Auto che vibra: come individuare gli organi meccanici difettosi

Le principali fonti di vibrazioni anomale su un'auto si possono individuare solo attraverso medotologie precise. Ecco come individuare le vibrazioni

13 gennaio 2021 - 8:00

Le principali fonti e cause di auto che vibra su strada sono individuabili quasi sempre in ruote, albero di trasmissione/semiassi, differenziale e motore. In questo approfondimento tralasciamo le vibrazioni/rumorosità secondarie (pannelli vari, plastiche, ecc.) che sono comunque conseguenza di altre vibrazioni. Vediamo nel dettaglio come individuare le vibrazioni nelle ruote e in altri organi meccanici.

Articolo scritto da Bruno Pellegrini il 14 marzo 2011 e aggiornato il 13 gennaio 2020

AUTO CHE VIBRANO: QUESTIONE DI FEELING

Vibrazioni e ruvidezze di varia entità sono presenti in molte vetture ma non tutti gli utilizzatori le percepiscono allo stesso modo. Una lieve vibrazione appena avvertibile solo ad un certo regime su una berlina di lusso può essere ritenuta inaccettabile e fastidiosa. Diverso metro di misura sarebbe quello di un utente abituato a molti più  rumorianche stradali in una utilitaria. Erroneamente si tende a considerare rumorosità e vibrazioni in auto come fenomeni distinti tra loro: in realtà sono essenzialmente la stessa cosa. Le onde sonore sono vibrazioni che si propagano ciclicamente nell’aria e la loro frequenza è misurabile in Hertz (1 Hz = 1 ciclo al secondo). L’essere umano riesce a percepire vibrazioni fino a 20 mila Hz; oltre tale limite si entra nel campo degli ultrasuoni. Ognuno degli organi succitati è caratterizzato da specifici regimi di rotazione ai quali sono connesse delle diverse fasce di frequenza riconoscibili. E’ quindi possibile diagnosticare l’origine delle vibrazioni in un’auto, analizzandone la frequenza e la relativa ampiezza con adatta strumentazione.

COME MISURARE LE VIBRAZIONI IN UN’AUTO

Lo strumento necessario a misurare le vibrazioni è l’analizzatore di vibrazioni. L’analizzatore consente di quantificare l’entità della vibrazione (assimilabile ad una accelerazione) espressa in mG (1mG= 1 millesimo dell’accelerazione di gravità, G = 9,8 m/sec2) e capire se si tratta di vibrazione anomala o rientrante negli standard. Il sensore di vibrazioni è costituito da un accelerometro piezoelettrico che genera un segnale elettrico proporzionale alla vibrazione posizionato nei punti da analizzare. L’utilità dell’analizzatore di vibrazioni si può rivelare fondamentale nei casi di difficile soluzione in cui la sola percezione umana o altri metodi più empirici, non siano sufficienti. Oppure per dimostrare in modo scientifico ed oggettivo la responsabilità o meno di un certo componente (es. pneumatici), in caso di contestazioni post-vendita.

CALCOLO DELLA FREQUENZA DELLE VIBRAZIONI

Tra il numero di giri di un organo in rotazione e la sua frequenza intercorre una semplice relazione matematica: giri/min: 60 = Hz. Naturalmente, noto il valore in Hz otteniamo i giri/min moltiplicando x60. Per riconoscere la frequenza di un albero di trasmissione basta dividere il regime motore prescelto per il rapporto al cambio selezionato (es, 5^ marcia). Esempio:

– 3000 g/min: 0,75 = 4000 g/min (giri albero di trasmissione);

– 4000:60 = 66,6 Hz (frequenza albero di trasmissione).

Quindi se il grafico ottenuto con l’analizzatore di vibrazioni evidenzierà un picco di vibrazione anomalo (espresso in mG) in corrispondenza o in prossimità di quel valore in Hz, possiamo dedurre che l’albero di trasmissione sia squilibrato. Per ottenere la frequenza di una ruota al medesimo regime di giri, si deve tener conto del rapporto finale all’uscita del differenziale (es. 4,2: 1):

– 4000:4,2 = 952 g/min;

– 952:60 = 15,8 Hz (frequenza delle ruote).

I valori medi di frequenza naturale delle ruote possono variare, in funzione della velocità del veicolo e del diametro ruota, dai 5 ai 40 Hz circa. Mentre per gli alberi di trasmissione si va dai 40 ai 160 Hz circa. L’ampiezza della vibrazione indica l’entità dell’accelerazione indotta nel sistema vibrante in esame ed il suo valore più risulta elevato, più sarà percepito dal guidatore.

RISONANZA IN UN’AUTO CHE VIBRA

La risonanza si verifica quando la frequenza naturale di un sistema vibrante coincide con la frequenza della vibrazione anomala. Ciò accade nel caso di una ruota non equilibrata che interagisce con le sospensioni. In questo caso la vibrazione dalla ruota percepita aumenterà notevolmente. L’equilibratura dello pneumatico sposta la frequenza e ne riduce l’ampiezza ad un livello in cui non si verifica sovrapposizione di risonanza. Di conseguenza il guidatore non avvertirà più la vibrazione. Il fenomeno della risonanza si può verificare anche nel motore nel caso in cui una frequenza perturbatrice coincide con una delle frequenze proprie dell’albero motore. I regimi ai quali si verifica tale condizione sono definiti “regimi critici”.

CONTROLLI PRELIMINARI A UN’AUTO CHE VIBRA: LE GOMME

Le vetture di recente produzione sono ormai quasi sempre equipaggiate con cerchi e pneumatici di larga sezione. Inoltre la rigidità degli pneumatici è aumentata a causa del profilo notevolmente “ribassato” del fianco. Per cui oggi è normale montare gomme con altezza fianchi pari dal 55 al 35% rispetto alla sezione. Tutto ciò ha reso di fondamentale importanza l’accuratezza di fabbricazione dello pneumatico, centraggio ed equilibratura dello pneumatico sul cerchio.- Anzitutto è opportuno precisare che la pressione di gonfiaggio influenza la frequenza delle vibrazioni. Quindi per ottenere i migliori risultati è conveniente adottare, in fase di test, i valori di gonfiaggio corrispondenti al carico minimo del veicolo. Guidare la vettura per almeno 8 Km ad una velocità costante di 80 Km/h per eliminare le eventuali deformazioni temporanee degli pneumatici. Soste prolungate e ripetute di varie settimane possono provocare appiattimenti permanenti, in special modo su vetture di peso elevato. Tali deformazioni daranno luogo a vibrazioni non più eliminabili, percepibili al volante e sul pianale della vettura. E’ buona norma, non appena terminato il descritto percorso su strada, procedere rapidamente allo smontaggio delle ruote da equilibrare, montarle sull’equilibratrice e farle ruotare per verificare visivamente e al tatto eventuali eccentricità radiali o laterali dello pneumatico. Qualora presenti, ruotare lo pneumatico rispetto al cerchio per cercare una posizione più favorevole. Molti gommisti trascurano tale accortezza e non sono neanche dotati dell’apposito strumento misuratore di eccentricità , utilizzabile anche per i cerchi.

AUTO CHE VIBRA: I CERCHI IN LEGA

Sui cerchi in lega leggera è obbligatorio usare pesi di equilibratura di tipo adesivo poiché quelli con fermo metallico intaccherebbero la vernice. Spesso la conformazione del cerchio in lega moderno impone la cosiddetta equilibratura “cieca” cioè con pesi adesivi (5 o 10g ciascuno) sulla superficie interna del cerchio. Se una ruota richiede oltre 60 grammi per lato per un’equilibratura non ancora ottimale, vuol dire che sussistono gravi squilibri d’origine. In tal caso per eliminare le vibrazioni dall’auto è necessario sostituire lo pneumatico. La vibrazione a bassa frequenza al volante (5-15 Hz), detta in gergo “shimmy” è un fenomeno frequente e deriva da forte squilibrio delle ruote anteriori. Vibrazioni a frequenza più alta (oltre 30 Hz) si percepiscono al volante sotto forma di “tremore” o formicolio a velocità più elevate (da 120-130 Km/h in su). In questo caso la causa potrebbe essere qualche pneumatico con eccentricità o appiattimenti permanenti. Un altro aspetto da non sottovalutare per le vetture di alte prestazioni è il possibile spostamento in fase di accelerazione dello pneumatico rispetto al cerchio, alterando così l’iniziale equilibratura delle ruote motrici. Il fenomeno è più frequente dopo aver montato gomme nuove a causa dell’uso dei prodotti lubrificanti per facilitarne il montaggio. Per accertare l’esistenza e l’entità del fenomeno basta contrassegnare in un punto cerchio e pneumatico dopo equilibratura ottimale e verificarli dopo una certa percorrenza.

VIBRAZIONI AUTO DAGLI ALBERI DI TRASMISSIONE

Le vibrazioni anomale provenienti dagli alberi di trasmissione possono anch’esse generare risonanze a velocità sostenute oltre ai tremolii sul pianale e sui sedili. Il fenomeno è causato da squilibri dell’albero, usura dei giunti, invecchiamento o rottura di smorzatori elastici. L’equilibratura degli alberi di trasmissione in post-vendita è un lavoro da specialisti. se non viene eseguito a regola d’arte avremo un esito insoddisfacente. Su alcune vetture a trazione posteriore si può provare a spostare l’albero rispetto alle flangie di attacco. Più sicura, la sostituzione dell’albero con un ricambio nuovo già equilibrato in fabbrica.

VIBRAZIONI AUTO DAL MOTORE

Le vibrazioni provenienti dal motore dipendono essenzialmente dall’architettura dello stesso. in altri termini, dal numero dei cilindri e dalla loro disposizione. Un propulsore monocilindrico manifesta notevoli vibrazioni, specie a certi regimi di rotazione, perché le forze alterne di inerzia del primo e secondo ordine non risultano totalmente bilanciate. In certi applicazioni motociclistiche da competizione degli anni ’60-‘70 (monocilindrici 4 tempi di 350-500 cc) le vibrazioni sono a livello così elevato che il guidatore raggiunge la soglia del dolore nelle mani. Per questo motivo i motori monocilindrici e bicilindrici paralleli di moderna concezione sono dotati di contralberi di bilanciamento e sono montati su supporti elastici. Analoga situazione sfavorevole la troviamo nei bicilindrici paralleli mentre le vibrazioni diminuiscono di molto nei bicilindrici a V o boxer (cilindri contrapposti). I motori pluricilindrici (dal 4 cilindri in su) sono i più diffusi in campo automobilistico perché fra i numerosi vantaggi vi è anche quello di offrire un basso livello di vibrazioni. In termini di bilanciamento il risultato ideale si ottiene con la configurazione 6 cilindri in linea con manovelle a 120° oppure 8 cilindri in linea con manovelle a 90°. Con tali schemi risultano perfettamente equilibrate sia le forze d’inerzia del 1° e 2° ordine, sia le coppie del 1° e 2° ordine. Anche la soluzione 8 cilindri a V garantisce ottimi risultati purchè si provveda a bilanciare la coppia del 1° ordine con contrappesi così da ottenere una coppia uguale ed opposta.

47 commenti

vasile
15:14, 11 gennaio 2019

salve io ho una bmw 118d anno 2012,un giorno sono andato a divertirmi sulla neve,ho sgommato per circa mezz'ora,il giorno dopo sento un rumore inizia da 40 km orari pero da 60 fino a 80 si senti molto di più,ho fatto revisionare il differenziale ho cambiato ii cerchi in lega con altre gomme,ho cambiato il cuscinetto anteriore destro,il rumore lo fa di più quando si gira a destra,non lo si cosa po essere,se riuscite a darmi qualche piccola indicazione,grazie mille

GIUSEPPE
10:35, 28 aprile 2016

Gentile sig. Claudio, ho un problema che non riesco a risolvere da un po di tempo la mia jaguar xf 2006 tdi, fa un sibilo fastidioso a velocità fissa tra i 55kmh ai 70 kmh se acceleri scompare e riappare intorno ai 95kmh ai 100kmh e poi intorno ai 125 ai 135. sono stati controllati sia i cuscinetti ruote che revisionato il differenziale . Sibilo molto fastidioso che si sente anche con la radio accesa. Mi sa dare qualche indicazione? lo fa molto in accelerazione e molto meno in decelarazione lo fa anche a folle in discesa

antonio
23:23, 20 maggio 2016

Salve io cio una 147 dai 80 allora in su si mette a vibrare se schiaccio la frizione non vibra piu a qualsiasi velocita che puo essere grazie

Bruno
17:52, 28 giugno 2016

Gent.mo Adrian,
se la vibrazione è localizzata in prevalenza sul pianale, la causa potrebbe essere un forte squilibrio negli organi di trasmissione, compreso il cambio specie se automatico (considerando che gomme e cerchi sono stati già sostituiti). Sarebbe opportuno effettuare una prova su strada utilizzando lo strumento analizzatore di vibrazioni descritto nel mio articolo, in modo da individuare il valore della frequenza della vibrazione e quindi la sua origine.

LadyOleander
10:13, 29 giugno 2016

Buongiorno. Ho una Citroen C3 Pluriel (2006- 169000 km- acquistata usata 1 anno fa) e da stamani sento una lieve vibrazione dell'auto quando è in folle. Quando invece metto in prima o cambio marcia è tutto regolare. Quale potrebbe essere il problema?
La ringrazio in anticipo per la risposta. Buona giornata.

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