Forze di carico della molla

Il messaggio di oggi per quanto riguarda gli assetti e' il seguente:


ci sono vari parametri da seguire per la costruzione della molla e le case costruttrici devono seguirle scrupolosamente per poter mandare nel mercato un veicolo affidabile, prima di tutto, e confortevole poi.
Ti accenno pochi parametri giusto per approfondire meglio la conoscenza delle molle che hai nella tua auto.
Ci sono due forze che interessano la molla e sono la taratura (o in inglese spring rate) e quella della sospensione detta forza a terra (o wheel rate).
La taratura della molla e' la forza o il carico necessario per inflettere la molla di una certa lunghezza, e di solito e' espressa in Kg/cm o N/m.
Mentre il wheel rate e' la forza necessaria per alzare la ruota di una certa misura,caricando, attraverso il sistema della sospensione composto da leve di vario genere, la molla.

Molle dure

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d'altra parte non bisogna eccedere nella maniera opposta altrimenti si arriverebbe a non avere alcun mezzo elastico fra sospensione e carrozzeria con l'unico risultato di avere al posto di un'autovettura un grande go-kart.
Si capisce quindi questa immediata scelta dei costruttori di scegliere delle molle tendenti al duro, accennandoti solo in minima parte su come vengono scelte e tarate a seconda del veicolo e su che campo di utilizzo verra' adibita.
Infatti le molle di un'auto di confoto e magari di lunghi viaggi non potra' assomigliare ad una usata su un'auto dedicata a un personale piu' corsaiolo e con esigenze di tipo diverse.

Molle morbide

Il messaggio di oggi per quanto riguarda gli assetti e' il seguente:


teoricamente la soluzione migliore in un autoveicolo sarebbe quella di avere una escursione molto elevata onde la ruota possa mantenere il contatto con il terreno in ogni circostanza.
Per arrivare a questo sarebbero necessarie delle molle molto morbide con l'effetto che non saresti in grado di guidare a causa dell'esagerato molleggio, peraltro invece ti sentiresti molto piu' a tuo agio e piu' sicuro con delle molle rigide.
Le molle morbide inoltre aumenterebbe il rollio e il beccheggio, che te ne parlero' piu' avanti, con il risultato che ti renderebbe problematico se devi fare due manovre in rapida successione.
Immagina se dovresti affrontare due curve in velocita' sostenuta, effettuata la prima la seconda non riusciresti a farla a causa della carrozzeria tutta spostata dall'altra parte con la possibilita' di perdere aderenza a causa del carico sulle
ruote interne e poco su quelle esterne, o la possibilita' di capottare l'auto a seguito di un eccessivo rollio da una parte all'altra.

Le molle

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le molle sono cosi' presenti in molti veicoli per vari motivi quali la facile progettazione, taratura e in caso di rottura anche la sostituzione.
La molla si puo' considerare una barra di torsione sviluppata su se stessa, cosicche' puo' essere raggiunta una grande lunghezza, sfruttando proprio il principio della torsione che si verifica nel filo, provocata dalla flessione in senso longitudinale
nella molla.

Sistemi elastici

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ti ho parlato che basta spero di gomme, pneumatici e di tutto cio' che gli riguarda ed ora vorrei passare ad un altro componente che riguarda gli assetti e che e' di fondamentale importanza ai fini della buona guidabilita' della vettura.
Ti parlero' di quei sistemi elastici che servono ad assorbire il carico delle asperita' stradali e delle curva, frenate ed accelerazioni che si sviluppa durante la guida.
Sistemi elastici perche' nel corso degli anni sono passati molti modelli di assorbimento del carico partendo dalle balestre che si usavano ancora con le carrozze dei cavalli ai sistemi a controllo elettronico o a controllo di tipo elettroidraulico.
Non sto qui a passare tutti questi modelli perche' sarebbe infinito e quindi mi soffermo a parlare del sistema a molla che e' presente nella grande maggioranza delle vetture.

Temperatura del pneumatico

Il messaggio di oggi per quanto riguarda gli assetti e' il seguente:


ultimo fattore e' la temperatura di lavoro del pneumatico.
Essa viene originata dal'attrito volvente che ovviamente si traduce in un incremento della temperatura e come ti ho gia' detto dalle deformazioni che si originano all'interno del pneumatico.
Se e' troppo bassa, la gomma componente il pneumatico non riesce a far presa sul terreno e l'efficienza ai fini della tenuta di strada sara' grandemente ridotta.
Se la temperatura e' troppo alta, i componenti la gomma si sfalderanno troppo in fretta, le catene molecolari si sbricioleranno impedendo una sicura presa sul terreno ed arrivando quindi ad una rapida degradazione, con possibile perdita del battistrada e distruzione del pneumatico stesso.
Questo lo puoi vedere soprattutto sui pneumatici da gara, ma su quelli stradali non si arriva mai a temperature alte, neanche in estate e percorrendo molta strada.

Dimensione del cerchio

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il terzo fattore e' la dimensione del cerchio sul quale e' montato il pneumatico.
Ogni pneumatico necessita, onde mantenere un buon appoggio a terra, una giusta relazione fra gomma e cerchio.
Se la larghezza su cui lo monti e' troppo stretta ovviamente il pneumatico non potra', una volta gonfiato, che assumere la caratteristica forma a ciambella, riducendo cosi' l'impronta di contatto con il terreno.
Se invece e' troppo largo, puoi avere differenti risultati a seconda della pressione di gonfiaggio, ma tutti decisamente negativi.
Se la pressione di gonfiaggio e' bassa la faccia del battistrada rimane orizzontale, esistono pero' serie probabilita' che in curva il pneumatico non rimanga ancorato al cerchio e si sposti su di esso portando immediatamente pressione.
Se alzi la pressione, la forma che il pneumatico assume, e' pari ad un semicerchio, le spalle del pneumatico non lavorano ed oltre a perdere in aderenza per la ridotta impronta con il terreno, perdi lo slip-angle, che non puo' essere presente visto che non puoi avere torsione della gomma.
Tutte le case forniscono la misura massima e minima del disco su cui puo' venire montato ogni pneumatico, e' da tenere presente che alla misura piu' grande corrisponderanno minori deformazioni e quindi minore slip-angle con ovvi risultati.

Deriva da pressione

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se hai dubbi comunque ricordati che e' meglio una pressione alta che bassa.
Questo perche' se il pneumatico e' gonfiato poco si riscaldera' molto piu' in fretta e troppo poiche' torcendosi continuamente i suoi componenti sfregano fra loro arrivando ad un rapido degrado.
Un pnumatico sottogonfiato avra' una deriva molto alta, potendo distorcersi molto, gonfiandolo molto, esso si deformera' meno e pertanto avra' una deriva bassa, dovendo stare attenti alla possibile perdita di grip con il terreno che avverra' in maniera repentina.
Per questi motivi non si altera mai la pressine se non come ultima risorsa.
Il secondo fattore e' il camber con cui lavora la ruota che pero' te ne parlero' piu' avanti in maniera piu' approfondita.

Pressione di gonfiaggio

Il messaggio di oggi per quanto riguarda gli assetti e' il seguente:


il primo fattore che tratto e' la pressione di gonfiaggio del pneumatico.
Se mettiamo a rapporto la pressione di gonfiaggio ed il grip vediamo che con pressioni basse ed alte il grip e' basso, mentre con la pressione ottimale il grip e' il massimo che quel pneumatico puo' dare.
Questo perche' con pressioni basse la gomma si distorce non riuscendo ad appoggiare l'intero battistrada a terra.
Man mano che aumenti la pressione il battistrada si distende completamente arrivando alla massima impronta con il terreno e quindi con il massimo grip.
Aumentando ancora si avra' che il pneumatico comincera' a far pancia in mezzo perdendo una certa parte di contetto con il terreno e quindi l'aderenza verra' a mancare.

Fattori che influenzano il grip

Il messaggio di oggi per quanto riguarda gli assetti e' il seguente:


posso dirti che ci sono diversi fattori che possono avere un'influenza sul grip massimo ottenibile da una gomma ed automaticamente influenzano la tenuta di strada ed il comportamento del tuo mezzo.
Questi fattori devono essere ricercati sperimentalmente ed una volta ottimizzati non puoi cambiarli poiche' essi debbono rimanere costanti essendo il massimo ottenibile per quel pneumatico.
Essi sono la pressione di gonfiaggio della gomma, il camber con il quale lavora, la larghezza del cerchio sul quale e' montato il pneumatico e la sua temperatura ottimale.
Ti faro' vedere cosi' che come si variano questi fattori in negativo si avra' il veicolo inguidabile e pericoloso.

Carico trasversale

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esiste una precisa relazione fra il carico verticale applicato sul pneumatico e l'angolo di deriva che esso viene ad assumere e si puo' dire che alle normali velocita' di guida il rapporto rimane costante, ovvero al raddoppiare del carico, raddoppia anche lo slip-angle.
Il rapporto che si crea fra carico verticale e l'angolo di deriva assunto dal pneumatico, viene chiamato carico trasversale disponibile, che in inglese e' detto "cornerig stiffness" o "cornering force".
Se si dovesse rappresentare in un grafico posso dirti che mentre aumenta il carico verticale, aumenta in proporzione anche l'angolo di deriva, dopodiche' la linea che rapresenta il carico trasversale disponibile si trasforma in una curva che sale sempre meno, ed ad un certo punto essa tende a scendere ed alla fine si interrompe bruscamente.
Cio' vuol dire che l'angolo poi rimane costante, significando che in quel momento la gomma ha iniziato a slittare e che non esiste carico sufficiente a farle riprendere il grip.

Slittamento

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e' importante quindi che tu capisca che senza questa deriva, se il pneumatico fosse completamente rigido, tu che stai alla guida non sapresti mai come si comporta il veicolo, passeresti in maniera cosi' repentina dalla tenuta allo slittamento, anche alle basse velocita', che nessuno, e soprattutto un pilota con un' auto da competizione, sarebbe in grado di guidarlo.
Nessun veicolo potrebbe andare veloce, perche' nnon gli sarebbe in grado di guidarlo.
Anche le gomme piu' rigide e piu' basse, sebbene sembri incredibile, hanno uno slip-angle che, sebbene ridotto, e' sempre nell'ordine di 2 o 3 gradi, mentre per un normale pneumatico stradale esso puo' arrivare anche a 7 o 8 gradi.

Slip-angle

Il messaggio di oggi per quanto riguarda gli assetti e' il seguente:

questa ulteriore deformazione della gomma fa si che fra la direzione in cui punta la ruota e la direzine assunta dall'impronta esercitata dal pneumatico a terra venga a crearsi un certo angolo.
Questo angolo si chiama "angolo di deriva" o in inglese "slip angle".
L'effetto generale e' quello che inseriti in una curva devi effettuare una correzione onde mantenere la traiettoria voluta, specialmente alle alte velocita', anche in veicoli tendenzialmente neutri.
Questo angolo ha un ruolo importantissimo nel comportamento della vettura e sebbene nella guida normale sia quasi inavvertibile, esso si dimostra molto evidente nella guida portata al limite, con l'effetto che a seconda che si produca davanti o dietro, obbliga il veicolo a quello che normalmente e' chiamato sotto o sovrasterzo.

Forze laterali

Il messaggio di oggi per quanto riguarda gli assetti e' il seguente:


Quando inserisci il veicolo in una curva, il pneumatico viene sottoposto alla forza centrifuga, la quale tenderebbe a far riassumere una traiettoria rettilinea all'auto se questa forza non potesse essere scaricata a terra.
Il mezzo attraverso il quale scarichi la forza e' il pneumatico sul quale viene esercitata a livello del terreno una forza uguale e contraria che viene cosi' a contrapporsi a quella superiore.
Il pneumatico, soggetto a queste due forze, e' nel frattempo soggetto anche al movimento lungo la curva e cosi' abbiamo un altro vettore di forza che va ad aggiungersi agli altri ed il risultato, oltre che a essere una deformazione laterale, e' anche una torsione della gomma.

Deformazione del pneumatico

Il messaggio di oggi per quanto riguarda gli assetti e' il seguente:


dopo tutte queste riflessioni sul pneumatico capisci che, sottoposto a delle forze esercitate dalla vettura ed anche ancorandosi al terreno, il pneumatico subisce delle deformazioni che e' essenziale capire perche' da esse dipende
tutta la teoria e la pratica degli assetti.
In condizione di stare fermo, il pneumatico montato sulla vettura, tende a disporsi in una figura tipo rettangolare, a seguito del carico gravante su di esso, assumendo un leggero ingrossamento sui fianchi.
Se metti in movimento il veicolo, il pneumatico subisce una deformazione lungo il perimetro esterno della sua carcassa a causa della forza centrifuga, assumendo una sezione di tipo ovale e producendo sul terreno una impronta piu' allungata e leggermente piu' ristretta.

Mescola tenera

Il messaggio di oggi per quanto riguarda gli assetti e' il seguente:


Allargando il pneumatico, avendo un carico minore per unita' di superficie, riduciamo la possibilita' che cio' avvenga.
Qindi se la mescola rimane la stessa arriveresti ben presto ad una perdita di aderenza proprio perche'
il carico unitario per superficie sarebbe troppo basso.
Man mano che allarghi il pneumatico la sua mescola deve essere piu' morbida e tale da garantire un'aderenza piu' alta anche se il carico e' piu' basso.
Basta che prendi una gomma da gara come uno slik e ti aggorgerai che la puoi incidere con un'unghia da quanto e'sofficie la pasta che la compone.

Impronta col terreno

Il messaggio di oggi per quanto riguarda gli assetti e' il seguente:

il grip fra gomma e terreno puo' essere incrementato aumentando la superficie di contatto fra i due corpi, cosi' seppure abbassiamo il carico per unita' di superficie, aumentiamo l'impronta fra i due mezzi.
Diminuendo il carico unitario per unita' di superficie, a parita' di mescola, non avremo teoricamente alcun guadagno, perche' abbiamo solo ripartito lo stesso carico su una superficie maggiore.Il vantaggio e' solo in condizioni estreme, quando accelerazioni, frenate o curve effettuate al limite, esercitiamo un grip
superiore a quello tollerato e provochiamo quella scia nera sull'asfalto dovuta alla rottura dei legami molecolari che uniscono i componenti del pneumatico.

grip

Il messaggio di oggi per quanto riguarda gli assetti e' il seguente:

come ti dicevo allora piu' e' alto il coeficiente di attrito, piu' e' alta l'aderenza a terra e ti parlo quindi di
quello che in inglese viene definito "grip".
Il grip ti e' necessario in curva, ma anche in accelerazione e in frenata ed e' espresso nell' identico modo, solo
con una forza applicata in maniera diversa.
Naturalmente in un pneumatico stradale hai un grip che si aggira a circa 0.6, cio' significa che per 100 Kg applicati sopra la ruota, la gomma ne riesce a scaricare 60 Kg.
Questo valore e' abbastanza intuitivo perche' dipende, come ti dicevo in precedenza, del fondo e della mescola
usata per quel pneumatico.
Per i pneumatici racing infatti puoi arrivare ad un indice molto superiore, di circa 1.8 superando la soglia normale
di 1, sconfinando negli adesivi.

Aderenza a terra

Il messaggio di oggi per quanto riguarda gli assetti e' il seguente:


capisci che piu' riesci ad avere la massima impronta a terra del pneumatico, piu' riesci ad avere la massima
tenuta di strada.
Tutto dipende dall'attrito o per meglio dire dal coeficiente di attrito.
Quest'ultimo e' definito con un numero risultante dalla divisione fra lo sforzo che serve per spostare un corpo
di un certo peso su una certa superficie.
Devi notare bene che la forza necessaria per arrivare allo slittamento del pneumatico deve essere elevata,
ma poi il mantenerlo in quello stato risulta molto difficoltoso ed e' per questa ragione che quando la macchina parte in sbandata risulta molto difficile riprendere il controllo.
E' possibile riprendere il controllo solo scendendo di velocita o assecondando con lo sterzo il fenomeno, portando le ruote a girare alla stessa velocita'assunta dalla sbandata, recuperando la presa con il terreno.

Gomme

Il messaggio di oggi per quanto riguarda gli assetti e' il seguente:

comincio con il parlarti delle gomme essendo queste le dirette interessate al terreno e dalle quali poi dipendono tutti i vari fattori riguardanti le sospensioni e quindi gli assetti.
Gomme che pero' posso definire meglio come pneumatici.
Pneumatici di varie forme, grandezze, mescole e adatti alle varie situazioni che la vettura puo' trovarsi.
Si parla quindi di un organo molto importante e studiato nei minimi dettagli per poi calcolare i vari angoli delle sospensioni.
Praticamente tutto quello che sta al di sopra della ruota e' calcolato per mantenere il pneumatico ad un certo angolo rispetto al terreno onde avere piu' battistrada a contatto con il manto stradale, contrastando le varie forze che tentano di opporsi a questa situazione.

Introduzione

Il messaggio di oggi per quanto riguarda gli assetti e' il seguente:

ho iniziato a creare questo blog per la mia grande passione per i motori
e per gli assetti delle autovetture. Voglio metterti a conoscenza queste mie esperienze affinche' tu possa comprendere
e capire questo vasto mondo ed anche poter scambiare opinioni e punti di vista.
Spero di esserti di aiuto e di riuscire a spiegarmi in maniera il piu' semplice possibile e farti comprendere che poi gli assetti
non sono poi cosi' difficili da studiare ed eventualmente elaborare.
Cominciando posso dire che con il termine assetti si intende la correlazione che esiste fra ruota, sospensione, sterzo e scocca .
Vedrai che importanza hanno questi elementi meccanici per il buon comportamento in strada dell'autovettura e capiremo che
variando, alterando o sostituendo questi pezzi il comportamento dell'auto cambiera' migliorando o peggiorando.