per il pilota Top Fuel Dom Lagana, che ordina una scorta di frizioni per una stagione, questo numero si aggirava intorno a 60 dischi e l'ordine viene mantenuto così grande per imparare le caratteristiche di ciascun disco e mantenere la coerenza. Anche la regolazione in sé richiede parecchi parametri: altezze, arresti, pesi, rapporto, gioco d'aria, numero di scanalature nei floater, programmazione del cannon e se il pacchetto abbia 5 o 6 dischi. In pratica, il pacchetto frizione è un elemento costitutivo che si rigenera prima di ogni passata.

Perché la Top Fuel non ha un cambio? La filosofia della marcia singola

In un'auto normale la frizione è collegata al cambio e consente di cambiare marcia. Nella Top Fuel, invece, la coppia è così elevata che un cambio tradizionale si disintegrerebbe immediatamente alla partenza. Per questo motivo la frizione qui funziona come un'unità autonoma, mai collegata a un cambio, molto più grande e multidisco. La marcia è una sola. Mentre il veicolo accelera, la frizione si blocca progressivamente e trasmette la potenza alle ruote posteriori quasi interamente tramite un collegamento meccanico. Lo stesso approccio vale anche per la Funny Car; le due classi condividono la stessa filosofia.

Pensiamo a questa filosofia con un'analogia: la frizione della Top Fuel è come un rubinetto che eroga la potenza in modo controllato attraverso un cursore scorrevole. Il cambio della Pro Stock è invece più simile a un sistema di bloccaggio a dita che a un vero cambio - e per giunta funziona senza frizione. Passiamo ora alla seconda opzione.

Il cambio crittografato della Pro Stock: 5 marce senza frizione

La classe Pro Stock procede lungo una strada molto diversa dalla Top Fuel. Poiché la competizione si decide spesso con scarti minimi, cambio e rapporti sono considerati uno degli strumenti di regolazione più importanti delle squadre Pro Stock. La soluzione diffusa è un sistema a 5 marce che funziona senza frizione: quando si sale di marcia, quella precedente viene automaticamente disattivata. Il prezzo di una versione di questo progetto, che offre un'infinita scelta di rapporti, è indicato in 11.880 dollari - c'è un prezzo da pagare per la battaglia d'ingegneria che questa classe combatte.

Questo cambio è ormai l'unità preferita da quasi tutti i piloti NHRA Pro Stock. Cambia marcia senza far corrispondere i regimi di motore, il che genera un suono piuttosto rumoroso all'interno. Ma la questione non si limita alla diatriba frizione o convertitore di coppia: nel settore Pro Mod i convertitori di coppia con bloccaggio si sono diffusi a tal punto da diventare un elemento di seria competizione per i produttori di frizioni. Questi convertitori, che permettono alle auto potenti di partire con dolcezza dalla linea di partenza, colmano il divario con i setup a base di frizione. Pensateci: ormai anche le auto al nitro hanno due diverse combinazioni di trasmissione della potenza - frizione e convertitore con bloccaggio.

Cosa si controlla nella taratura della frizione: pista, peso e matematica

Per riassumere in una frase lo scopo della taratura della frizione: accelerazione massima con la minima perdita di aderenza delle ruote. Per raggiungere questo obiettivo, i team dispongono di alcuni punti di regolazione principali. Una volta scelti i rapporti del cambio, il setup viene calibrato con la pressione di base sul piatto di pressione e il peso centrifugo. Il meccanismo di controllo secondario è invece la forza centrifuga, controllata dai bracci che si estendono verso l'esterno al crescere dei giri. E questo lavoro non si svolge più solo con calcoli a mano: i team di drag professionisti e gli ingegneri utilizzano programmi informatici che simulano e prevedono le frizioni centrifughe a slittamento. Quindi non è sbagliato dire che quella meraviglia della fisica in attesa sulla linea di partenza nasce in ufficio, davanti a un tavolo da disegno.

L'usura dei dischi influisce anche sulla taratura: man mano che i dischi si assottigliano, i bracci slittano dalla posizione di lavoro ottimale verso il cuscinetto di rilascio, e questa situazione richiede una nuova taratura. Tra le corse, i meccanici ricostruiscono completamente la frizione centrifuga; ogni disco, floater e braccio viene rimontato uno per uno. Guardando alla storia, si vede che anche questo approccio non è nuovo: i primi piloti di drag tra il 1950 e il 1970, con sviluppi graduali nei campi dei materiali, del design e della produzione, hanno trasformato la frizione a dischi e controllo centrifugo nell'odierna meraviglia dell'ingegneria. Quindi quell'assetto che il tuo team Top Fuel preferito prepara sulla linea di partenza è il frutto di anni di esperienza.

E dopo, cosa c'è? La prossima volta che guardi una corsa il tuo punto di vista sarà diverso: nel momento in cui si accende il verde, quel gigantesco pacchetto frizione inizia a slittare in partenza, le braccia si aprono verso l'esterno con i giri, il cannone conta il suo tempo e, alla fine dei quattro secondi, i dischi hanno completato la loro vita. La prossima volta che guardi una corsa di Top Fuel o Funny Car, ricorda quanta ingegneria invisibile lavora sotto quell'auto. Secondo te quale delle due cose è più difficile: posare dolcemente 11.000 cavalli sull'asfalto, o tenerlo in vita per quattro secondi?

Fonti

• Costruzione della frizione Top Fuel
• Inside a Fuel Car's 3700°F Slider Clutch
• Dom Lagana talks clutch discs, consistency in Top Fuel tuning
• Nitro Clutch: Tuning and Rebuilding Explained
• Video: The Inner Workings Of A Pro Stock Transmission
• Clutchless Transmission
• Liberty Stands Tall in the Face of Increased Competition
• The Lock-Up Converter in Pro Mod Will Kill the Clutch Manufacturers, Say...
• What Does 10,000HP Cost?
• How to Make Key Adjustments to a Drag Racing Clutch
• Clutch University – Chapter 7
• Drag Racing Clutch Analyzer v1.1
• Drag Racing Clutch Setup 101 with Spinozzi Racing
• Tech: Drag racing clutch set up 101
• 3 Tips for Tuning Your Drag Racing Clutch
• Questa frizione dura solo 4 secondi
• Frizione centrifuga Top Fuel - Spiegata
• Addomesticare l'inferno: sviluppo della frizione Top Fuel 1950-1970
• Come funziona la frizione su un dragster NHRA Top Fuel?
• Parte 2 di 3: Come funziona una frizione Top Fuel
• Come funziona il sistema di frizione del top fuel