Riporto in una posizione specifica il tema in oggetto sorto nell'ambito della discussione sulla sportività di civic diesel e civic benzina e parto riprendendo quanto scrissi già nel "vecchio" forum, nel maggio dello scorso anno, in risposta ad alcune considerazioni che erano sorte nella stanza BMW sul comportamento sottosterzante di alcune trazioni posteriori, ed in risposta al pregiatissimo e carissimo Mauro65 (adesso, se non erro, mauro965) che colgo l'occasione per salutare.
Il tema è complesso, assai ampio ed articolato e necessita di ulteriori approfondimenti.
"Ciao, Mauro. Non è molto intuitivo capire una
situazione che fonda la sua consistenza su principi dinamici piuttosto
complessi e poco valutabili "ad occhio". Cercherò di
esemplificare, anche se, ripeto, è tutt'altro che semplice.
Un sistema come
una vettura deve la sua capacità di mantenere la traiettoria impostata alle
reazioni vincolari che si attuano attraverso le ruote. Il piano di appoggio
reagisce alle spinte generate dal movimento del corpo vettura trasmettendo
alla medesima delle reazioni. Queste reazioni vanno a compensare le spinte
e se c'è l'equilibrio, ovvero viene mantenuta la traiettoria, si può
ragionevolmente affermare che sussiste l'equilibrio tra le prime e le
seconde. Maggiori sono le sollecitazioni che il corpo vettura trasmette al
vincolo e maggiore sarà la difficoltà con cui il dispositivo di contatto
(nella fattispecie, le gomme) potrà trasmettere le relative reazioni.
Ecco,
più è rigido un assale, maggiori saranno queste sollecitazioni a parità
delle altre condizioni. Infatti, al momento che viene impostata una curva
si generano delle azioni trasversali che devono essere compensate nelle
modalità sommariamente indicate più sopra. Lo sviluppo di queste azioni non
è immediato ma passano da un valore circa pari a zero quando la vettura
marcia dritta al valore massimo che coincide con la massima reazione
vincolare di tipo radente che può sviluppare la gommatura. Se la macchina
"rolla", tra il momento in cui si inizia a sterzare ed il momento
in cui queste sollecitazioni giungono al loro valore massimo intercorre un
certo periodo di tempo. Più il rollio è accentuato, maggiore è questo
tempo; minore è il rollio, minore è questo tempo. Durante questo periodo,
si assiste ad un trasferimento di carico che si attua variando l'entità del
medesimo da una situazione di sostanziale equilibrio tra ruota interna e
ruota esterna alla curva fino ad un deciso sbilanciamento che vede quella
esterna decisamente più caricata rispetto all'altra. (continua)
Se la barra antirollio è molto rigida, il tempo di "coricamento"
laterale della vettura è minore proprio perchè l'entità del coricamento
medesimo è inferiore e così il tempo in cui si attua la variazione
dell'entità delle reazioni di appoggio tra ruota interna ed esterna è assai
inferiore. La vettura ha una certa massa e quindi una certa inerzia;
pertanto, per smorzare la sua tipica rotazione laterale (su di un piano
ortogonale al senso di marcia) in concomitanza di una curva devono essere
applicate delle forze. Maggiore è la rapidità con cui tale rotazione viene
smorzata, maggiore dovrà essere l'entità delle forze in gioco. Queste forze
vengono trasmesse alla scocca dalle sospensioni; ma a queste vengono
impresse dal sistema mozzo-cerchio-pneumatico. A queste, a loro volta,
vengono sollecitate dalla reazione vincolare del piano di appoggio
(usualmente, la strada).
Ecco, utilizzare una barra antirollio di elevata
rigidezza torsionale fa aumentare l'entità di queste forze, proprio perchè
l'angolo di rollio è minore e quindi maggiore l'entità dello smorzamento.
E' chiaro che maggiori sono queste forze, maggiori dovranno essere le
reazioni vincolari che dovranno essere trasmesse dal suolo alla vettura;
maggiori saranno pertanto le probabilità che il vincolo (ovvero la gomma)
arrivi al limite della sua potenzialità funzionale. E quindi al limite
della sua aderenza.
A questo punto occorre allargare il concetto ed
immaginare tale situazione sui due assi della vettura. L'asse più rigido in
senso torsionale, ovvero che in corrispondenza del medesimo la scocca tenda
a ruotare meno (sempre rispetto ad un piano ortogonale al senso di marcia,
in cui la retta che coincide con la direzione di avanzamento intersechi
tale piano perpendicolarmente), trasmetterà sollecitazioni maggiori al
terreno e questo reagirà con forze di entità maggiore. Queste devono
trasmettersi attraverso le coperture (che stanno tra strada e vettura) e da
queste alla scocca mediante i dispositivi sopra citati. (continua)
La reazione vincolare che si oppone alla forza che attuerebbe la perdita
di traiettoria è più grande tanto più grande è la massa di pertinenza di
ciascun assale. Tale forza (centripeta la reazione, centrifuga l'azione) è
infatti data da una relazione che la esprime, fra l'altro, come
direttamente proporzionale alla massa. Quindi, su un assale su cui insiste
più aggravio ponderale, questa reazione dovrà essere maggiore per garantire
l'equilibrio. Ecco che si opterà per una barra antirollio più rigida per
evitare eccessivo coricamento, ovvero eccessivo rollio. Ed ecco perchè di
norma sulle comuni vetture la barra antirollio anteriore è decisamente più
rigida rispetto a quella posteriore che, anzi, talvolta non viene neppure
messa. La gran parte delle vetture medie, infatti, sono delle "tutto
avanti", ovvero con motore e trasmissione anteriori e quindi con un
deciso sbilanciamento su questo asse. Se però l'entità della rigidezza
torsionale viene posta maggiore del dovuto, si otterrà che l'assale tenderà
a mettere in crisi i dispositivi di vincolo (l'aderenza delle gomme); da
qui il comportamento sottosterzante di una vettura se l'assale più rigido
in senso torsionale è quello anteriore. Da un lato la maggiore entità delle
reazioni vincolari (dovute all'attrito radente) sarà in parte garantita dal
maggior peso (l'attrito è infatti direttamente proporzionale alla forza
premente che sancisce il contatto tra due corpi, nella fattispecie la
strada e la gomma), dall'altro l'entità delle azioni della vettura sulla
strada viene enfatizzata se la barra antirollio è molto rigida, per i
motivi sommariamente accennati più sopra. Un buon equilibrio tra le
rigidezze torsionali fornite ai due assali mediante le barre antirollio in
relazione alla percentuale di entità ponderale complessiva della vettura
sottopone la scocca a minore sollecitazione di torsione, proprio perchè
questa verrebbe in tal caso sollecitata a torsione in corrispondenza delle
estremità anteriore e posteriore in misura proporzionata ed omogenea. Non
solo, ma in questo caso i due assali sarebbero coinvolti in maniera più
equa nel lavoro complessivo di mantenere la vettura in traiettoria. E
quindi, dividendosi il lavoro equamente, si "stancano" meno;
fatta ad sempio "dieci" la reattività complessiva del sistema e
"5" la reattività di ciascun asse se fossero esattamente
equilibrate, se uno dei due arriva a "5" mentre l'altro è ancora
a "3", il collasso avverrà quando la reattività del sistema si
trova complessivamente al valore "8". Ok?
(continua)
Mi preme sottolineare, per chiarezza, che le barre antirollio sono in
genere dotate di rigidezza torsionale assimilabile ad un ordine di
grandezza superiore a quello caratteristico delle molle. Da qui, l'enorme
importanza delle barre e soprattutto della loro giusta calibrazione e la
grande influenza di questi dispositivi sull'equilibrio dell'assetto.
Variarne una anche di poco sotto il profilo della rigidezza torsionale
determina una considerevolissima variazione, in positivo o in negativo, sul
comportamento della vettura.
Nel caso si specie, quindi, per ottenere un
comportamento maggiormente sottosterzante basta porre, a parità delle altre
condizioni, una barra più rigida all'anteriore o anche una meno rigida al
posteriore. Non so se mi sono spiegato... In questo ultimo caso, però
(barra posteriore meno rigida), il rollio sarà ovviamente più accentuato.
La sensazione alla guida conseguente all'adozione di barre più rigide è
senza dubbio migliore, grazie alla maggiore reattività garantita dalla più
alta entità delle forze in gioco; al contempo, i limiti di aderenza vengono
raggiunti in modo più repentino, proprio per i motivi indicati sopra.
Minore gradualità, maggiore reattività; guida più immediata ma minore
percezione dell'approssimarsi dei limiti di aderenza.
Il tema è complesso, assai ampio ed articolato e necessita di ulteriori approfondimenti.
"Ciao, Mauro. Non è molto intuitivo capire una
situazione che fonda la sua consistenza su principi dinamici piuttosto
complessi e poco valutabili "ad occhio". Cercherò di
esemplificare, anche se, ripeto, è tutt'altro che semplice.
Un sistema come
una vettura deve la sua capacità di mantenere la traiettoria impostata alle
reazioni vincolari che si attuano attraverso le ruote. Il piano di appoggio
reagisce alle spinte generate dal movimento del corpo vettura trasmettendo
alla medesima delle reazioni. Queste reazioni vanno a compensare le spinte
e se c'è l'equilibrio, ovvero viene mantenuta la traiettoria, si può
ragionevolmente affermare che sussiste l'equilibrio tra le prime e le
seconde. Maggiori sono le sollecitazioni che il corpo vettura trasmette al
vincolo e maggiore sarà la difficoltà con cui il dispositivo di contatto
(nella fattispecie, le gomme) potrà trasmettere le relative reazioni.
Ecco,
più è rigido un assale, maggiori saranno queste sollecitazioni a parità
delle altre condizioni. Infatti, al momento che viene impostata una curva
si generano delle azioni trasversali che devono essere compensate nelle
modalità sommariamente indicate più sopra. Lo sviluppo di queste azioni non
è immediato ma passano da un valore circa pari a zero quando la vettura
marcia dritta al valore massimo che coincide con la massima reazione
vincolare di tipo radente che può sviluppare la gommatura. Se la macchina
"rolla", tra il momento in cui si inizia a sterzare ed il momento
in cui queste sollecitazioni giungono al loro valore massimo intercorre un
certo periodo di tempo. Più il rollio è accentuato, maggiore è questo
tempo; minore è il rollio, minore è questo tempo. Durante questo periodo,
si assiste ad un trasferimento di carico che si attua variando l'entità del
medesimo da una situazione di sostanziale equilibrio tra ruota interna e
ruota esterna alla curva fino ad un deciso sbilanciamento che vede quella
esterna decisamente più caricata rispetto all'altra. (continua)
Se la barra antirollio è molto rigida, il tempo di "coricamento"
laterale della vettura è minore proprio perchè l'entità del coricamento
medesimo è inferiore e così il tempo in cui si attua la variazione
dell'entità delle reazioni di appoggio tra ruota interna ed esterna è assai
inferiore. La vettura ha una certa massa e quindi una certa inerzia;
pertanto, per smorzare la sua tipica rotazione laterale (su di un piano
ortogonale al senso di marcia) in concomitanza di una curva devono essere
applicate delle forze. Maggiore è la rapidità con cui tale rotazione viene
smorzata, maggiore dovrà essere l'entità delle forze in gioco. Queste forze
vengono trasmesse alla scocca dalle sospensioni; ma a queste vengono
impresse dal sistema mozzo-cerchio-pneumatico. A queste, a loro volta,
vengono sollecitate dalla reazione vincolare del piano di appoggio
(usualmente, la strada).
Ecco, utilizzare una barra antirollio di elevata
rigidezza torsionale fa aumentare l'entità di queste forze, proprio perchè
l'angolo di rollio è minore e quindi maggiore l'entità dello smorzamento.
E' chiaro che maggiori sono queste forze, maggiori dovranno essere le
reazioni vincolari che dovranno essere trasmesse dal suolo alla vettura;
maggiori saranno pertanto le probabilità che il vincolo (ovvero la gomma)
arrivi al limite della sua potenzialità funzionale. E quindi al limite
della sua aderenza.
A questo punto occorre allargare il concetto ed
immaginare tale situazione sui due assi della vettura. L'asse più rigido in
senso torsionale, ovvero che in corrispondenza del medesimo la scocca tenda
a ruotare meno (sempre rispetto ad un piano ortogonale al senso di marcia,
in cui la retta che coincide con la direzione di avanzamento intersechi
tale piano perpendicolarmente), trasmetterà sollecitazioni maggiori al
terreno e questo reagirà con forze di entità maggiore. Queste devono
trasmettersi attraverso le coperture (che stanno tra strada e vettura) e da
queste alla scocca mediante i dispositivi sopra citati. (continua)
La reazione vincolare che si oppone alla forza che attuerebbe la perdita
di traiettoria è più grande tanto più grande è la massa di pertinenza di
ciascun assale. Tale forza (centripeta la reazione, centrifuga l'azione) è
infatti data da una relazione che la esprime, fra l'altro, come
direttamente proporzionale alla massa. Quindi, su un assale su cui insiste
più aggravio ponderale, questa reazione dovrà essere maggiore per garantire
l'equilibrio. Ecco che si opterà per una barra antirollio più rigida per
evitare eccessivo coricamento, ovvero eccessivo rollio. Ed ecco perchè di
norma sulle comuni vetture la barra antirollio anteriore è decisamente più
rigida rispetto a quella posteriore che, anzi, talvolta non viene neppure
messa. La gran parte delle vetture medie, infatti, sono delle "tutto
avanti", ovvero con motore e trasmissione anteriori e quindi con un
deciso sbilanciamento su questo asse. Se però l'entità della rigidezza
torsionale viene posta maggiore del dovuto, si otterrà che l'assale tenderà
a mettere in crisi i dispositivi di vincolo (l'aderenza delle gomme); da
qui il comportamento sottosterzante di una vettura se l'assale più rigido
in senso torsionale è quello anteriore. Da un lato la maggiore entità delle
reazioni vincolari (dovute all'attrito radente) sarà in parte garantita dal
maggior peso (l'attrito è infatti direttamente proporzionale alla forza
premente che sancisce il contatto tra due corpi, nella fattispecie la
strada e la gomma), dall'altro l'entità delle azioni della vettura sulla
strada viene enfatizzata se la barra antirollio è molto rigida, per i
motivi sommariamente accennati più sopra. Un buon equilibrio tra le
rigidezze torsionali fornite ai due assali mediante le barre antirollio in
relazione alla percentuale di entità ponderale complessiva della vettura
sottopone la scocca a minore sollecitazione di torsione, proprio perchè
questa verrebbe in tal caso sollecitata a torsione in corrispondenza delle
estremità anteriore e posteriore in misura proporzionata ed omogenea. Non
solo, ma in questo caso i due assali sarebbero coinvolti in maniera più
equa nel lavoro complessivo di mantenere la vettura in traiettoria. E
quindi, dividendosi il lavoro equamente, si "stancano" meno;
fatta ad sempio "dieci" la reattività complessiva del sistema e
"5" la reattività di ciascun asse se fossero esattamente
equilibrate, se uno dei due arriva a "5" mentre l'altro è ancora
a "3", il collasso avverrà quando la reattività del sistema si
trova complessivamente al valore "8". Ok?
(continua)
Mi preme sottolineare, per chiarezza, che le barre antirollio sono in
genere dotate di rigidezza torsionale assimilabile ad un ordine di
grandezza superiore a quello caratteristico delle molle. Da qui, l'enorme
importanza delle barre e soprattutto della loro giusta calibrazione e la
grande influenza di questi dispositivi sull'equilibrio dell'assetto.
Variarne una anche di poco sotto il profilo della rigidezza torsionale
determina una considerevolissima variazione, in positivo o in negativo, sul
comportamento della vettura.
Nel caso si specie, quindi, per ottenere un
comportamento maggiormente sottosterzante basta porre, a parità delle altre
condizioni, una barra più rigida all'anteriore o anche una meno rigida al
posteriore. Non so se mi sono spiegato... In questo ultimo caso, però
(barra posteriore meno rigida), il rollio sarà ovviamente più accentuato.
La sensazione alla guida conseguente all'adozione di barre più rigide è
senza dubbio migliore, grazie alla maggiore reattività garantita dalla più
alta entità delle forze in gioco; al contempo, i limiti di aderenza vengono
raggiunti in modo più repentino, proprio per i motivi indicati sopra.
Minore gradualità, maggiore reattività; guida più immediata ma minore
percezione dell'approssimarsi dei limiti di aderenza.
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