Massimo Clarke: "I cuscinetti volventi, a rulli e a sfere" (parte prima)

Il principio in base al quale essi funzionano è noto dall’antichità. Già gli egizi, e dopo di loro i greci, per trasportare le imbarcazioni via terra ponevano sotto di esse dei grossi rulli di legno. Un analogo sistema veniva impiegato per spostare grossi massi destinati all’edilizia. In fondo al lago di Nemi è stata trovata una nave romana, risalente al primo secolo avanti Cristo, nella quale veniva utilizzato un grosso cuscinetto reggispinta con sfere di legno. A ideare i cuscinetti radiali a sfere in una versione che già si può definire moderna, con tanto di gabbia, è stato Leonardo da Vinci attorno al 1500. Per arrivare alla produzione industriale dei cuscinetti volventi si è dovuta però attendere la fine del XIX secolo.

Dunque, un cuscinetto a rotolamento è costituito da due anelli di acciaio tra i quali viene piazzata una serie di sfere o di rulli. Quasi sempre questi corpi volventi non sono liberi, ma vengono separati, e sono accuratamente guidati da una “gabbia”. In questo modo non strisciano uno contro l’altro e rimangono nella corretta posizione di lavoro. Se si tratta di rulli, ciò vuol dire che rimangono perfettamente paralleli tra loro e con l’asse dell’albero. A questi cuscinetti “radiali” si aggiungono quelli che hanno la funzione di sopportare i carichi assiali, ovvero i “reggispinta”. Esistono poi diversi tipi in grado di sopportare carichi tanto radiali quanto assiali.

I cuscinetti a rotolamento sono molto meno esigenti delle bronzine, in fatto di lubrificazione. Nelle applicazioni motoristiche, pur in presenza di carichi cospicui e di elevate velocità, sono adeguati anche i semplici sistemi a sbattimento, o a nebbia. I motori a due tempi non possono essere dotati di impianti di lubrificazione con circolazione di olio in pressione; per far sì che i loro cuscinetti di banco e di biella funzionino senza problemi per chilometraggi elevatissimi, basta una modesta quantità di olio, che li raggiunge sotto forma di minuscole goccioline, trasportate nel carter assieme al carburante durante la fase di aspirazione.

Quando le velocità di rotazione non sono elevate è sufficiente fare ricorso a del grasso, che spesso viene introdotto nella zona di lavoro all’atto della fabbricazione; in tal caso il cuscinetto viene dotato di adatti elementi di tenuta che impediscono l’ingresso di acqua e sporcizia e la fuoriuscita del grasso stesso. In questi cuscinetti stagni la lubrificazione è quindi “for life” (nessun bisogno di manutenzione per tutta la loro vita utile!). Cuscinetti di questo tipo vengono impiegati da molti anni sui perni ruota delle moto. Di recente la loro utilizzazione si è estesa, almeno in larga misura, anche alle articolazioni delle sospensioni posteriori.

I cuscinetti a rotolamento vengono realizzati in una grande varietà di tipi. Quelli per carichi radiali possono essere rigidi od orientabili, con una o due corone di sfere, oppure a rulli cilindrici o a botte. I cuscinetti a sfere possono anche essere “obliqui” o del tipo a quattro contatti. Poi ci sono quelli per carichi assiali, tanto a sfere quanto a rulli. In una classe a sé stante rientrano i cuscinetti a rulli conici, che sono in grado di sopportare carichi sia radiali che assiali e che vanno sempre impiegati in coppia. Pure i classici cuscinetti radiali a sfere (che sono i più semplici e i più economici) sono in grado di sopportare spinte assiali, purché non siano molto elevate. È per questa ragione che in molti motori con cuscinetti di banco a rotolamento, almeno uno è a sfere (e in tal caso l’albero a gomiti viene saldamente vincolato al suo anello interno anche assialmente).

In campo motociclistico, i cuscinetti volventi vengono spesso utilizzati per supportare l’albero a gomiti e quelli a camme; inoltre, hanno impiego universale per gli alberi del cambio. Talvolta oscillano su di essi anche i bilancieri, che in vari casi contattano la camma tramite un rullo. Lavorano su cuscinetti di questo tipo pure il fulcro del forcellone oscillante (fanno eccezione solo le realizzazioni molto economiche) e il perno del piantone di sterzo. In una categoria a parte rientrano i cuscinetti di biella, quando sono del tipo a rotolamento: in tal caso si impiegano dei rullini (cioè dei rulli con diametro molto piccolo, in rapporto alla lunghezza) separati e guidati da un’apposita gabbia, e non ci sono un anello interno e uno esterno; le piste di rotolamento dei corpi volventi sono infatti ricavate direttamente nell’occhio della biella e nel perno di manovella dell’albero, le cui superfici devono ovviamente avere una grande durezza e devono essere lavorate in modo da ottenere una finitura molto elevata.