LE CARATTERISTICHE DEL PIGNONE KKBIKE
È un pignone rinforzato per moto montabile sull’albero di trasmissione del cambio. Il problema tecnico analizzato riguarda proprio la trasmissione secondaria di mezzi che utilizzano catena, corona e pignone per trasmettere il movimento dall’albero motore alla ruota, attraverso contralbero secondario.
Un sistema corona pignone è un sistema di trasmissione a catena od ingranaggi, dove il pignone è l’ingranaggio più piccolo, mentre la corona è l’ingranaggio di dimensioni maggiori.
SUPERPINION
Il pignone è una ruota dentata i cui denti sono progettati per agganciare una catena di trasmissione, una cinghia o un altro elemento perforato o profilato ad altro ingranaggio.
Nel caso della motocicletta, si parla di pignone riferendosi all’ingranaggio collegato all’albero d’uscita del cambio, sia che questo sia del tipo a marce che del tipo a variazione continua, che è collegato alla corona posteriore tramite una catena, ma è possibile anche l’uso di una cinghia dentata.
Il pignone è dotato di uno scavo centrale con dentatura che ingrana sulla parte centrale dell’albero di trasmissione.
L’albero è dotato nella parte terminale di una gola seguita poi da una seconda dentatura adibita all’inserimento di una piastrina di chiusura avente dei dentini sfasati rispetto ai dentini del pignone, che inserita nella parte iniziale e ruotata all’interno della gola e fissata per mezzo di viti al pignone, ne impedisce la fuoriuscita dall’albero stesso.
Il problema tecnico analizzato riguarda proprio l’usura del millerighe della trasmissione.
Monto spesso, infatti, si verifica che la dentatura dell’albero millerighe gradualmente venga consumata dalla dentatura del pignone che, lentamente, per le continue vibrazioni e attriti, la intacca e la consuma fino ad annullarla, a volte del tutto interrompendone la trasmissione e rendendo inutilizzabile il mezzo.
L’usura, graduale ed inesorabile, rende la moto inutilizzabile ed il costo per la sostituzione dell’albero di trasmissione molto spesso è tale da non essere reputato conveniente.
Molte moto sono state rottamate per la mancanza di un rimedio esaustivo e spesso si è trattato di moto d’interesse storico e collezionistico di un certo valore.
Schede tecniche
Altre caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno evidenti, alla lettura della descrizione seguente, di una forma di realizzazione dell’invenzione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con l’ausilio dei disegni allegati illustrati nelle tavole allegate. Chiunque del mestiere potrà così meglio comprendere l’invenzione.
SOLUZIONE DEL PROBLEMA TECNICO
Per risolvere il problema sopra esposto, KKBIKE International srls ha ideato e realizzato un pignone rinforzato per moto montabile sull’albero di trasmissione del cambio, comprendente:
Un pignone centrale (3), dotato di fori filettati (12) passanti disposti circonferenzialmente, dotato nella parte anteriore di un’estrusione (14) avente sui lati, in corrispondenza della superficie laterale, degli scavi passanti (2), ed avente uno scavo passante (4) dotato di dentini di presa (8) circonferenziali che ingranano con la parte centrale (16), con la parte anteriore terminale (18) e con la parte posteriore (15) dell’uscita di un albero millerighe (1) di trasmissione del cambio di una moto (19) – Tav. 1 Fig. 1, Tav. 2 Fig. 2, Tav. 3 Fig. 3;
delle piastrine (13) a forma di mezza luna, dotate di fori passanti (9) che si infilano negli scavi passanti (2) dell’estrusione circolare (14) del pignone centrale (3), sino ad inserirsi con il bordo interno (10) della forma a mezza luna, uscente ciascuno dal lato interno (5) dello scavo passante (2), all’interno della gola di montaggio (17) dell’uscita dell’albero millerighe (1) e con il bordo laterale superiore (11) della forma a mezza luna, a contatto con il bordo interno superiore (7) dello scavo passante (2) impedendo ad interferenza al pignone centrale (3) di fuoriuscire dall’albero millerighe (1) di trasmissione del cambio di una moto (19) – Tav. 1 Fig. 1, Tav. 4 Fig. 4;
una pluralità di viti (6) inserite nei fori (12) del pignone centrale (3), attraversanti i fori passanti (9) delle piastrine (13) a forma di mezza luna che mantengono tutti gli elementi solidali fra loro – Tav. 1 Fig. 1, Tav. 3 Fig. 3.
Il pignone così concepito, sfrutta tutta la dentatura utile della parte terminale dell’albero, rendendo l’accoppiamento più solido rispetto ad un pignone normale che fa presa solo sulla dentatura della parte centrale (16) dell’albero millerighe (1) mediante pochissimi componenti.
Inoltre, Il pignone centrale (3) può essere montato anche su un albero millerighe (1) in cui i denti di presa centrali (17) sono usurati o mancanti, trasmettendo la coppia all’albero di trasmissione della moto (19) facendo presa sui denti posteriori (15) e anteriori (18) dell’albero millerighe (1) stesso, senza che questo debba essere sostituito.
Il pignone centrale (3) è fatto di un materiale meno duro dell’albero millerighe (1) affinchè eventuali strattoni non usurino l’albero millerighe (1) più costoso da sostituire ma usurino il pignone centrale (3) – Tav. 1 Fig. 1, Tav. 3 Fig. 3.
Evoluzione del marchio
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TEST USURA ALBERO “MILLERIGHE”
Premessa
Da anni si discute del problema dell’albero secondario di trasmissione, cosiddetto “millerighe”, che col tempo accusa problemi di usura per gli attriti col pignone che monta, fino ad arrivare a condizioni come quelle della foto sopra. In questo articolo facciamo soprattutto riferimento alle moto Honda Africa Twin e Transalp, ma il problema è noto anche ad altre moto di altri marchi.
La sostituzione di un “millerighe” usurato comporta una spesa tale da rendere più economico, a volte, sostituire il motore con un altro più nuovo. Ma negli anni le possibilità di trovare un motore più nuovo vanno scomparendo e si corre il rischio di trovare un motore con un albero nuovo ma con problemi peggiori.
IPOTESI 1
In molti si sono cimentati in affermazioni ed ipotesi circa le cause di questo logorio, ci abbiamo provato anche noi, ma con un approccio un pò più tecnico.
L’ipotesi che i più ritengono plausibile è che esista una forte differenza di durezza fra i materiali dei componenti in attrito, ed i loro trattamenti superficiali: pignone e albero. I risultati delle prove effettuate su un singolo albero ed un singolo pignone di una HONDA XRV 750 Africa Twin.
Riscontri dei test
Per questo motivo abbiamo portato in un laboratorio specialistico un pignone originale ed un albero preso da una moto a cui è stata richiesta la sostituzione.
Sono stati sezionati entrambi secondo la logica dei punti che vengono in attrito, perchè hanno un trattamento superficiale mediamente superiore. Sono stati misurati anche i punti intermedi, per avere un’idea complessiva dei trattamenti effettuati.
HR15N è una grandezza della scala Rockwell. Chi vuol sapere di più sul tipo di prove effettuate, può leggere la spiegazione di Wikipedia, mentre per chi volesse divertirsi a convertire questa misura in un’altra che gli è più familiare, può farlo usando questo convertitore.
Questi i risultati:
PIGNONE - REGISTRO DUREZZE HR15N
COMPLESSIVO: PIGNONE MOTOCICLO HONDA XRV 750 AFRICA TWIN
Il particolare è stato sezionato in modo opportuno per la misurazione corretta delle durezze nei punti di interesse superficiali ed interni.
SEZIONE 1:
Misure non riportate per problemi di rilevazione
SEZIONE 2:
Misure durezza dente in presa sull'albero scanalato
1. 87
2. 85
3. 84
SEZIONE 3:
Misure durezza interna (materiale crudo)
1. 73
2. 71
3. 77
4. 78
5. 76
6. 74
7. 72
8. 78
9. 84 (laterale)
SEZIONE 4:
Misure durezza dente catena lato, in presa durante il rilascio
1. 87
2. 88
ALBERO - REGISTRO DUREZZE HR15N
COMPLESSIVO: ALBERO SCANALATO PER CALETTAMENTO PIGNONE (C.D. “MILLERIGHE”)
HONDA XRV 750 AFRICA TWIN
Il particolare è stato sezionato in modo opportuno per la misurazione corretta delle durezze nei punti di interesse superficiali della faccia dell’albero e dei relativi denti in presa.
SEZIONE 1:
Misure durezza superficiale faccia e dente albero scanalato
1. 92
2. 91
3. 90
4. 92
5. 84
SEZIONE 2:
Misure durezza superficiale faccia e dente albero scanalato
1. 87
2. 92
3. 92
4. 92
5. 85
CONSIDERAZIONI SU IPOTESI 1
E’ evidente che la nostra prova mostra i suoi limiti dato l’esiguo numero di campioni misurati. Ma, confrontandoci con altri tecnici che si sono già cimentati in TEST come questi, siamo giunti alle stesse conclusioni: la durezza dell’albero è maggiore rispetto a quella del pignone.
Questo fa sì che la ipotesi 1 venga a decadere, a meno che non siano stati prodotti dei lotti, nel corso degli anni, da fornitori diversi che hanno adoperato tipi di trattamenti diversi. Ma nei numerosi feedback ricevuti dai nostri clienti, non siamo riusciti a risalire ad una coerenza fra questa logica e la realtà.
Le statistiche da noi rilevate empiricamente relative ad alberi usurati in modo anomalo sono incompatibili con questa ipotesi e non mostrano concentrazioni, né per modelli, né per annate, tranne che per qualche annata di alcuni modelli del Transalp per i quali abbiamo riscontrato una frequenza maggiore di difettosità.
Ma questa è un’affermazione che noi stessi valutiamo col beneficio dell’inventario, visto il tipo d’indagini condotte.
IPOTESI 2
E’ molto diffusa la convinzione che il produttore abbia creato volutamente un gioco assiale e radiale fra il pignone e l’albero per favorire una maggiore elasticità nel movimento della catena, soprattutto per l’utilizzo in off-road.
Riscontri dei test
Abbiamo acquistato nel 2016 degli alberi e dei pignoni nuovi e li abbiamo accoppiati come richiesto. E’ apparso subito evidente, vista la resistenza opposta dalla manovra d’innesto del pignone sull’albero, che ci ha richiesto anche l’uso di un martellino in bachelite, che il gioco non era nelle volontà progettuali del produttore. A maggior riscontro, abbiamo anche provato con un punto luce posto sul retro, a verificare che ci fossero degli spazi dovuti a tolleranze. Nessun raggio luminoso ha attraversato gli interstizi fra la calettatura dell’albero e i denti del pignone.
Sebbene probante, non reputiamo questo test esaustivo perché i ricambi da noi acquistati sono delle ultime generazioni e potrebbero aver subito negli anni delle modifiche atte a tentare di porre rimedio al problema. Al tempo stesso però, questo ribadisce la volontà del produttore di non permettere il gioco fra le parti in movimento che, invece, devono girare solidalmente e senza attriti fra loro.
Con questo secondo test riteniamo di aver sfatato un altro mito!
ALTRE IPOTESI E CONSIDERAZIONI
Reputiamo che possano esistere un insieme di concause che possano dare origine, tutte insieme o solo in parte, all’anomalia oggetto della nostra indagine. Tra queste:
- GESTIONE DELLA MANUTENZIONE NON CONFORME AGLI STANDARD RICHIESTI. Troppo spesso la semplicità che caratterizza la manutenzione di questi mezzi, induce a cimentarsi anche chi non ha competenze specifiche. Questi, inconsapevolmente, finiscono per arrecare danni di cui poi non sanno darsi una spiegazione. Alcuni esempi:
- > un tiraggio della catena troppo serrato che induce il pignone a lavorare in modo eccentrico rispetto all’albero e genera degli attriti che, col tempo, iniziano ad erodere i trattamenti superficiali delle parti a contatto.
- > la non frequente sostituzione della piastrina di bloccaggio che, col tempo, è soggetta alle ingiurie dell’usura dei denti che fanno acquisire un gioco assiale al pignone. Ciò genera attriti superiori alle previsioni per cui i trattamenti d’indurimento sono stati realizzati.
- > annoveriamo anche la mancata pulizia, a volte solo superficiale, del contesto nel quale operano i componenti succitati che, con l’andar del tempo, porta alla penetrazione di corpuscoli fra le parti in attrito, generandone di maggiori.
- UTILIZZO DELLE MOTO PER SCOPI SUPERIORI ALLE LORO REALI CAPACITA’ – utilizzo delle moto in sessioni di off-road impegnativo , possibili grazie alle loro performances, certamente non rende la vita facile alle parti coinvolte.
CONCLUSIONI
A seguito delle nostre esperienze, test e considerazioni, siamo portati a pensare che le capacità di questi mezzi non siano state perfettamente valutate in fase progettuale. Questo le ha rese famose perché sono andate al di là delle aspettative funzionali per cui erano state prodotte, ma ha reso evidenti alcuni limiti nell’utilizzo dei materiali per la produzione di alcuni componenti che, negli anni, si sono rivelati fatali per gli utilizzatori che sono entrati in possesso di mezzi già sfruttati al di sopra delle loro capacità reali e/o ne hanno fatto loro stessi un uso improprio.
Questa serie di concause, quale sia la principale, con i dati a nostra disposizione, non ci è dato di sapere, hanno fatto si che certi limiti concettuali siano diventati il tallone d’Achille. Suffraghiamo questa considerazione contrapponendo a questa ipotesi la consapevolezza che altre moto, realizzate con lo specifico intento di un uso molto più intenso e logorante, nonostante tutto, abbiano resistito nel tempo e non abbiano presentato cenni di usure anomale di pignoni e alberi. Tutti i miti hanno il loro lato fantastico e quello reale.
Se guardiamo con occhio benevolo quante soddisfazioni hanno regalato ai loro possessori, non possiamo però esimerci dal considerare che queste stesse performances eccezionali, abbiano loro stesse generato i peggiori incubi per quanti hanno subito il crollo di un sogno che solo una grande passione può creare.