La dinamica della moto

Le grandezze che definiscono il comportamento dinamico della moto Per cercare di capire come una motocicletta possa essere condotta su svariati tipi di percorsi, molte volte ci affidiamo al parere di amici che gi la possiedono o leggiamo sui giornali specializzati le impressioni di guida dei tester. Comprendere e ancor pi descrivere il comportamento dinamico di un veicolo non infatti cosa semplice, a causa delle molteplici variabili che lo influenzano. Vi sono ad esempio delle caratteristiche specifiche come quelle dei pneumatici e la regolazione delle sospensioni, che possono modificare in modo radicale le reazioni di una moto anche se condotta sul medesimo tracciato e dallo stesso pilota. Dunque per formulare un giudizio il pi oggettivo possibile indispensabile effettuare anche una analisi razionale di pochi ma significativi dati della ciclistica, definiti in sede di progetto.

Il peso, la sua distribuzione e il baricentro I primi tre valori di maggior importanza che devono essere esaminati con attenzione sono leffettivo peso del veicolo (il dichiarato difficilmente si avvicina a quello che la moto possiede quando normalmente utilizzata su strada), la sua distribuzione tra asse anteriore e posteriore e la posizione del baricentro (purtroppo in realt mai indicata). Possiamo brevemente citare per quale motivo la posizione del baricentro influisce notevolmente sul comportamento dinamico della moto. Su questo punto del veicolo si ipotizza infatti che siano concentrate le forze di inerzia e quella peso, ci significa che se ha una posizione alta e linterasse della moto piccolo (la distanza tra ruota anteriore e posteriore contenuta), lazione di ribaltamento durante la frenata o laccelerazione sar senza dubbio consistente. Questo il motivo per cui le moto costruite per i record di accelerazione (competizioni che si svolgono solo su circuiti rettilinei), sono molto lunghe e basse. Le moderne motociclette di serie sono invece caratterizzate da telai con interassi non eccessivi per rendere il veicolo pi maneggevole, mentre il forcellone tendenzialmente lungo per avere sempre una discreta corsa verticale della ruota posteriore, necessaria per contrastare gli effetti deleteri che le forze appena citate provocano sulla aderenza del pneumatico con lasfalto. Ovvio intuire che con questa impostazione ciclistica il baricentro notevolmente spostato in avanti, poich il gruppo motopropulsore deve essere posizionato verso lavantreno per permettere lavanzamento del fulcro del forcellone. Per ottenere queste particolari disposizioni dei componenti della moto, fondamentale raggiungere una ottima centralizzazione delle masse e cio la razionalizzazione di tutti i componenti in modo che possano essere integrati ed avvicinati il pi possibile. Oltre alla altezza del baricentro, importante valutare anche la ripartizione del peso della motocicletta tra asse anteriore e posteriore. Un carico elevato sulla ruota anteriore rende infatti difficoltoso il movimento del manubrio a bassa velocit o da fermi. Questo accade perch lattrito tra pneumatico ed asfalto elevato proprio a causa del peso che gravita su di esso. Un veicolo che ha questa caratteristica sar perci poco maneggevole nelle manovre e nel traffico cittadino, dove le velocit sono sempre modeste e i cambi di direzione molto

frequenti. Diversamente alle elevate andature, quando leffetto aerodinamico tende a sollevare lavantreno della moto, lelevato carico sulla ruota anteriore garantisce sempre un perfetto contatto tra pneumatico ed asfalto aumentando quindi la stabilit. Considerazioni esattamente opposte devono invece essere formulate se la ripartizione dei pesi sbilanciata verso il retrotreno. Occorre comunque osservare che la posizione assunta dal pilota e delleventuale passeggero, influenza in modo determinate le caratteristiche appena descritte, in relazione anche al tipo di moto che si sta considerando e dunque alla possibilit di movimento che la sella permette al pilota stesso.

Lavancorsa e linclinazione del cannotto Gli altri due parametri che fondamentale analizzare per avere una esatta indicazione sul comportamento dinamico che possiede una moto, sono lavancorsa e linclinazione del cannotto. Questultima determina langolo dellasse di sterzo attorno al quale ruota la forcella, rilevato rispetto alla verticale. Lavancorsa misurata in mm invece definita come la distanza del punto di intersezione dellasse dello sterzo con il terreno (dipende perci dalla inclinazione del cannotto), da quello ottenuto dal contatto della ruota anteriore sempre con il terreno (in prima approssimazione si pu supporre che sia dato dalla intersezione tra lasse verticale che passa per il perno della ruota e il suolo). Dalle definizioni appena enunciate possibile fare subito una considerazione: aumentando langolo di sterzo aumenta lavancorsa e viceversa. Per questo motivo su alcune moto sportive possibile registrare linclinazione dellasse stesso. E il caso ad esempio della Ducati 999 che ha un valore modificabile tra i 23 30 e i 24 30, ottenendo col primo una avancorsa di 91 mm che aumenta a 97 mm col secondo. Anche se a prima vista le definizioni fino ad ora date possono sembrare complicate, sufficiente osservare limmagine con la quale possibile descriverle geometricamente per capire immediatamente come vengono determinate e il loro preciso significato. Inoltre senza pretendere di approfondire eccessivamente concetti troppo complessi, importante osservare che lavancorsa determina il braccio tramite il quale si generano le coppie che agiscono sullo sterzo, a causa delle forze laterali che sono presenti nel punto di contatto tra pneumatico ed asfalto. Queste coppie sono quelle che tendono a raddrizzare la ruota anteriore, contribuendo a mantenere in equilibrio la moto durante il suo movimento rettilineo e sono alla origine delleffetto che viene chiamato raddrizzante. Dunque in prima approssimazione si pu affermare che il veicolo possiede un elevato effetto raddrizzante se lavancorsa assume un discreto valore. In tal caso la moto molto stabile direzionalmente e cio lo sterzo tende a riallinearsi immediatamente nel caso in cui la ruota incontri una asperit del terreno o venga azionato in modo involontario il manubrio. Questa caratteristica del comportamento dinamico del veicolo assolutamente da preferire se si percorrono tratti veloci (autostrade), mentre non agevola la guida su percorsi misti (strade di montagna), dove necessario modificare la traiettoria in modo veloce e senza eccessiva fatica. Il progettista definisce perci il valore di avancorsa, a seconda che la moto sia sportiva, da fuori strada, o turistica, privilegiando un comportamento pi reattivo o pi stabile. Molte volte comunque

necessario raggiungere un compromesso, per poter garantire una guida soddisfacente su qualsiasi percorso.

Tre modi per agire sul comportamento dinamico della moto Lavancorsa e perci il comportamento dinamico della moto, pu essere variata entro certi limiti sostanzialmente in tre modi diversi. Come gi accennato modificando langolo di sterzo quando la costruzione del cannotto rende possibile la sua regolazione. In alternativa possibile agire sullaltezza dellavantreno o del retrotreno (e cio sullassetto del veicolo). Questo pu essere fatto tramite il precarico delle molle della sospensione anteriore e posteriore, o modificando la posizione dei leveraggi e degli attacchi dellammortizzatore posteriore e quella degli steli della forcella, facendoli scorrere nelle due piastre di sterzo che li sostengono. Ovviamente quando si alza il retrotreno o si abbassa lavantreno (la moto in posizione picchiata e cio si inclina in avanti), la quota dellavancorsa diminuisce. Il contrario accade se si abbassa il retrotreno o si alza lavantreno (la moto in posizione cabrata e cio si corica sul posteriore). Anche il diametro della ruota anteriore ha un grande effetto sullavancorsa, che aumenta se il diametro stesso cresce modificando perci sensibilmente il comportamento dinamico del veicolo. Un terzo sistema che pu essere utilizzato per agire sullimportante parametro dellavantreno, consiste nel modificare loffset e cio la posizione del perno ruota rispetto allasse di sterzo. Tale posizione determinata dalle piastre che sostengono la forcella e da un particolare montaggio del perno ruota stesso, che in alcuni casi pu essere avanzato o arretrato rispetto gli steli. Aumentando questo parametro, che praticamente regolabile solo sulle moto da competizione, diminuisce lavancorsa, mentre facendolo diminuire lavancorsa cresce. La Ducati 749R progettata specificatamente per partecipare alle gare del mondiale SuperSport, un esempio di moto con il cannotto progettato appositamente per poter registrare sia langolo di sterzo che loffset (questa seconda regolazione in realt resa possibile solo sulla moto da competizione, anche se il modello omologato possiede gi la predisposizione per effettuarla).

Questo disegno mostra chiaramente alcuni dei parametri fondamentali della ciclistica di una moto. Lavancorsa determinata sul terreno dalla intersezione tra asse di sterzo e asse verticale passante per il perno ruota, linterasse e linclinazione del cannotto intimamente legata allavancorsa stessa.

Nel caso in cui il cannotto del telaio permetta la regolazione dellinclinazione dellasse dello sterzo, possibile intervenire anche sullavancorsa. Per luso in pista dove il manto asfaltato solitamente molto regolare e dunque non si hanno anomale reazioni sullo sterzo, si predilige una geometria dellavantreno chiusa perci angolo di sterzo e avancorsa contenuti. Per luso stradale invece preferibile impostare un angolo di sterzo e unavancorsa leggermente superiori, in modo da aumentare la direzionalit della moto.

Le nuove tendenze progettuali per la ciclistica prediligono interassi contenuti e forcelloni lunghi. Per poter utilizzare queste impostazioni il propulsore deve avere una limitata dimensione longitudinale e deve essere spostato verso lavantreno. Non perci raro osservare gli alberi del cambio sovrapposti e non posizionati sul piano che contiene anche lalbero motore e ad esempio, come sullHonda VFR e sulla Benelli Tornado, il radiatore di raffreddamento del liquido che non occupa la classica posizione frontale.

La struttura della parte superiore dellavantreno di una moto caratterizzata dallasse di sterzo che ruota allinterno del cannotto del telaio. Su tale asse fissata la piastra superiore ed inferiore che sostengono gli steli della forcella, con posizione avanzata. Questo avanzamento, misurato in mm rispetto alla posizione dellasse dello sterzo, determina loffset.

Loffset solitamente sempre regolabile sulle moto da competizione (limmagine si riferisce alla Ducati 749R), permettendo la traslazione del perno ruota anteriore e perci la variazione sia dellavancorsa che dellinterasse. Per consentire tale regolazione e contemporaneamente anche quella dellinclinazione dellasse dello sterzo, la struttura interna del cannotto tuttaltro che semplice.

Loffset del perno della ruota anteriore v ndo opportunamente le

iastre di sterzo che sostengono gli steli della forcella. E per anche determinato iene definito progetta

pdalla posizione del perno ruota stesso, che pu essere in alcuni casi indietreggiata (come avviene ad esempio sullavantreno dello scooter Majesty) o avanzata (caso dellavantreno della moto da supermotard).

Il baricentro (B) il punto del veicolo sul quale si considerano concentrate le forze di

erzia (Fi) e la forza perso (P). La sua posizione (fortemente influenzata da quella indel pilota e del passeggero) e linterasse della moto, determinano lazione che si genera durante la frenata e laccelerazione provocando il trasferimento di carico che influenza lassetto della moto e conseguentemente lavancorsa e linclinazione dellasse di sterzo.

cannotto un elemento fondamentale del telaio. E realizzato con un tubo saldato al

ta in modo statico e cio con moto ferma. In realt durante il

Iltelaio tramite una struttura che garantisce rigidit e resistenza alle sollecitazioni. Al suo interno viene posizionato lasse di sterzo che pu ruotare tramite due cuscinetti: uno posizionato nella parte superiore e uno nella parte inferiore. Linclinazione del cannotto determina ovviamente quella dellasse di sterzo.

Lavancorsa dinamica Lavancorsa viene rilevamovimento del veicolo, questo importante parametro varia in modo tale da agevolare sensibilmente la guida. Cos ad esempio quando si frena con decisione la forcella si comprime e il retrotreno si solleva a causa del trasferimento del carico. La moto si corica anteriormente e lavancorsa diminuisce in modo sensibile. Il veicolo diventa perci molto maneggevole, agevolando limpostazione della curva che si sta affrontando o permettendo di evitare con rapidit un eventuale ostacolo improvviso. In gergo aeronautico questo comportamento detto rilassamento della stabilit ed intuitivo comprendere come sia fortemente influenzato dalla regolazione delle sospensioni che possono essere pi o meno cedevoli e dalla rigidit della carcassa del pneumatico anteriore, che si comporta come una vera e propria molla compressa durante la frenata, con la conseguente modifica del raggio di rotolamento della ruota. Contrariamente quando si accelera con decisione il retrotreno della moto si abbassa e lavantreno si alza, facendo aumentare lavancorsa. Il veicolo diventa perci pi direzionale.

Il disegno mostra chiaramente cosa accade quando a causa del trasferimento del carico sullavantreno, la forcella si comprime. La geometria si chiude e cio langolo di sterzo e lavancorsa diminuiscono (da a ad a). In questo modo la moto diventa pi reattiva e meno direzionale.

Telelever Il telelever usato sulle BMW costituito da una forcella che non integra pi il gruppo molla - smorzatore della sospensione, ma ha lunico compito di guidare la ruota anteriore nel suo movimento quando incontra una asperit del terreno. Gli steli sono ancora sostenuti da due piastre, quella superiore vincolata con un perno sferico ad una struttura fissata al telaio e su di essa agiscono i semimanubri, quella inferiore invece unita ad un braccio oscillante tramite un secondo snodo sferico, che, insieme al primo, permette di girare la ruota quando il pilota deve curvare. Il gruppo molla ammortizzatore molto compatto ed posizionato tra il braccio oscillante inferiore e la struttura che integra il perno sferico superiore. Questo tipo di sospensione caratterizzato da una scarsa sensibilit alla forza che agisce lungo lasse dello sterzo e tende a comprimere la forcella. Dunque durante una frenata gli steli si schiacciano limitatamente, creando un effetto antiaffondamento. Paragonando questo comportamento con quello di una sospensione anteriore convenzionale, si osserva che quando questultima si comprime, langolo di sterzo e lavancorsa diminuiscono (la geometria dellavantreno si chiude). Per il telelever invece questi due parametri aumentano (la geometria dellavantreno si apre), generando perci una sensazione di guida molto particolare. Le BMW che utilizzano questa sospensione anteriore, hanno perci un comportamento spiccatamente direzionale e dunque stabile in caso di frenata di emergenza.

Il Telelever usato sulle moto prodotte dalla BMW caratterizzato da un grosso braccio triangolare fissato sulla traversa intermedia che unisce gli steli della forcella. Questultimi permettono unicamente il movimento della ruota nel piano veritcale, mentre sul mono ammortizzatore trova posto anche la molla.

Questi due diagrammi mostrano chiaramente il comportamento della sospensione anteriore con Telelever e con forcella convenzionale. Col primo sistema durante un trasferimento di carico sullavantreno, lavancorsa e langolo di sterzo aumentano. La moto diventa perci pi direzionale e stabile. Con la forcella le due quote geometriche invece diminuiscono, rendendo il veicolo pi maneggevole.

Il Duolever levoluzione del Telelever Sulla nuova BMW K 1200 S stata utilizzata una sospensione anteriore detta Duolever, evoluzione del Telelever. Anche in questo caso la sua caratteristica principale quella di limitare notevolmente laffondamento dellavantreno in caso di un cospicuo trasferimento di carico su di esso, prediligendo perci la direzionalit del veicolo. Sulla K 1200 S il Telever non poteva essere utilizzato a causa della particolare disposizione del motore. Il notevole ingombro del quattro cilindri disposto nel senso di marcia (trasversalmente) non permetteva infatti ladozione del classico

braccio triangolare inferiore. Il sistema Duolever usa perci due piccoli bracci sempre triangolari, fissati tramite cuscinetti alla parte anteriore del telaio che circonda il motopropulsore. Tra questi due bracci trova posto il gruppo molla ammortizzatore e la loro estremit anteriore fissata alla forcella tramite snodi sferici, che consentono la rotazione dellavantreno attorno allasse dello sterzo, definito dalla retta che attraversa il loro centro. Si noti che gli steli della forcella sono rigidi e il movimento della ruota nel piano verticale permesso dalla deformabilit del quadrilatero formato dagli elementi della sospensione. La rotazione della forcella tramite il manubrio avviene attraverso un sistema di rinvio formato da due elementi caratterizzati da cerniere alle loro estremit, in modo da consentire il libero movimento della forcella stessa. Con questo sistema il manubrio completamente svincolato dalla sospensione anteriore.

La forcella del sistema Duolever rigida e cio non ha gli steli che possono scorrere. Il movimento verticale della ruota assicurato dal quadrilatero deformabile, realizzato con i due corti bracci leggermente inclinati rispetto il piano orizzontale. Il gruppo molla ammortizzatore si trova al loro interno. Lazione del manubrio viene trasmessa alla forcella attraverso due piastre tra di loro collegate tramite cerniere.

La dinamica della moto Le grandezze che definiscono il comportamento dinamico della moto Il peso, la sua distribuzione e il baricentro Lavancorsa e linclinazione del cannotto Tre modi per agire sul comportamento dinamico della moto Lavancorsa dinamica Telelever Il Duolever levoluzione del Telelever