Momenti di Motorismo – Motore N5F Ford Escort RS Cosworth: Telaio

Rubrica: Momenti di Motorismo

Titolo o argomento: Brevi sfumature per gli appassionati di motori a combustione interna

Siamo finalmente arrivati a mostrare la parte inerente il telaio, essa effettivamente non c’entra nulla con il motore (o forse no?) e potevamo tranquillamente evitare di inserirla in questa rubrica, tuttavia il mio chiodo fisso consiste nel considerare il telaio più importante del motore al punto da richiedere una minore esasperazione di quest’ultimo se il primo è ben curato (nel caso di una preparazione) e ben strutturato (magari nel caso di un nuovo progetto).

Non servono a nulla tanti cavalli se non possono essere scaricati a terra e se destabilizzano il veicolo ogni qualvolta si “osa” un po’ di più nel tentativo di cercare di guadagnare qualcosina. In simili casi infatti la guida diventa oltremodo difficile e stressante, si sta sempre  in tensione quasi aspettando il prossimo errore da compensare e si affronta la guida con il perenne timore che un qualunque cambiamento delle condizioni (variazione della temperatura dei pneumatici, variazione di un carico a seguito del consumo di carburante, variazione della coppia motrice, variazioni del fondo stradale, variazioni di traiettorie, ecc.) possa amplificare gli effetti di tale errore portando addirittura ad una perdita totale di controllo.

Se mi concedete una breve digressione, apparentemente fuori tema, ricordo quando tre anni fa stavamo testando uno dei nostri primi prototipi di bicicletta elettrica ad elevate prestazioni. Ricordo che sulla versione SuperLight di Ralph DTE EBK l’anteriore si alleggeriva troppo e, tendendo al galleggiamento, rendeva pericolosi certi cambi di direzione in velocità. C’era il perenne rischio di perdere l’anteriore. Anche le frenate non sembravano convincenti, forse più per la suggestione, e mancava la fiducia nell’aprire il gas (acceleratore elettronico ride by wire) all’uscita dei tornanti o dal punto di corda in proiezione verso l’uscita della curva. Aumentare la potenza disponibile era per noi facilmente fattibile (e l’abbiamo fatto), così con badilate di gas nei rettilinei cercavamo di compensare quanto perso nell’uscita dalle curve. Ricorrevamo molto spesso anche ai pedali per dare “noi” in pedalata “l’assistenza” al motore elettrico ed aumentare l’accelerazione mandandolo in coppia massima prima (un motore elettrico disegnato per l’alta velocità, come un motore a combustione interna, perde qualcosina ai bassi). Il gioco è stato divertente finché il desiderio maggiore era più la scoperta, il testare, il capire, che la reale efficienza del progetto.

Appena assopita l’euforia è diventata viva più che mai la necessità di porre rimedio al problema della ciclistica e, pur capendo da dove potesse derivare il problema e come questo si potesse risolvere, siamo rimasti sorpresi da quanto abbiamo guadagnato una volta raggiunto il setting corretto. Non solo non occorreva più tutta la potenza e la coppia che prima richiedevamo all’uscita dalle curve (ottenendo così tra l’altro un enorme risparmio di energia, un aumento considerevole dell’autonomia nonché un importante contenimento delle temperature in gioco), ma entravamo molto più forte, scorrevamo tantissimo lungo le curve, aumentavamo gli angoli di piega, uscendo a velocità più elevate per il semplice motivo di aver aumentato la scorrevolezza e la solidità dell’anteriore. Dalla telemetria poi ci siamo anche accorti che in uscita spalancavamo quasi sempre il gas senza più parzializzarlo e che, solo con certi parametri del posteriore si rischiava una derapata che implicava una perdita. Le velocità in gioco erano decisamente più alte pur con un consumo energetico minore, il rischio di cadere inoltre si era praticamente azzerato. Il problema aveva origine negli angoli caratteristici della ciclistica e nella distribuzione dei carichi tra ruota anteriore e posteriore, una volta centrati quelli giusti ci è parso di guidare più una moto che una bici elettrica ad elevate prestazioni*.

Insomma, un mezzo che affronta una curva in modo stabile e bilanciato vanterà una scorrevolezza che gli permetterà di non perdere eccessiva velocità e di guadagnarne ulteriore, anche con azioni decise sul gas, senza che ciò comporti destabilizzazioni anomale. Il pilota, poi, sarà soggetto a minore stress e potrà guidare con maggiore concentrazione e minore sforzo fisico.

Tutte queste considerazioni i tecnici e gli ingegneri che operano nelle competizioni le conoscono benone, quelli resistenti a questa linea di pensiero sono più che altro i non addetti ai lavori i quali sovente, seppur profondamente appassionati, continuano con una certa ostinazione a ritenere prioritario il motore su tutto. Ma meno cavalli significa anche meno stress per gli organi, più affidabilità, più durata, più guidabilità, maggiori possibilità di conoscere il veicolo che si va a guidare e quindi più facilità nella scelta delle correzioni da operare (questo almeno nella fase iniziale). Si può invece iniziare ad incrementare la corposità dell’erogazione quando è ormai chiaro che tipo di telaio si ha, come funziona, come si regola e che intenzioni ha chi lo guiderà lungo le curve dei circuiti dedicati.

Continua…

*No, non abbiamo “snaturato” la bicicletta se è questo che può balenare alla mente leggendo.

Ringrazio per la preziosa collaborazione i miei amici e colleghi motoristi Giorgio e Peppe, nonché l’officina meccanica di precisione operante, da oltre 40 anni, nel campo delle rettifiche di motori stradali, da competizione ed industriali:

Ancona Rettifiche
S.s. 16 Adriatica Km 309,5
60027 Osimo (Ancona)
Tel: +39 071.710.82.10

Galleria fotografica

Le foto in basso raffigurano parte della componentistica installata sulla Ford Escort RS Cosworth della nostra rubrica ed alcune fasi della preparazione dell’avantreno e del retrotreno. L’hardware prevede tubi freno aeronautici, pinze freno maggiorate e con attacco radiale, ammortizzatori a gas regolabili, bracci delle sospensioni regolabili, silent block più rigidi, barre duomi anteriore e posteriore (non rappresentate in foto), distanziali e adattatori per le pinze radiali lavorati alle macchine utensili. Le ultime quattro foto, nello specifico, mostrano una vista d’insieme della componentistica installata all’avantreno ed al retrotreno.

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Tubi freno aeronautici Pinze freno maggiorate dotate di attacco radiale Ammortizzatore a gas e silent block Braccio sospensione regolabile Silent block Distanziale ruota e adattatore pinza lavorati alle macchine utensili Messa a punto dell'avantreno Ford Escort RS Cosworth - Meccanica in evidenza Ford Escort RS Cosworth - Preparazione retrotreno Ford Escort RS Cosworth - Preparazione retrotreno

Movimenti della scocca: rollio, beccheggio, imbardata.

Rubrica: Dinamica del veicolo

Titolo o argomento: Movimenti del veicolo attorno ai principali assi

L’interazione fra i vari gruppi sospensivi, ovvero tra le sospensioni indipendenti delle quattro ruote, genera una serie di moti della scocca rispetto alla ruote che sono di particolare interesse per la definizione del comportamento del veicolo.

I più importanti movimenti per la definizione del comportamento dinamico del veicolo sono il rollio, il beccheggio e l’imbardata.

Il rollio consiste in un trasferimento di peso (o di carico se vogliamo) trasversale del veicolo attorno all’asse longitudinale del veicolo stesso (vedi figura sotto). Questo fenomeno, come vedremo nei prossimi articoli, condiziona notevolmente la tenuta di strada di qualsiasi veicolo con alterazione degli angoli caratteristici (in particolar modo la campanatura o camber) fino a provocare gravi perdite di aderenza delle ruote con conseguente usura anomala e precoce delle stesse.

Il beccheggio è quel trasferimento di peso longitudinale con rotazione attorno all’asse trasversale del veicolo (vedi figura sotto). Si verifica prevalentemente in fase di accelerazione e frenata. Il beccheggio è legato al concetto di trasferimento di carico longitudinale che abbiamo trattato in appositi articoli (vedi i link correlati in basso).

Il moto di imbardata ovvero la rotazione attorno ad un asse verticale è una specie di sterzata che è legata all’aderenza dei pneumatici e alle dimensioni caratteristiche del veicolo: passo e carreggiata. Tutte le forze che tendono a muovere la scocca si realizzano perché i pneumatici a contatto con il terreno offrono delle reazioni vincolari analizzando le quali è possibile determinare i moti cui è sottoposta la scocca. Un parametro fondamentale per l’analisi dei moti è la posizione del baricentro.

Il pompaggio, ovvero l’oscillazione secondo un asse verticale mantenendo la scocca parallela al terreno, è un moto che si può considerare come un caso particolare di beccheggio (una sorta di beccheggio simmetrico).

Link correlati

Trasferimento di carico parte – 1
Trasferimento di carico parte – 2
Trasferimento di carico parte – 3
Trasferimento di carico parte – 4
Trasferimento di carico parte – 5

dinamica_veicolo_rollio_beccheggio_imbardata.jpg

Setup: Over Steering – Sovrasterzo

Quando si verifica? 

Si verifica nei veicoli a trazione posteriore (ma non solo) quando la velocità angolare (e quindi il numero di giri) delle ruote posteriori è maggiore di quelle anteriori. Più esattamente se lo sterzo è allineato abbiamo solo un pattinamento più o meno pronunciato al retrotreno. Al contrario se lo sterzo è anche minimamente angolato e viene dato più gas e quindi più potenza di quella che può essere scaricata a terra, allora la parte posteriore del veicolo tende a voler superare la parte anteriore. Naturalmente ciò non è possibile trattandosi di sistema solidale, perciò si innesca un meccanismo di rotazione del telaio (il cui angolo è deciso dalla sterzata) che può arrivare sino al testacoda completo. Ma come mai ho scritto “non solo” quando mi riferivo ai mezzi a trazione posteriore?

Anche nei mezzi a trazione anteriore possiamo avere un certo tipo di sovrasterzo, quest’ultimo però in questo caso non è un sovrasterzo di potenza bensì di rilascio (tipico degli incidenti la cui causa è spesso l’alta velocità). Cosa significa? Significa che se percorriamo una curva ad alta velocità con un veicolo a trazione anteriore questo tenderà ad andar fuori col muso solo nel momento dell’inserimento, infatti, se spaventati dall’eccessiva velocità lasciamo il gas, le ruote anteriori faranno da freno (freno motore), mentre le posteriori tenderanno a voler continuare il loro moto e, complice anche un notevole alleggerimento del posteriore dovuto al trasferimento di carico sull’anteriore, sentiremo il retro del veicolo scivolare via senza controllo e sovrasterzare di “rilascio” (nel senso di rilascio acceleratore).

Cosa si fa in questi casi? Sembra strano a molti, ma quando su una trazione anteriore parte il retrotreno in sovrasterzo di  rilascio, l’unica cosa da fare è dare gas gas gas… In tal modo l’anteriore non farà più da freno motore e per di più accelerando trasferirà i carichi al posteriore che recupererà aderenza.

Intimorisce dare ga con l’auto che parte dietro? L’istinto è quello di frenare? Tutto errato; intanto se ti intimorisce non metterti in queste condizioni quando guidi per strada e non hai gli spazi necessari per queste manovre. Secondo se non entri forte in curva e tieni il gas costante questo fenomeno non si verificherà.

E per finire tieni in ordine il tuo mezzo soprattutto per quanto riguarda freni gomme e sospensioni (con le posteriori scariche i mezzi a trazione anteriore si girano molto facilmente e costano la vita a molte peresone ogni anno). Sappi che molti incidenti si possono evitare semplicemente avendo cura di tenere in ordine l’auto e di non eccedere con la velocità imitando campioni che furbamente fanno certe cose solo in pista.