Rollio, beccheggio e imbardata
Penso che un’immagine valga più di ogni spiegazione:
Penso che un’immagine valga più di ogni spiegazione:
“Roll” significa rollio, “pitch” significa beccheggio e “yaw” significa imbardata.
Il rollio si manifesta quando si ha un trasferimento di carico da lato a lato della vettura (sostanzialmente in curva), il beccheggio si manifesta con un trasferimento di carico tra anteriore e posteriore (quindi accelerando e frenando), mentre l’imbardata sta ad indicare la condizione di sovrasterzo e sottosterzo.
Camber
Il camber (campanatura in italiano) è l’angolo che la ruota forma con l’asse verticale passante per il suo centro nella vista frontale.
Se la parte superiore della ruota tende verso l’esterno si parla di camber positivo, in caso contrario di camber negativo.
Valori di camber non corretti portano rapidamente ad usurare i pneumatici sul lato esterno (camber positivo) o sul lato interno (camber negativo). Un camber asimmetrico tende a far sterzare naturalmente il veicolo dalla parte della ruota con camber meno negativo. Su vetture stradali e da competizione è di norma negativo o, al più, nullo.
Di norma il camber non è regolabile sulla maggior parte delle vetture stradali, è invece di fondamentale importanza in ambito agonistico. Il camber non è un valore statico, ma varia rispetto al valore di partenza quando sulla vettura sono applicati momenti di rollio oppure quando in curva agiscono forze laterali sui pneumatici.
Il rollio si manifesta quando si ha un trasferimento di carico da lato a lato della vettura (sostanzialmente in curva), il beccheggio si manifesta con un trasferimento di carico tra anteriore e posteriore (quindi accelerando e frenando), mentre l’imbardata sta ad indicare la condizione di sovrasterzo e sottosterzo.
Camber
Il camber (campanatura in italiano) è l’angolo che la ruota forma con l’asse verticale passante per il suo centro nella vista frontale.
Se la parte superiore della ruota tende verso l’esterno si parla di camber positivo, in caso contrario di camber negativo.
Valori di camber non corretti portano rapidamente ad usurare i pneumatici sul lato esterno (camber positivo) o sul lato interno (camber negativo). Un camber asimmetrico tende a far sterzare naturalmente il veicolo dalla parte della ruota con camber meno negativo. Su vetture stradali e da competizione è di norma negativo o, al più, nullo.
Di norma il camber non è regolabile sulla maggior parte delle vetture stradali, è invece di fondamentale importanza in ambito agonistico. Il camber non è un valore statico, ma varia rispetto al valore di partenza quando sulla vettura sono applicati momenti di rollio oppure quando in curva agiscono forze laterali sui pneumatici.
Toe in / Toe out
Il toe in / toe out (convergenza in italiano) è l’angolo che la ruota forma con l’asse orizzontale passante per il suo centro nella vista in pianta.
Generalmente si esprime in gradi, tuttavia, data l’esiguità degli angoli in gioco, può anche essere espresso in millimetri come differenza delle distanze tra le estremità anteriori e posteriori delle gomme.
Nel caso in cui le ruote dello stesso asse convergano, si parla di toe in oppure di convergenza “chiusa” o positiva; nel caso opposto, quando cioè le ruote divergano, si parla di toe out oppure di convergenza “aperta” o negativa.
Di norma su vetture stradali e da competizione la convergenza è ad “X”, nel senso che le ruote anteriori sono aperte mentre le posteriori sono chiuse.
Come nel caso del camber, anche una convergenza errata porta ad una rapida usura dei pneumatici. La convergenza su vetture stradali è sempre regolabile sull’asse anteriore, a volte anche sull’asse posteriore. Come prevedibile, è invece sempre regolabile su vetture da competizione. Anche la convergenza non è un valore statico, ma varia in accelerazione ed in frenata. La sua importanza aumenta all’aumentare della velocità in quanto è in grado di stabilizzare o destabilizzare la vettura.
Il toe in / toe out (convergenza in italiano) è l’angolo che la ruota forma con l’asse orizzontale passante per il suo centro nella vista in pianta.
Generalmente si esprime in gradi, tuttavia, data l’esiguità degli angoli in gioco, può anche essere espresso in millimetri come differenza delle distanze tra le estremità anteriori e posteriori delle gomme.
Nel caso in cui le ruote dello stesso asse convergano, si parla di toe in oppure di convergenza “chiusa” o positiva; nel caso opposto, quando cioè le ruote divergano, si parla di toe out oppure di convergenza “aperta” o negativa.
Di norma su vetture stradali e da competizione la convergenza è ad “X”, nel senso che le ruote anteriori sono aperte mentre le posteriori sono chiuse.
Come nel caso del camber, anche una convergenza errata porta ad una rapida usura dei pneumatici. La convergenza su vetture stradali è sempre regolabile sull’asse anteriore, a volte anche sull’asse posteriore. Come prevedibile, è invece sempre regolabile su vetture da competizione. Anche la convergenza non è un valore statico, ma varia in accelerazione ed in frenata. La sua importanza aumenta all’aumentare della velocità in quanto è in grado di stabilizzare o destabilizzare la vettura.
Caster
Girando il volante, le ruote sterzano ciascuna attorno ad un asse fisso determinato dalla geometria delle sospensioni. Questo asse di norma non è perfettamente verticale.
Il caster (angolo di incidenza del montante in italiano) è l’angolo che questo asse appunto forma con la verticale nella vista laterale. In uno schema McPherson (come quello della Evo) l’asse del caster coincide con l’ammortizzatore.
In uno schema a triangoli sovrapposti esso congiunge l’upper ball joint ed il lower ball joint (in pratica i vertici dei due triangoli imperniati sul portamozzo).
Il caster è positivo se l’asse è rivolto all’indietro, negativo se rivolto in avanti.
Differenze di caster tra destra e sinistra provocano una sterzatura naturale del veicolo verso il lato più negativo. Un caster troppo positivo genera una risposta leggera ed imprevedibile sul volante (rendendo la macchina però più reattiva), al contrario un caster troppo negativo risulterà in uno sterzo pesante ed in un’amplificazione delle irregolarità stradali conferendo però maggiore stabilità di marcia (effetto “carrello della spesa”).
Girando il volante, le ruote sterzano ciascuna attorno ad un asse fisso determinato dalla geometria delle sospensioni. Questo asse di norma non è perfettamente verticale.
Il caster (angolo di incidenza del montante in italiano) è l’angolo che questo asse appunto forma con la verticale nella vista laterale. In uno schema McPherson (come quello della Evo) l’asse del caster coincide con l’ammortizzatore.
In uno schema a triangoli sovrapposti esso congiunge l’upper ball joint ed il lower ball joint (in pratica i vertici dei due triangoli imperniati sul portamozzo).
Il caster è positivo se l’asse è rivolto all’indietro, negativo se rivolto in avanti.
Differenze di caster tra destra e sinistra provocano una sterzatura naturale del veicolo verso il lato più negativo. Un caster troppo positivo genera una risposta leggera ed imprevedibile sul volante (rendendo la macchina però più reattiva), al contrario un caster troppo negativo risulterà in uno sterzo pesante ed in un’amplificazione delle irregolarità stradali conferendo però maggiore stabilità di marcia (effetto “carrello della spesa”).
Trail
E’ il segmento individuato dal punto d’intersezione tra il terreno e l’asse del caster e tra il punto d’intersezione tra il terreno e l’asse verticale passante per il centro ruota nel piano laterale. In italiano è detto avancorsa.
Il trail è positivo se questo segmento cade davanti al punto d’intersezione tra terreno e verticale, ovvero quando il caster è positivo. L’avancorsa è evidentemente in diretta correlazione con l’inclinazione dell’angolo di caster.
Kingpin
Il kingpin (angolo di inclinazione del montante in italiano) è l’angolo che l’asse di sterzata di una ruota forma con la verticale nella vista frontale.
Questo angolo, sommato all’angolo di camber, dà l’angolo incluso. Maggiore è l’angolo di kingpin, maggiore sarà il sollevamento che il veicolo subisce sterzando rispetto alla posizione di riposo a ruote dritte.
Nella foto si vede uno schema tipo McPherson e pertanto l’asse del kingpin coincide con quello dell’ammortizzatore. Nel caso di uno schema a doppi triangoli sovrapposti tale asse congiungerebbe, come nel caso del caster, i giunti di collegamento tra portamozzo e braccetti.
E’ il segmento individuato dal punto d’intersezione tra il terreno e l’asse del caster e tra il punto d’intersezione tra il terreno e l’asse verticale passante per il centro ruota nel piano laterale. In italiano è detto avancorsa.
Il trail è positivo se questo segmento cade davanti al punto d’intersezione tra terreno e verticale, ovvero quando il caster è positivo. L’avancorsa è evidentemente in diretta correlazione con l’inclinazione dell’angolo di caster.
Kingpin
Il kingpin (angolo di inclinazione del montante in italiano) è l’angolo che l’asse di sterzata di una ruota forma con la verticale nella vista frontale.
Questo angolo, sommato all’angolo di camber, dà l’angolo incluso. Maggiore è l’angolo di kingpin, maggiore sarà il sollevamento che il veicolo subisce sterzando rispetto alla posizione di riposo a ruote dritte.
Nella foto si vede uno schema tipo McPherson e pertanto l’asse del kingpin coincide con quello dell’ammortizzatore. Nel caso di uno schema a doppi triangoli sovrapposti tale asse congiungerebbe, come nel caso del caster, i giunti di collegamento tra portamozzo e braccetti.
Scrub radius
E’ il segmento individuato dal punto d’intersezione tra il terreno e l’asse del kingpin e tra il punto d’intersezione tra il terreno e l’asse del camber nel piano frontale. In italiano è detto braccio a terra.
La lunghezza di questo braccio influenza in maniera proporzionale l’entità della coppia generata sul volante allorché in fase di frenata vi sia uno squilibrio tra le forze agenti sulle due gomme (ad esempio nel caso di fondo stradale irregolare).
Il braccio a terra è considerato positivo quando cade all’interno dell’asse del camber, negativo quando cade all’esterno. Anche in questo caso la correlazione tra braccio a terra ed angolo di kingpin è diretta.
Il braccio a terra può essere variato anche giocando con ET del cerchio e distanziali. Meglio però sapere cosa si sta facendo…
E’ il segmento individuato dal punto d’intersezione tra il terreno e l’asse del kingpin e tra il punto d’intersezione tra il terreno e l’asse del camber nel piano frontale. In italiano è detto braccio a terra.
La lunghezza di questo braccio influenza in maniera proporzionale l’entità della coppia generata sul volante allorché in fase di frenata vi sia uno squilibrio tra le forze agenti sulle due gomme (ad esempio nel caso di fondo stradale irregolare).
Il braccio a terra è considerato positivo quando cade all’interno dell’asse del camber, negativo quando cade all’esterno. Anche in questo caso la correlazione tra braccio a terra ed angolo di kingpin è diretta.
Il braccio a terra può essere variato anche giocando con ET del cerchio e distanziali. Meglio però sapere cosa si sta facendo…
Bump Steer
Variazione dell’angolo di sterzo in seguito al movimento verticale di entrambi gli ammortizzatori anteriori (entrambe le ruote dritte passano su due dossi/avvallamenti identici).
In teoria il volante dovrebbe rimanere dritto; pratica però non è sempre così per una serie di cause. Bisogna cercare di ridurre al minimo questo effetto.
Roll Steer
Variazione dell’angolo di sterzo in seguito a movimenti di rollio, ovvero di diverso movimento verticale da parte degli ammortizzatori anteriori.
Pensate ad esempio di passare su un dosso solamente con la ruota destra mentre contemporaneamente di non passarvi con la sinistra. L’insensibilità al roll steer si manifesta nel fatto che il volante resta fermo. E’ in qualche maniera un indice di stabilità.
Ackermann
Per percorrere una curva la ruota anteriore interna deve sterzare in maniera più accentuata rispetto alla ruota esterna, dato che si muove su una traiettoria circolare con raggio inferiore.
Per basse velocità, e di conseguenza basse accelerazioni laterali, onde garantire una sterzata senza slittamento delle ruote, si ricorre alla geometria Ackermann.
100% Ackermann (ideale nelle manovre di parcheggio) significa che i raggi delle traiettorie delle ruote interna ed esterna si incontrano in un punto appartenente alla retta contenente l’asse posteriore del veicolo.
0% Ackermann significa che i due raggi sono paralleli e che non si incontrano.
La geometria Ackermann può anche essere negativa: in tal caso la ruota esterna sterza più della ruota interna. Tale soluzione è adottata in condizioni particolari su vetture da competizione.
Variazione dell’angolo di sterzo in seguito al movimento verticale di entrambi gli ammortizzatori anteriori (entrambe le ruote dritte passano su due dossi/avvallamenti identici).
In teoria il volante dovrebbe rimanere dritto; pratica però non è sempre così per una serie di cause. Bisogna cercare di ridurre al minimo questo effetto.
Roll Steer
Variazione dell’angolo di sterzo in seguito a movimenti di rollio, ovvero di diverso movimento verticale da parte degli ammortizzatori anteriori.
Pensate ad esempio di passare su un dosso solamente con la ruota destra mentre contemporaneamente di non passarvi con la sinistra. L’insensibilità al roll steer si manifesta nel fatto che il volante resta fermo. E’ in qualche maniera un indice di stabilità.
Ackermann
Per percorrere una curva la ruota anteriore interna deve sterzare in maniera più accentuata rispetto alla ruota esterna, dato che si muove su una traiettoria circolare con raggio inferiore.
Per basse velocità, e di conseguenza basse accelerazioni laterali, onde garantire una sterzata senza slittamento delle ruote, si ricorre alla geometria Ackermann.
100% Ackermann (ideale nelle manovre di parcheggio) significa che i raggi delle traiettorie delle ruote interna ed esterna si incontrano in un punto appartenente alla retta contenente l’asse posteriore del veicolo.
0% Ackermann significa che i due raggi sono paralleli e che non si incontrano.
La geometria Ackermann può anche essere negativa: in tal caso la ruota esterna sterza più della ruota interna. Tale soluzione è adottata in condizioni particolari su vetture da competizione.
Steering Rate
È semplicemente il rapporto di sterzo ed indica il rapporto tra l'angolo imposto al volante e l'angolo di cui effettivamente ruotano le ruote.
Un rapporto sterzo di 12:1 significa che a 12° sul volante corrisponde 1° di sterzata delle ruote. Un rapporto più basso indica uno sterzo più diretto, uno più alto uno meno diretto.
Per basse velocità è ovviamente più efficace un rapporto più diretto. Alle alte velocità tuttavia ciò è molto meno auspicabile perché causa reazioni brusche e quindi potenzialmente molto pericolose.
Wheel Rate
Dalla forza generata dalla molla è possibile risalire alla forza esercitata sulla ruota.
Il wheel rate (rapporto ruota-molla in italiano) è definito come:
Wheel Rate = Kmolla*(D1/D2)2*senαÈ semplicemente il rapporto di sterzo ed indica il rapporto tra l'angolo imposto al volante e l'angolo di cui effettivamente ruotano le ruote.
Un rapporto sterzo di 12:1 significa che a 12° sul volante corrisponde 1° di sterzata delle ruote. Un rapporto più basso indica uno sterzo più diretto, uno più alto uno meno diretto.
Per basse velocità è ovviamente più efficace un rapporto più diretto. Alle alte velocità tuttavia ciò è molto meno auspicabile perché causa reazioni brusche e quindi potenzialmente molto pericolose.
Wheel Rate
Dalla forza generata dalla molla è possibile risalire alla forza esercitata sulla ruota.
Il wheel rate (rapporto ruota-molla in italiano) è definito come:
Il wheel rate indica la rigidità che la molla avrebbe se fosse applicata a centro ruota.
Essendo questa condizione impossibile da realizzare (per motivi di spazio) si viene a creare una leva che riduce l’effetto finale che la molla ha sulla ruota. Il rapporto ruota-molla in pratica si manifesta come una riduzione dell’energia che l’ammortizzatore deve smaltire.
Questo fattore è svantaggioso in quanto costringe l’ammortizzatore, in condizioni di basso carico, a lavorare nella zona ad esso intrinsecamente più sfavorevole, ovvero quello attorno alla statica.
E’ qui che un ammortizzatore tipo Öhlins a bassa pressione può fare la differenza.
Geometrie “anti”
Sono particolari geometrie delle sospensioni tali da ridurre il beccheggio sia in accelerazione sia in frenata che realizzano questo effetto trasferendo parte dei carichi, che gravano sulle molle, sulle sospensioni e di conseguenza sul telaio.
Non sono quindi dei componenti da installare, ma delle caratteristiche.
Sull’asse anteriore si parla di antidive ed antilift (in frenata ed in accelerazione rispettivamente) e di antirise ed antisquat sull’asse posteriore (rispettivamente in frenata ed in accelerazione).
Visto che è stato più volte citato, focalizziamoci per comodità sull’antilift ben sapendo che il discorso è analogo anche per gli altri tre effetti.
Come il nome stesso dice, questa geometria ha il compito di opporsi al sollevamento dell’asse anteriore in fase di accelerazione sottraendo parte delle forze create (e dirette verso l’alto) dall’ammortizzatore e trasferendole ai braccetti.
Anche in questo caso, non è conveniente esagerare in quanto una riduzione di carico eccessiva sull’ammortizzatore tende a farlo lavorare in zone poco favorevoli. D’altro canto però bisogna anche tener conto delle esigenze della gomma (tutt’altro che trascurabili come si è visto): un’eccessiva variazione di carico verticale (indotta da una geometria antilift quasi nulla) può far lavorare la gomma in condizioni poco opportune.
Le geometrie “anti” si quantificano in percentuale, e precisamente da 0% (tutto il carico sull’ammortizzatore) a 100% (ammortizzatore completamente scarico). I valori nella norma si aggirano dal 20% al 50% (prendeteli con le pinze perché le variabili in gioco potrebbero essere molte).
Riassumendo:
Essendo questa condizione impossibile da realizzare (per motivi di spazio) si viene a creare una leva che riduce l’effetto finale che la molla ha sulla ruota. Il rapporto ruota-molla in pratica si manifesta come una riduzione dell’energia che l’ammortizzatore deve smaltire.
Questo fattore è svantaggioso in quanto costringe l’ammortizzatore, in condizioni di basso carico, a lavorare nella zona ad esso intrinsecamente più sfavorevole, ovvero quello attorno alla statica.
E’ qui che un ammortizzatore tipo Öhlins a bassa pressione può fare la differenza.
Geometrie “anti”
Sono particolari geometrie delle sospensioni tali da ridurre il beccheggio sia in accelerazione sia in frenata che realizzano questo effetto trasferendo parte dei carichi, che gravano sulle molle, sulle sospensioni e di conseguenza sul telaio.
Non sono quindi dei componenti da installare, ma delle caratteristiche.
Sull’asse anteriore si parla di antidive ed antilift (in frenata ed in accelerazione rispettivamente) e di antirise ed antisquat sull’asse posteriore (rispettivamente in frenata ed in accelerazione).
Visto che è stato più volte citato, focalizziamoci per comodità sull’antilift ben sapendo che il discorso è analogo anche per gli altri tre effetti.
Come il nome stesso dice, questa geometria ha il compito di opporsi al sollevamento dell’asse anteriore in fase di accelerazione sottraendo parte delle forze create (e dirette verso l’alto) dall’ammortizzatore e trasferendole ai braccetti.
Anche in questo caso, non è conveniente esagerare in quanto una riduzione di carico eccessiva sull’ammortizzatore tende a farlo lavorare in zone poco favorevoli. D’altro canto però bisogna anche tener conto delle esigenze della gomma (tutt’altro che trascurabili come si è visto): un’eccessiva variazione di carico verticale (indotta da una geometria antilift quasi nulla) può far lavorare la gomma in condizioni poco opportune.
Le geometrie “anti” si quantificano in percentuale, e precisamente da 0% (tutto il carico sull’ammortizzatore) a 100% (ammortizzatore completamente scarico). I valori nella norma si aggirano dal 20% al 50% (prendeteli con le pinze perché le variabili in gioco potrebbero essere molte).
Riassumendo:
