Introdotti per la prima volta nei motori della Moto Gp, vengono oggi utilizzati anche su alcune moderne moto supersportive stradali, rendendo le stesse ancor più agili, dinamiche e divertenti da guidare.
Come noto, nei motori alternativi a pistoni, né le forze né i momenti del secondo ordine sono equilibrabili utilizzando contrappesi sull’albero motore. Le eventuali masse equilibratrici, infatti, dovrebbero ruotare ad una velocità doppia rispetto al regime di giri del motore (due volte la velocità dell’albero a gomiti). Una delle soluzioni più utilizzate, quindi, è quella degli alberi controrotanti, ossia due alberi ausiliari dotati di massa pari a mxƛ e velocità rispettivamente di 2ω e -2ω. Gli alberi controrotanti hanno il compito di contrastare l’inerzia generata da altri alberi o masse rotanti in senso opposto a quello dell’albero controrotante stesso.
Questa tecnica viene utilizzata nella bilanciatura dinamica dei motori endotermici dove contralberi di bilanciatura hanno il compito di ridurre al minimo o eliminare le forze di inerzia che si generano all’interno del motore a causa dei movimenti rotativo e alterno dei suoi componenti. Ma di questo ne parleremo meglio in un altro articolo. Altre volte, invece, viene utilizzata per ridurre l’effetto giroscopico creato dalle forze di inerzia cioè quel fenomeno per il quale un elemento in moto rotativo tende a mantenere l’asse di rotazione parallelo al suolo. E’ questo il caso di una comune motocicletta dove ruote e cambio generano dei momenti di inerzia e quindi un effetto giroscopico che deve essere ridotto se non eliminato.
Una delle tecniche possibili è quella di montare il motore con albero controrotante, cioè girato in senso opposto al senso di marcia, in modo che la sua inerzia vada a contrastare l’inerzia delle ruote e del cambio, riducendo così l’effetto giroscopico e ottenendo una moto più maneggevole e agile nei cambi di direzione. Nello stesso tempo l’albero controrotante riduce, o addirittura annulla, anche l’effetto impennata generato dalla coppia alla ruota posteriore in fase di accelerazione. L’albero motore, ruotando in senso contrario, produce, infatti, una coppia di reazione che tende a far abbassare l’avantreno riducendo il fenomeno dell’impennata.
Cerchiamo però di chiarire meglio questi fenomeni e cosa si intende per motore con albero controrotante. Nella maggior parte delle moto con i motori con cilindri in linea disposti sull’asse trasversale della moto stessa, se ci posizionassimo sul lato sinistro del veicolo potremmo vedere l’albero motore ruotare in senso antiorario cioè in avanti, a favore del senso di marcia e nello stesso senso di ruote e cambio. In alcune moto di ultima generazione e soprattutto nella maggior parte di quelle da Moto Gp il motore viene montato al contrario cioè in modo che l’albero motore, se osservato dallo stesso punto di osservazione di cui sopra, possa girare in senso orario, cioè all’indietro rispetto al senso di marcia e in senso contrario rispetto alle ruote e al cambio.
Perché questa decisione di montare il motore al contrario? Perché, come detto all’inizio dell’articolo, in questo modo l’inerzia dell’albero motore può opporsi a quella di ruote e cambio che girano in senso opposto. In questo modo l’inerzia dell’albero motore tenderà a eliminare o comunque ad attenuare le inerzie di ruote e cambio, andando a ridurre di conseguenza l’effetto giroscopico ed ottenendo così una moto più maneggevole e quindi più agile nei cambiamenti di direzione. E’ bene ricordare, infatti, che l’effetto giroscopico è quel fenomeno per il quale un elemento in moto rotativo tende a mantenere l’asse di rotazione parallelo al suolo. Una moto quindi con un forte effetto giroscopio tenderebbe a rimanere fortemente stabile a tutte le velocità ma renderebbe la vita estremamente difficile al pilota, obbligandolo a impiegare un forte sforzo fisico ogni qual volta voglia mandare in piega la moto o cambiare repentinamente la propria direzione.
Questo effetto è naturalmente maggiore nei motori in linea rispetto a quelli a “V” o a “L” perché nel primo caso l’albero motore ha una lunghezza maggiore nel senso dell’asse trasversale della moto rispetto agli altri due casi e quindi è in grado di produrre inerzie maggiori e quindi un effetto giroscopico più consistente. Si cerca insomma in questo modo di ottenere una moto si stabile in rettilineo e alle alte velocità tramite la progettazione del suo telaio e delle sue sospensioni ma di renderla “intrinsecamente” instabile grazie all’albero motore controrotante così da renderla più agile in ingresso curva, nei cambi di direzione e nel metterla in piega.
Ma vi è un ulteriore vantaggio nella decisione di installare su una moto un motore con albero controrotante. Nelle fasi di spunto da fermo o nelle accelerazioni da basse velocità quello che si cerca è, infatti, la massima accelerazione possibile compatibilmente con la riduzione del rischio di una possibile impennata dell’anteriore. Per fare questo esistono oggi diversi “trucchetti” come il controllo elettronico della trazione con il sistema anti impennata e anti ribaltamento oppure il comprimere completamente e bloccare la forcella anteriore nella posizione più bassa possibile (a pacco) o ancora adottare un motore con albero controrotante.
Quando acceleriamo la ruota posteriore genera una coppia a cui il corpo della moto reagisce (coppia di reazione) per il terzo principio della dinamica per cui ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria, inducendo il fenomeno dell’impennata dell’anteriore. Installando un motore con albero controrotante, cioè ruotante in senso contrario rispetto alla rotazione delle ruote e del cambio, si riesce a generare una coppia di segno opposto che tende ad abbassare l’avantreno, riducendo così il fenomeno dell’impennata con riflessi vantaggiosi sull’accelerazione. In questo modo, infatti, si potrebbe adottare una strategia meno invasiva dei controlli elettronici e ottenere una erogazione più corpulenta e robusta.
La scelta di adottare un motore con albero controrotante comporta però anche un piccolo aspetto negativo. Dovendo mettere in sintonia un motore che ruota in senso opposto rispetto al cambio e alle ruote, si rende necessaria l’installazione di un albero ausiliario perché la catena cinematica, costituita da motore, frizione, cambio, trasmissione finale, faccia ruotare la ruota posteriore nel senso di marcia. L’aggiunta di un ulteriore ingranaggio comporta naturalmente un maggiore attrito e una seppur minima riduzione del rendimento meccanico che si traduce in definitiva in una leggera perdita di potenza, stimabile intorno ai 3/5 Cv di potenza massima alla ruota.
