Asse di inerzia

Rubrica: Dinamica del veicolo
Titolo o argomento: L’asse di inerzia o meglio la curva che congiunge i baricentri

L’asse longitudinale d’inerzia è quella retta che congiunge i baricentri delle parti anteriori e posteriori del veicolo. In realtà l’asse d’inerzia è una curva congiungente tutti i baricentri delle sezioni elementari, ottenute dividendo il veicolo con una serie di piani verticali ed ortogonali al suo asse longitudinale.  La condizione ideale per la tenuta di strada è la coincidenza dell’asse di rollio  con l’asse di inerzia, condizione assai difficile da realizzare in pratica, per cui durante la progettazione del vicolo si cerca la disposizione più opportuna dei carichi (disposizione che influisce sull’asse d’inerzia) e la miglior scelta sul sistema sospensivo (che influisce sull’asse del rollio) per cercare di avvicinarli il più possibile. La posizione relativa influisce molto dal passaggio da marcia rettilinea a quella di accelerazione e decelerazione in particolare modo in curva. In generale tanto più lontani si trovano i due assi tanto peggiore è il comportamento all’ingresso in curva, inoltre tanto più alto sarà l’asse d’inerzia tanto maggiori saranno i trasferimenti di carico e l’entità dell’angolo di rollio.

dinamica_veicolo_asse_di_inerzia.gif

Rollio

Rubrica: Dinamica del veicolo
Titolo o argomento: Trasferimento di carico trasversale, il rollio.

Il rollio è il movimento che maggiormente condiziona la tenuta di un veicolo. Il trasferimento di peso può avvenire, infatti, oltre che in senso longitudinale (denominato “beccheggio” – argomento trattato nell’articolo: Trasferimenti di carico parte 3) anche in senso trasversale. Il rollio è il movimento che viene a prodursi in un veicolo dotato di sospensioni il quale,  effettuando una curva, diventa soggetto alla forza centrifuga.

Essa, agendo principalmente sulla massa sospesa del veicolo, lo inclina nel senso opposto a quello del centro della curva. Gli effetti del rollio sono negativi: se si sposta la massa sospesa si modificherà nello spazio la posizione degli ancoraggi (di ruote e sospensioni) e pertanto si modificheranno tutti gli angoli caratteristici (in particolar modo la campanatura). Il risultato è quello di far lavorare le gomme con degli angoli che non sono quelli previsti in fase di progetto.

Un’altra componente negativa legata al rollio della massa sospesa è che, agendo tramite i mezzi elastici presenti nelle sospensioni, si trasferisce il peso dell’auto dalla parte interna sulle ruote esterne alla curva. Questi trasferimenti di carico sono di entità tanto maggiore quanto maggiori sono le forze che li generano, quanto maggiore è il peso del veicolo, quanto più alta è la posizione del baricentro e quanto minore è la larghezza della carreggiata. Di seguito la relazione che esprime il trasferimento di carico trasversale:

F = (a Mh) / L

Dove:
F è il trasferimento di peso trasversale in N
a è l’accelerazione in m/s2
h è l’altezza del baricentro in m
M massa del veicolo in Kg
L lunghezza della carreggiata in m

dinamica_veicolo_rollio.jpg

I vettori semitrasparenti in verdino sono molto maggiori sulle
ruote esterne alla curva; sintomo che la vettura simulata ha
subìto un rollio piuttosto elevato.

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