CORSIDIGUIDA.IT: LEZIONI DI TECNICA MOTOCICLISTICA – nozioni sulla dinamica della motocicletta – terza parte

 

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L’ing.Luigi Mitolo a Corsidiguida.it 

 

Continuano le nostre lezioni teoriche sul comportamento dinamico della moto con questa terza e ultima parte dedicata all’AVANCORSA e all’ANGOLO DI STERZO.

Più avanti tratteremo quest’argomento, sempre in collaborazione con l’Ing. Luigi Mitolo, autore di queste note, parlando due fattori chiave nella nostra guida sportiva: la frenata nonchè l’inserimento e percorrenza in curva.

L’AVANCORSA

L’avancorsa è definita come “la distanza tra il punto di contatto della ruota anteriore con il suolo e il punto di intersezione dell’asse dello sterzo sempre con il piano stradale”. Come l’interasse, è anch’esso un parametro fondamentale che influisce in maniera significativa sul comportamento dinamico della motocicletta e in particolare sulla stabilità in rettilineo e quindi sulla maneggevolezza della moto.

Per capire bene come influisca sulle caratteristiche dinamiche della motocicletta consideriamo la seguente figura:

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Nel caso in cui una perturbazione come una sconnessione della strada o un colpo di vento laterale agiscano sulla moto si avrebbe una rotazione, seppur impercettibile, dello sterzo. che comporterebbe un inevitabile strisciamento del pneumatico dal punto P a P’ con la conseguente generazione di una forza di attrito laterale, opposta al verso di strisciamento e parallela al piano stradale, che tenderebbe a riportare lo sterzo nella posizione di moto rettilineo. Si vedrà in seguito che maggiore è il valore dell’avancorsa, maggiore sarà la forza raddrizzante sullo sterzo.

Da questo si deduce abbastanza facilmente come elevati valori di avancorsa rendano il mezzo molto stabile su una strada dritta ma è anche vero che, così facendo, per poter curvare il pilota deve esercitare una forza al manubrio maggiore in quanto per ruotarlo deve vincere l’effetto raddrizzante dovuta all’avancorsa.

A voler essere rigorosi sarebbe più corretto parlare di momenti anziché forze. Per chi mastica un po’ di fisica, il momento è il prodotto di una forza “F” per un braccio “b” definito come la distanza tra la retta passante per la forza e l’asse intorno a cui ruota l’oggetto soggetto alla forza:

 

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Passando da un ambito puramente teorico a quello ben più interessante riferito alla motocicletta, almeno per i motociclisti, la forza in gioco e il relativo momento visti sopra generano un momento raddrizzante dovuto alla seguente equazione:
image008  dove image009 è l’avancorsa normale cioè la distanza tra il punto di contatto tra pneumatico e superficie stradale e l’asse di rotazione dello sterzo.

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Nella figura di sopra è evidenziata la rotazione dello sterzo che provoca lo strisciamento del pneumatico che a sua volta genera la forza laterale; tale forza moltiplicata per l’avancorsa normale dà vita ad un momento che si oppone alla rotazione dello sterzo che quindi tende a riportarlo nella posizione iniziale.

Generalmente l’avancorsa varia da 90 a 130mm a seconda della tipologia di moto. Come si può facilmente immaginare i valori più piccoli si riferiscono a motociclette in cui sono richieste grandi doti di maneggevolezza come le moto da trial o gli scooter di piccola e media cilindrata. I valori più elevati sono invece patrimonio delle moto dal carattere prettamente turistico dove invece sono richieste doti di grande stabilità in rettilineo anche con passeggero e bagagli a bordo.

In questa sede si sono considerati trascurabili il rollio della moto e l’inclinazione della ruota anteriore al variare dell’angolo di rotazione dello sterzo. L’introduzione di questi fattori avrebbe reso estremamente più complesso l’argomento senza fornire valore aggiunto allo scopo del presente lavoro.

L’ANGOLO D’INCLINAZIONE DELL’ASSE DI STERZO

L’angolo di inclinazione dell’asse di sterzo “ε” o più semplicemente “angolo di sterzo”, è l’angolo formato tra la retta parallela all’asse del cannotto di sterzo e la perpendicolare al piano stradale. Generalmente varia tra i 23 e 28 gradi. A titolo di esempio il Monster 1100 Evo ha il cannotto di sterzo inclinato di 24° così come l’Hypermotard, mentre la Diavel ha un angolo di 28°; la Multistrada e il 1198 si collocano nel mezzo rispettivamente con 25° e 25.5°. Unitamente al raggio della ruota anteriore e all’offset, cioè la misura del disassamento del perno ruota anteriore rispetto all’asse di rotazione dello sterzo, determina il valore dell’avancorsa. Quindi, a parità di raggio ruota anteriore, un determinato valore di avancorsa si può ottenere agendo indifferentemente sia sull’offset che sull’angolo di sterzo. In realtà ognuno di questi due parametri influisce in maniera differente sul comportamento della moto pertanto a parità di avancorsa è possibile avere comportamenti dinamici sostanzialmente diversi a seconda della combinazione scelta. Come quasi sempre accade, nella realtà le cose sono abbastanza più complesse di quanto si possa pensare e vediamo perché.

Consideriamo due piani: il primo è il piano di simmetria longitudinale della moto e solidale al gruppo telaio, motore, forcellone; il secondo è il piano contenente la ruota anteriore e ad essa vincolato.

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In condizioni di moto stazionario quindi con le ruote della moto perfettamente allineate (almeno teoricamente), i due piani sono tra loro sovrapposti e perpendicolari al piano stradale. Durante una curva però, il piano della ruota anteriore oltre a ruotare intorno all’asse dello sterzo inclinato dell’angolo “ε” rispetto alla perpendicolare alla superficie stradale ruoterà anche intorno all’asse di intersezione con il piano stradale di un angolo “β” risultando di fatto maggiormente inclinato rispetto al piano della moto. In generale si può affermare che “β” è direttamente proporzionale all’angolo di sterzo.

Abbiamo visto in precedenza che la forza laterale generata nel punto di contatto tra pneumatico e strada è, tra le altre cose, proporzionale allo spostamento laterale del punto di contatto rispetto alla superficie stradale. Ma tale forza è influenzata anche dal rollio del pneumatico e poiché abbiamo appena visto che all’aumentare dell’angolo di sterzo aumenta l’inclinazione della ruota “β”, cioè il rollio, si può affermare in prima approssimazione che al crescere dell’angolo di sterzo aumenta la forza laterale tra pneumatico e strada che se da un lato fa aumentare il momento raddrizzante, dall’altro permette alla moto di mantenere la traiettoria curvilinea più agevolmente. In realtà ci possono essere casi in cui il momento raddrizzante non aumenta con l’angolo di sterzo perché al crescere di quest’ultimo diminuisce l’avancorsa normale cioè il braccio della forza come evidenziato nella seguente figura:

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Supponendo di mantenere costante l’avancorsa, all’aumentare dell’angolo di sterzo diminuisce il valore dell’avancorsa normale pertanto, a parità di forza laterale, diminuisce il momento raddrizzante illustrato nel paragrafo precedente. Questo ci fa capire quindi che se da un lato l’incremento dell’angolo di sterzo potrebbe dare vantaggi in termini di percorrenza di curva, dall’altro potrebbe rendere la moto meno stabile in rettilineo se non si aumenta ad esempio l’avancorsa. Per trovare il giusto compromesso si deve chiamare in causa l’altro parametro che abbiamo visto all’inizio del paragrafo e cioè l’offset. Agendo su quest’ultimo, ad esempio, si è in grado di ottenere valori adeguati di avancorsa normale anche in caso di angoli si sterzo elevati.

Bene, sperando di essere, fin qui, stati utili al fine di una maggiore comprensione, almeno dal punto di vista teorico, di quanto l’assetto della nostra motocicletta influenzi non poco la nostra guida, ringraziamo l’ing. Luigi Mitolo per averci concesso la pubblicazione dei suoi articoli e vi diamo appuntamento con l’angolo della tecnica prossimamente sul nostro BLOG.

STAY TUNED: Corsidiguida.it è pronta per la stagione 2013 per vivere un anno pieno di emozioni in pista… ma sempre con il cervello bene acceso… e protetto!

WEB REPORTER: Massimo Bracchi

 

CORSIDIGUIDA.IT: LEZIONI DI TECNICA MOTOCICLISTICA – nozioni sulla dinamica della motocicletta – terza parteultima modifica: 2013-02-16T14:37:00+00:00da admin
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