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Archive for the ‘Setup, Telemetria e Dinamica del veicolo’ Category

Sintesi semplificate inerenti la dinamica dei veicoli e la loro messa a punto con cenni di setup e sicurezza stradale.

Pneumatici specifici per biciclette elettriche (ebike)

Posted by Raffaele Berardi on 8 luglio 2014

Rubrica: Automotive alternativo

Titolo o argomento: Quando pneumatici speciali sono realmente utili

Ecco che con l’ingresso a pieno titolo delle biciclette elettriche nei pensieri degli italiani, iniziano a farsi strada (come al solito) chiacchiere geometricamente indefinite e variegate voci di corridoio. Perfetti estranei del settore si tramutano improvvisamente in mastri artigiani e iniziano a dispensare consigli non di rado privi di fondamenti.

Uno dei temi topici riguarda i pneumatici destinati all’impiego sulle bici elettriche. Senza ingombranti giri di parole sottolineo subito come i costruttori di pneumatici, per primi, ci tengano a sottolineare che “non” è assolutamente vero che una bicicletta elettrica a pedalata assistita (a norma di legge) necessiti di pneumatici speciali con particolari omologazioni. Anche le norme sulla circolazione stradale di tali biciclette non prevedono (nel momento in cui scrivo) particolari omologazioni.

Questo è subito spiegato dal fatto che, anche se molti non se ne saranno accorti, con una normale bicicletta da trekking, non è poi così difficile raggiungere i 50-60 km/h in discesa. Come fa quindi un pneumatico a reggere serenamente alle sollecitazioni imposte a simili velocità dalle vostre gambe, la vostra massa, quella del mezzo e la forza di gravità e poi non reggere improvvisamente a velocità fino a 3 volte più basse?
Sarà facile rendersi conto che non ha senso quindi pensare di dover montare pneumatici speciali su una bicicletta elettrica a norma di legge (25 km/h di Vmax, 250 Watt di potenza max, pedalata assistita).

Se poi si considera che nelle gare di Cross Country e, ancor peggio, di soft Down Hill, non è poi così difficile in gara buttarsi giù per una discesa a velocità prossime ai 70-80 km/h (e ne sono testimone diretto avendo gareggiato nel Cross Country, essendo amatore nel Down Hill e, in tutte le altre salse, pedalando praticamente da tutta la mia vita), ne vien da sé che un pneumatico normalissimo di una bici da competizione è in grado di reggere velocità, urti e dissesti senza particolari problemi. Ovviamente è logico che bisogna saper scegliere un pneumatico e conoscerne le caratteristiche tecniche; non sarà infatti un casuale pneumatico del centro commerciale a garantire la vostra sicurezza mentre sfrecciate giù da una montagna, macinate chilometri per strada o vi esibite in ardue manovre di freestyle.

Ma allora i pneumatici destinati alle biciclette elettriche e dotati di particolari omologazioni a cosa servono? E’ presto detto, finché pedalate su una bici a norma di legge dalle ridotte prestazioni e la ridotta autonomia, avrete una massa addizionale (rispetto alla bici normale) minore o uguale a quella di uno zaino scolastico. Uno zaino scolastico con qualche libro dietro la schiena non pregiudica la sicurezza di una bicicletta e ne converrete con me immagino. Se però la bici viene dotata di particolari Powertrain (vedasi il nostro Caso di studio circa la bici Ralph DTE EBK Endurance), anche nel caso questa sia destinata alla circolazione su strada, ovvero con prestazioni limitate ma autonomia estesa, e quindi portando con sé un carico supplementare di batterie, allora sarà necessario tenere conto delle sollecitazioni introdotte dalle ulteriori masse aggiunte ed adottare i pneumatici che garantiscano il maggior grado di sicurezza.

Stesso dicasi nel caso simile ma inverso in cui non siano ulteriori masse a gravare sul telaio ma prestazioni molto elevate. Allora sì che in tal caso risulterà d’obbligo (progettualmente parlando) ricorrere a pneumatici speciali, con carcasse in grado di sopportare maltrattamenti consistenti e dotati di omologazioni che ne attestino il grado d’impiego cui possono essere sottoposti.

Ovviamente simili biciclette possono essere usate solo in aree private, in montagna, in impieghi speciali e via discorrendo. Se però vengono omologate, targate e assicurate (casco obbligatorio), allora i pneumatici dotati di particolari omologazioni diventano obbligatori non più solo progettualmente bensì anche per il codice stradale. Pertanto, se vi trovate in una di queste tre ultime condizioni citate, solo in tal caso, dovreste iniziare a pensare a pneumatici speciali con omologazione ad esempio di tipo ECE-R75 (valida in tutta Europa) che certifica l’idoneità del prodotto fino a 50 km/h tenendo conto di carichi superiori a quelli sopportati da una bici normale.

pneumatici_per_ebike.jpg

Per biciclette elettriche a norma di legge non sono al momento previsti particolari prerequisiti/omologazioni
dei pneumatici. Al contrario è richiesta una particolare omologazione per le biciclette elettriche targate
capaci di raggiungere velocità superiori ai 25 km/h e non superiori ai 50 km/h. Infine su biciclette elettriche
come quelle che costruiamo noi per particolari applicazioni su qualunque tipo di percorso al di fuori
della strada, pneumatici dotati di particolari omologazioni non sono obbligatori ma assolutamente
necessari per la sicurezza.

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La rotazione del motore può indurre una sbandata in staccata?

Posted by Raffaele Berardi on 26 agosto 2013

Rubrica: Curiosità tecnica da corsa | Le domande dei lettori

Titolo o argomento: Se si stacca energicamente e si scalano repentinamente le marce, l’elevato regime di rotazione del motore può generare forze che inducono un testacoda?

Risponendo a: Stefano

Stefano scrive: Fra le numerose forze che agiscono sul veicolo (peso, forza centrifuga, forze di spinta delle ruote motrici, ecc…) debbono essere annoverate anche quelle indotte dalla rotazione del motore. Chiunque può facilmente rendersi conto che esse esistono, sol che esegua questo facile esperimento. Si prende una vettura con elevata potenza e motore longitudinale, ferma su un pavimento perfettamente piano. Si avvia il motore e si pone il cambio in folle. A questo punto si accelera fino a fondo corsa. La vettura compie un movimento di rollio. Tale rollio si manifesta secondo un senso di rotazione opposto rispetto a quello del motore. Tale effetto determina una compressione degli ammortizzatori e delle molle sul lato della vettura soggetto al caricamento ed un fenomeno opposto sull’altro lato. Di conseguenza si ha un movimento di tutte le sospensioni e, per effetto del movimento delle sospensioni, la variazione degli angoli assunti dal piano longitudinale delle ruote rispetto al pavimento. Immaginiamo adesso una vettura che procede lungo una traiettoria rettilinea su una strada piana. Ad un certo momento il pilota, sempre mantenendo lo sterzo dritto, frena con forza e scala le marce. Il fenomeno di cui sopra, ossia la variazione dell’angolazione del piano delle ruote anteriori, può determinare forze orientate lungo una direzione inclinata rispetto alla traiettoria rettilinea, tali da disallineare il corpo vettura rispetto alla sua traiettoria dritta e da indurre un testacoda? Ho formulato questa ipotesi in seguito all’osservazione di vari testacoda compiuti da vetture in fase di staccata, prima però che il pilota iniziasse a ruotare il volante. Infatti, il testacoda che avviene quando la vettura marcia lungo una traiettoria curvilinea, ha varie spiegazioni, ben note a tutti. Il fenomeno che ho descritto, invece, mi pare difficilmente spiegabile altrimenti.

Quando una vettura da corsa procede lungo un rettilineo a forte velocità e poi si appresta alla staccata ed all’ingresso in curva, alle volte può perdere il suo equilibrio ed entrare in testacoda (come si può osservare guardando le gare). Questo fenomeno però non è influenzato dalla rotazione del motore, bensì dai trasferimenti di carico o dalle differenze di motricità che possono innescarsi a seguito di vari fenomeni.

Un sobbalzo, difficilmente visibile tramite le telecamere, può portare ad una perdita di contatto di una o più ruote inducendo uno squilibrio considerevole che può terminare o meno in un testacoda a seconda di come il pilota sta agendo sui comandi. In altri casi è il pilota stesso a commettere l’errore, in un momento di particolare stress, frenando nel momento sbagliato (basta un decimo di secondo di ritardo) ed iniziando quindi la sterzata mentre la pressione sul freno è ancora troppo elevata. Il fenomeno può indurre un testacoda o una sbandata di diversa entità a seconda dei fattori in gioco (setup, trasferimenti di carico, forze agenti sul veicolo in quel dato istante, reazioni del pilota, risposta del veicolo) e del settore del tracciato (pendenze, asfalto, geometrie del percorso). L’angolo di sterzata, il carico presente su ogni pneumatico, il settaggio delle sospensioni e la presenza di eventuale sporco o imperfezioni sul tracciato giocano un ruolo determinante affinché un sobbalzo si trasformi in una sbandata o, nel peggiore dei casi, in un testacoda.

Quando la vettura è ferma al box e vengono impresse forti accelerazioni a folle si avvertono in effetti delle piccolissime variazioni dei valori rilevati dai giroscopi di bordo (collegati alla telemetria). Ovviamente le accelerazioni cui è soggetto il manovellismo con la vettura ferma in folle ai box sono maggiori rispetto a quelle subite dallo stesso in gara. Questo perchè con la vettura in folle il motore non è chiamato ad affrontare alcun carico (detto volgarmente, va a vuoto). Nonostante ciò tale fenomeno è di un’entità talmente contenuta che non può comportare significativi movimenti delle sospensioni. Per di più quando la vettura si muove in velocità il discorso cambia nettamente. Le forze che agiscono sul veicolo da corsa durante un rettilineo sono talmente elevate (effetto inerziale) che la rotazione del motore è considerata trascurabile.

I motori ad elevate prestazioni, ad esempio quelli da F1, sono oltremodo equilibrati fin dal principio grazie agli schemi scelti per la disposizione dei cilindri. Le forze di massa libere date dal moto alterno di bielle, pistoni e spinotti tenderanno ad annullare il loro effetto reciprocamente. Laddove un motore presenti invece degli squilibri importanti nella rotazione del suo manovellismo, viene dotato di contralberi di equilibratura che ne annullano, o riduco al minimo, gli effetti.

Se anche venisse rimosso un eventuale contralbero di equilibratura, gli squilibri indotti dal movimento delle masse alterne, e da quelle in pura rotazione, non riuscirebbero a provocare un testacoda in frenata per effetto della scalata. Se così fosse significherebbe che l’equilibrio della vettura è sempre e costantemente precario. Le masse in gioco nel manovellismo, nonostante siano fortemente accelerate in motori che raggiungono elevati regimi di rotazione, non hanno il potere di innescare un testacoda.

Il regime di rotazione può essere imputato come causa di un eventuale sbandata o, al limite, testacoda, solo per ragioni legate alla variazione repentina di coppia motrice disponibile alle ruote posteriori, ad esempio in caso di problemi connessi con la gestione elettronica (controllo di trazione, differenziale elettronico, azionamenti del cambio, antispin, torque vectoring brake, ecc.).

Quindi ricapitolando l’auto da corsa che apprestandosi all’ingresso in curva entra in testa coda può trovarsi in una simile situazione prevalentemente a causa di:

Trasferimenti di carico anomali difficilmente osservabili e valutabili in tv.
Una sconnessione sull’asfalto che produce importanti sobbalzi e perdita di aderenza.
Un’errata azione sui comandi da parte del pilota.
Una fascia di asfalto che offre differente grip alle ruote da un lato della vettura.
L’appoggio delle ruote, solo da un lato (anche solo per una piccola porzione) su erba o bagnato.
Problemi di gestione elettronica.

Sbandata in staccata

Nell’immagine una simulazione eseguita poggiando una minima porzione dei pneumatici del lato
destro del veicolo sull’erba mentre si agisce con vigore sui freni. Il medesimo fenomeno si verifica
anche a seguito di problemi di elettronica nella gestione della trasmissione o a causa della
presenza di sconnessioni sull’asfalto.

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Un foglio elettronico per il calcolo rapido dei rapporti del cambio su un simulatore di guida

Posted by Raffaele Berardi on 11 ottobre 2012

Rubrica: Le domande dei lettori | Curiosità della tecnica da corsa

Titolo o argomento: Su quali basi realizzare un foglio elettronico per il calcolo rapido dei rapporti del cambio su un simulatore di guida

Rispondendo a: Alessandro

Vorrei realizzare una tabella excel per il gear ratio inserendo magari i dati di potenza e coppia dell’auto in modo da ottimizzare velocemente i rapporti. Ho provato a settare i rapporti in base “all’orecchio” ma alla fin fine lo stesso risultato lo ottengo così:

Reset del cambio;
Aumento la marcia finale al max (tutto a dx);
Riduco al min consentito la vel. max (tutto asn);
Con la marcia finale imposto la velocità desiderata.

In pratica vorrei cercare di ottenere uno strumento che mi consenta di arrivare velocemente (tramite appunto una tabella excel dove inserire dei dati) a una base del gear ratio il più possibile vicino all’ottimizzazione per la tal macchina con la tal coppia/potenza. Un po’ come si fa credo nella realtà, arrivando nel tal circuito. Poi è ovvio che ci sarà la data curva dove allungare o accorciare per es. la 3a marcia ma ciò è un altro  problema. Ho visto che esistono miriadi di teorie e tabelle già fatte ma solitamente sono poco chiare (vedi file excel). Avete magari qualche consiglio su come potrei realizzarla per il mio simulatore? Inserendo non so, un parametro moltiplicatore o divisore… o magari sapreste indicarmi dove trovarne una semplice che faccia al caso mio?

Risposta

Capisco quali siano le tue intenzioni con il foglio di calcolo, tuttavia, in pista, più che sulla coppia/potenza, che comunque è importante/fondamentale in fase di prima progettazione del veicolo, si usa come base di riferimento la tipologia di curve dei diversi tracciati per affinare le performance del veicolo e adattarlo alle più varie esigenze. Quando si genera un gear ratio per una vettura, questo può avere una spaziatura uguale tra una marcia e l’altra oppure una variazione con crescita lineare o con crescita esponenziale della spaziatura, ed è sulla base di questa matematica che puoi impostare il tuo foglio elettronico.

Nonostante ciò il cambio che si otterrà verrà ulteriormente modificato per evitare ad esempio che un rapporto ci porti in prossimità della staccata per inserire poi la marcia successiva per un tempo inferiore ai 3 secondi. Simili situazioni si verificano spesso e sono da considerarsi errori madornali sia per il tempo perso per una cambiata inutile a salire (e a scendere) che per la perdita di velocità dovuta all’interruzione, seppur minima, della trazione.

Altro errore che si fa di frequente è quello di raggiungere la velocità massima al massimo dei giri, questa invece deve essere raggiunta quando il contagiri ha ancora del margine prima del limite, ciò aiuta nelle scie a non imballare il motore e permette di raggiungere meglio la velocità massima quando si è ancora nella zona crescente della curva di potenza. Sebbene all’orecchio il motore possa sembrare più lento, ci si accorge ben presto che si sta andando più forte (ovviamente è questione anche di esperienza e quindi di trovare le giuste proporzioni anche con il rapporto al ponte).

Altro fattore importante riguarda la coppia motrice, durante la percorrenza di una curva ci si può accorgere che la vettura tende a sottosterzare o a sovrasterzare, questo, quando si ha l’assoluta certezza di un setup equilibrato, può dipendere da un errato rapporto di trasmissione che non favorisce l’inserimento qualora non venga generato il corretto momento di imbardata. In ingresso curva il retrotreno deve manifestare una leggera tendenza ad anticipare l’avantreno (ma proprio leggera). In uscita ciò non deve accadere e, anzi, la vettura deve risultare leggermente sottosterzante al fine di permettere al pilota di aprire tutto il gas quanto prima.

Se nel momento in cui si sta per uscire dalla curva, il rapporto del cambio utilizzato tiene il motore nei pressi del picco di coppia massima, la vettura potrebbe risultare inguidabile, al contrario, superata la coppia massima, la coppia motrice tenderà a calare e sarà più facile spalancare (ragione per cui chi prende le chicane con esitazione rischia di più di sbandare rispetto a chi le prende a giri elevati con una coppia motrice che certo non salirà ma, al contrario, sarà in calo).

La distanza tra un rapporto e l’altro non deve implicare grandi salti del numero di giri ma nemmeno salti troppo brevi che possono dare la sensazione di un’accelerazione più violenta che però si traduce in una velocità di punta minore e in una apparentemente paradossale fatica ad accelerare.

Per avere la certezza che il cambio ottenuto sia valido, bisogna effettuare dei test di accelerazione scaricando tutte le marce e valutando in quali frangenti la vettura ha fatto più fatica, ovviamente va considerata l’influenza del carico aerodinamico che cresce al crescere della velocità, la superficie frontale del veicolo, la massa del veicolo, ecc.

Link correlati

Relazione tra velocità e rapporti del cambio
Rapportatura del cambio in un’auto da corsa

Spaziatura cambio costante  Spaziatura cambio lineare Spaziatura cambio esponenziale

Spaziatura del cambio da sinistra verso destra rispettivamente: costante, lineare, esponenziale.

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Vantaggi e svantaggi della trazione integrale sui veicoli sportivi

Posted by Raffaele Berardi on 19 dicembre 2011

Rubrica: Curiosità della tecnica

Titolo o argomento: La trazione integrale sulle vetture ad elevate prestazioni

Un ingegnere di Lamborghini Automobili S.p.A., che ho avuto modo di incontrare di recente, con una sintesi che non poteva essere più “superleggera”, mi ha detto: “una vettura supersportiva a trazione posteriore avente una dose massiccia di cavalli, in accelerazione è come un animale il cui sangue va tutto nelle zampe posteriori… le anteriori ovviamente gli formicolano e non lavorano”. Ciò significa che, durante violente accelerazioni, il contributo delle ruote anteriori è di notevole importanza per ottenere un’importante stabilità ed una trazione senza eguali. Ovviamente una trasmissione a trazione integrale ha un ingombro (che influisce abbondantemente sullo studio del telaio, del motore e del cambio), un peso maggiore (che influisce sulle prestazioni e sui consumi) e maggiori perdite organiche (maggiori attriti). I fattori vanno messi sui piatti della bilancia per scegliere la direzione da seguire.

leopardo_500px.jpg

Il ghepardo non potrebbe mai accelerare da 0 a 100 km/h in 3,5 secondi senza
la sua particolare struttura e senza le sue lunghe e nervose “quattro” zampe.
Image’s copyright: AL Harrington Photography

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Interpretare le prestazioni del differenziale tramite la telemetria

Posted by Raffaele Berardi on 25 giugno 2011

Rubrica: Telemetria

Titolo o argomento: Analisi delle prestazioni del differenziale aperto/autobloccante nelle più severe condizioni

Nell’immagine in basso vediamo una schermata divisa in due parti: in alto viene visualizzata la velocità di rotazione della ruota motrice sinistra (esterna alla curva) e, in basso, viene visualizzata la velocità di rotazione della ruota motrice destra (interna alla curva). Lateralmente è possibile osservare la legenda (il grafico in blu fa riferimento alla vettura a trazione posteriore dotata di differenziale autobloccante tarato al 25% in potenza e con un precarico di 290Nm, mentre il grafico in verde fa riferimento allo stesso veicolo dotato però di differenziale aperto) e la mappa del punto in cui si trova il veicolo rispetto all’intero tracciato e rispetto alla curva che sta percorrendo.

La vettura si trova nella fase in cui il pilota inizia ad agire sul gas per proiettarsi fuori dalla curva. Gli effetti del rollio e del trasferimento di carico laterale della vettura sono ancora evidenti, infatti la ruota motrice interna alla curva ha un carico insufficiente ed inizia a pattinare.

Sul differenziale aperto questo pattinamento causa un’interruzione di coppia motrice anche sulla ruota esterna alla curva (vedi l’articolo sui differenziali aperti). In una fase così delicata questo fenomeno comporta un pericoloso squilibrio del mezzo. La telemetria rileva perfettamente il fenomeno e lo ripropone sotto forma di grafico (in verde) ove sono evidenziati 4 picchi irregolari di velocità di rotazione della ruota motrice interna alla curva e, al contrario, valori bassissimi di velocità di rotazione della ruota esterna alla curva la quale non è in grado di trasmettere coppia motrice se non nei brevi intervalli in cui la ruota motrice interna alla curva recupera un minimo di aderenza per poi riperderla.

Sul differenziale autobloccante (grafico in blu) il bloccaggio in potenza al 25% è già sufficiente ad eliminare i notevoli picchi di velocità di rotazione della ruota interna alla curva (questo può farci trarre diverse altre conclusioni sul resto dell’assetto del veicolo ma queste verranno omesse per semplicità). Essendo rimasto tutto l’assetto invariato (eccezion fatta per il differenziale), sulla ruota motrice interna alla curva il carico è il medesimo del precedente esempio, tuttavia tale ruota slitta decisamente meno e la ruota motrice esterna alla curva è così in grado di trasmettere una maggiore coppia motrice che si traduce anche in una maggiore velocità di rotazione e maggiore equilibrio della vettura. Questa maggiore velocità di rotazione, della ruota motrice esterna alla curva, si evince soprattutto laddove (nel riquadro in alto dell’immagine) il grafico in blu sovrasta il grafico in verde.

L’adozione di un differenziale autobloccante (in questo caso tarato con bloccaggio in potenza al 25% e 290Nm di precarico) permette pertanto di ridurre la perdita di tempo che si ha nell’affrontare l’uscita di curva con le ruote motrici che non sono in grado di trasmettere la coppia necessaria. Difficilmente troverete un’automobile a trazione posteriore che non sia dotata di differenziale autobloccante. L’esempio del differenziale aperto non è quindi da attribuirsi a casi reali ma ben chiarifica comportamenti interessanti da osservare.

Maggiori approfondimenti alla sezione “Setting” della pagina “Motorsport“.

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Interpretare le prestazioni del differenziale autobloccante tramite la telemetria

Telemetria - Confronto differenziale aperto con differenziale autobloccante

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Come agiscono le forze su un differenziale autobloccante?

Posted by Raffaele Berardi on 4 maggio 2011

Rubrica: I padroni della coppia

Titolo o argomento: Forze agenti sui mozzi di ancoraggio di un differenziale autobloccante

La coppia trasmessa dal pignone conico alla corona conica (e quindi al differenziale), viene poi trasmessa ai mozzi di ancoraggio (o anelli di pressione) tramite quattro scanalature in cui sono alloggiati gli alberini portasatellite (vedi l’articolo esplicativo: Come funziona un differenziale autobloccante). Questo provoca la rotazione della scatola del differenziale e dei mozzi di ancoraggio (o anelli di pressione) in modo solidale.

La coppia è ulteriormente trasmessa dai mozzi di ancoraggio (o anelli di pressione) agli alberini portasatellite. Questi hanno un profilo con taglio a V complementare alle rampe presenti sui mozzi di ancoraggio. Il contatto tra l’albero portasatellite ed i mozzi di ancoraggio (o anelli di pressione) genera la forza F che si oppone alla direzione di rotazione (vedi immagine). Si genera inoltre un carico P (pari al prodotto della forza F per la cotangente dell’angolo teta, ovvero: P=F·cotθ) in direzione assiale che viene applicato sulla rampa del mozzo di ancoraggio. Tale carico aziona la frizione a lamelle e quest’ultima ha il compito di rendere limitata la differenza di rotazione dei due semiassi e quindi delle due ruote.

La forza F è trasmessa attraverso il satellite al planetario come in un normale differenziale aperto, mentre la forza (o carico) P aziona la frizione multidisco. Questo carico genera l’attrito tra i dischi condotti, i dischi conduttori ed i dischi frizione.

Maggiori approfondimenti alla sezione “Setting” della pagina “Motori“.

Forze funzionamento differenziale autobloccante Forze funzionamento differenziale autobloccante - Effetto amplificato

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Carico trasversale di un pneumatico

Posted by Raffaele Berardi on 15 aprile 2011

Rubrica: Dinamica del veicolo

Titolo o argomento: Carico trasversale di un pneumatico o Cornering stiffness

Il carico verticale che agisce su un pneumatico è in stretta relazione con la deriva del pneumatico stesso (articolo “Deriva di un pneumatico”), il rapporto che ne scaturisce si chiama “Carico trasversale disponibile” o “Cornering stiffness”. Esso può essere rappresentato su un piano cartesiano nel quale possono essere distinti tre particolari settori. Inizialmente il rapporto tra carico verticale e angolo di deriva è costante ovvero quando aumenta il carico verticale, aumenta in maniera proporzionale anche l’angolo di deriva. Passato un determinato limite, invece, la retta del “carico trasversale” si trasforma in una curva dove si evince che con lievi variazioni di “carico” si verificano importanti variazioni di “angolo di deriva”. Nell’ultimo tratto tale curva si interrompe bruscamente, questo ad indicare che il pneumatico ha perso aderenza, sta slittando ed il carico non è sufficiente per il recupero del grip.

Relazione tra carico verticale e angolo di deriva pneumatico

Questi tre settori evidenziati differiscono a seconda che ci troviamo davanti ad un pneumatico stradale normale, ad un pneumatico sportivo ad elevate prestazioni o ad un pneumatico slick puramente da pista. Nel pneumatico stradale la perdita di aderenza si raggiunge con gradualità rendendo la guida intuitiva anche ai neofiti. Un pneumatico ad alte prestazioni è in grado di raggiungere un carico trasversale superiore con un deriva leggermente inferiore rispetto ad un pneumatico normale. Infine un pneumatico slick vanta la possibilità di raggiungere un carico trasversale piuttosto importante con una crescita costante e con una deriva piuttosto limitata ma con lo svantaggio che la perdita di aderenza avviene in modo netto e senza alcun preavviso. Una sorta di on-off difficile da digerire.

Confronto carico trasversale nei pneumatici stradali, sportivi e slick

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Effetti della taratura delle molle: carico (rigidezza) e precarico

Posted by Raffaele Berardi on 3 marzo 2011

Rubrica: Il setup che fa impazzire –  livello medio

Titolo o argomento: Effetti della regolazione delle molle nella realtà e su un simulatore

La regolazione del precarico implica una variazione di altezza del veicolo? E la variazione della rigidezza (carico)? Se desiderate ottenere subito una risposta a queste domande, ebbene le risposte sono: sì, la regolazione del precarico implica una variazione di altezza del veicolo. No la regolazione della rigidezza (carico) non implica una variazione di altezza del veicolo nella realtà ma solo su taluni simulatori di guida per la semplificazione di alcuni modelli fisici/matematici. Se desiderate sapere il perchè potete proseguire nella lettura.

Iniziamo da una frequente convinzione errata: non è vero che variando il precarico di una molla  non deve variare l’altezza della vettura/moto. Non è altrettanto vero che variando il precarico si vari il carico della molla. Carico e precarico sono due cose distinte.

Il carico della molla dipende dal diametro della stessa, dal diametro del filo con cui è realizzata la spirale, dal numero di spire di cui è costituita la molla e, ovviamente, dal materiale con cui è realizzata.

Il precarico non dipende dai fattori appena citati mentre, come dice la parola stessa, indica di quanto avete pre-caricato in condizioni iniziali la vostra molla. Ovvero quanto del carico che può reggere la molla è stato già applicato su di essa.

Se abbiamo ad esempio una molla con un carico (o rigidezza) di 100 kg/cm e se su di essa facciamo gravare una massa di 100 kg, tale molla si abbasserà di 1 cm. Se facciamo gravare su di essa una massa di 200 kg, tale molla si abbasserà di 2 cm e così via fino alla completa compressione e inefficacia del dispositivo.

Nel caso in cui l’ammortizzatore in questione sia dotato di ghiera di regolazione del precarico, noi possiamo agire sulla suddetta ghiera avvitandola verso la molla. Se comprimiamo la molla di 1 cm della sua lunghezza, con una taratura di 100kg/cm, avremo 100 kg di precarico. L’ammortizzatore tenderà ed estendersi (e quindi il veicolo tenderà a sollevarsi).

Se un veicolo (dotato di ammortizzatori con carico da 100 kg/cm) ad esempio ha una massa di 400 Kg e scarica ipoteticamente 100 kg esatti per ogni ruota allora, in condizioni normali, una volta tirato giù dal ponte dell’officina e appoggiato a terra, si abbasserà di 1 cm. Se invece i suoi ammortizzatori sono regolati con un precarico di 100 kg, quando questo verrà appoggiato a terra non si abbasserà del centimetro in questione ma, in condizioni statiche, manterrà lo stesso assetto che possiede da sollevato. Ciò perchè la molla non riceve una spinta tale da comprimerla e non deve quindi assorbire nulla. La forza di contatto passa quindi in modo diretto dal telaio al suolo e dal suolo al telaio senza che la molla faccia una piega. Diverso invece sarà il discorso (per ovvi motivi) nel momento in cui il veicolo inizierà a muoversi e a subire urti provenienti dalle irregolarità dell’asfalto o nel caso in cui semplicemente salga a bordo un pilota o venga fatto il pieno di carburante…

Ma sui simulatori…

Talvolta ci si chiede: “Allora come mai sui simulatori di guida commerciali (basati su una fisica tutto sommato vicina alla realtà) variando il carico degli ammortizzatori (e non il precarico) varia l’altezza della vettura simulata?” Ebbene il simulatore si limita a fornire risposte matematiche agli imput inseriti. Se su un dato veicolo di massa pari (ad esempio) a 1000 kg sono montati 4 ammortizzatori con 4 molle di un dato carico, variando il valore del carico, il simulatore non riprogetterà l’intera molla (diametri, spire, materiali, ecc…) ma si limiterà ad offrire una risposta matematica delle reazioni che si oppongono al peso del veicolo. Ne viene da sé che se si hanno inizialmente 4 molle da 250 kg/cm il veicolo (di massa pari a 1000 kg) si abbasserà di un centimentro ma se aumentiamo sul simulatore la taratura delle suddette molle il veicolo tenderà a sollevarsi perchè matematicamente occorre una massa maggiore per comprimere molle di un carico (o rigidezza) maggiore.

Mentre sui simulatori ogni parametro è regolabile con dei cursori, nella realtà possiamo regolare  in modo analogico: precarico, frenatura in compressione e frenatura in estensione. Per il carico delle molle, invece, siamo costretti a smontare l’ammortizzatore ed a sostituire la molla in uso con un’altra di diverso carico (o rigidezza). Questo implica che si può ordinare ad una azienda una molla che abbia una determinata lunghezza, numero di spire, diametro del corpo, diametro del filo, materiale…

In conclusione se quello che cerchiamo è solo la regolazione dell’altezza, si agisce solitamente sul precarico mentre se quello che cerchiamo è una diversa resa della molla si agisce sul carico e si variano quindi i parametri della molla sopra indicati.

Maggiori approfondimenti alla sezione “Setting” della pagina “Motori“.

regolazione precarico molla auto moto

Avvitando la ghiera (C) verso la molla, l’interasse (AB) aumenta.

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Assale bloccato – Differenziale bloccato al 100%

Posted by Raffaele Berardi on 21 febbraio 2011

Rubrica: Il setup che fa impazzire – livello base

Titolo o argomento: Effeti del totale bloccaggio del differenziale o della sua assenza

Quando guidiamo un kart, abbiamo l’assale posteriore rigido. Questo significa che per inserire il mezzo in curva alle basse velocità dobbiamo impostare la traiettoria molto vivacemente agendo sul volante con dei colpetti. Ciò fa sì che il kart abbia quel leggero sovrasterzo che, con minor fatica, lo fa inserire. Inoltre è evidente come da fermo, durante le piccole manovre a spinta, si opponga assolutamente a percorrere leggere curve per parcheggiarlo ad esempio. Al contrario, alle alte velocità, il rapporto tra l’inserimento di un kart e la sua stabilità è più che ottimo anche se la ruota interna alla curva è forzatamente obbligata a girare di più di quanto dovrebbe. Entrambe le ruote posteriori hanno la stessa coppia motrice, entrambe girano allo stesso numero di giri ed entrambe lavorano allo stesso modo durante l’inserimento del kart nella curva. La ruota interna alla curva però si oppone all’inserimento del mezzo e tenta di far allargare la traiettoria al veicolo. D’altro canto se una ruota si solleva da terra, l’altra, continua a trasmettere la massima coppia motrice a terra. Ma perchè? Come abbiamo detto l’assale posteriore è rigido e quindi privo di differenziale.

Vi è la possibilità di raggiungere bloccaggi del 100% anche su normali (si fa per dire) automobili sportive mediante l’adozione di particolari autobloccanti muniti di un comando (talvolta idraulico, talvolta pneumatico, talvolta puramente meccanico) il quale permette, una volta fermato il veicolo, di bloccare il differenziale. In alternativa vi sono appositi differenziali bloccati atti a sostituire gli originali (vedi figura). Tale obiettivo viene inseguito prevalentemente in casi quali particolari gare in salita, autocross, o nella sempre più nota specialità del drifting.

Maggiori approfondimenti alla sezione “Setting” della pagina “Motori“.

differenziale bloccato

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