Forcelle a steli rovesciati: vantaggi e svantaggi

Forcelle a steli rovesciati: vantaggi e svantaggi

Daniel Naftali, 26/03/2014
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Daniel Naftali, 26/03/2014

Con il lancio da parte di Rock Shox della nuova forcella RS1, si sono aperte numerose discussioni sulle forcelle a steli rovesciati. Approfittando di questa novità abbiamo deciso di dedicare il Tech Corner di oggi alle forcelle “upsidedown”. Quali sono i vantaggi di questa soluzione? E gli svantaggi? Abbiamo sempre visto queste forcelle rivolte ad un uso gravity, perchè Rock Shox ha deciso di sfornare una forcella a steli rovesciati da XC?

Forcelle a steli rovesciati: cosa cambia?

Il 95% delle forcelle oggi in commercio fanno parte della grande famiglia delle forcelle tradizionali, ovvero che hanno gli steli in alto ed i foderi in basso. In una forcella “tradizionale” possiamo individuare i seguenti elementi:

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Cominciando dall’alto, troviamo:

  • Il cannotto, un tubo attraverso il quale la forcella si innesta dentro la serie sterzo e quindi al telaio
  • La testa (o crociera), che ha il compito di collegare steli e cannotto. E’ un elemento strutturale molto importante.
  • Gli steli, che sono dei tubi, oppurtunamente trattati, che scorrono su e giù all’interno dei foderi per permettere alla forcella di muoversi.
  • I foderi (o monolite), un elemento a forma di ferro cavallo che ha il compito di collegare la ruota al resto della forcella. Costituisce il “guscio” dentro cui scorrono gli steli. I foderi comprendono anche l’archetto ed il meccanismo di fissaggio ruota, in questo caso un perno passante.

In realtà i componenti strutturali veri e propri sono riducibili a due, sulle forcelle tradizionali monopiastra. Cannotto, steli e testa costituiscono infatti un unico pezzo e sono tra loro inseparabili. I foderi e l’archetto sono ricavati in un unico stampo ed il meccanismo di fissaggio ruota è parte integrante dei foderi.

Le forcelle a steli rovesciati sono invece delle forcelle tradizionali capovolte:

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Foderi e cannotto costituiscono un unico pezzo, gli steli sono invece collegati alla ruota tramite l’asse passante, elemento fondamentale in una forcella di questo tipo. Da notare come manchi l’archetto, elemento che sarebbe impossibile da posizionare in mezzo ai foderi, a causa dello spostamento della ruota verso l’alto.

Quando si comprimono le due forcelle lavorano insomma nel seguente modo:

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…e notiamo subito una cosa: in una forcella tradizionale, la parte che si muove è decisamente più grossa e massiccia rispetto ad una forcella a steli rovesciati. Questo come vedremo in seguito è un aspetto estremamente importante.

Masse sospese e masse non sospese

Chi è pratico di sistemi di sospensione avrà sicuramente sentito parlare di masse sospese e di masse non sospese, un argomento estremamente importante quando si parla di efficienza di una sospensione.

Con il termine masse non sospese si fa riferimento a tutti quegli elementi che, durante la marcia su un terreno dissestato, seguono il profilo del terreno, ovvero si trovano a valle dell’elemento di sospensione. Si parla di masse sospese invece quando ci si riferisce a tutti gli elementi che si trovano a monte dell’elemento di sospensione e quindi non seguono le asperità e le ondulazioni del terreno, che vengono invece filtrate dal sistema di sospensioni.

Facciamo un esempio pratico, prendendo come riferimento una mountain bike:

04Le masse sospese, sono essenzialmente:

  • Rider, zaino ed abbigliamento
  • Telaio (solo triangolo anteriore)
  • Manubrio, sella, guarnitura
  • Steli della forcella

Le masse non sospese sono invece:

  • Ruote
  • Freni, in particolare pinza e dischi
  • Carro posteriore, inteso come insieme di tutti i leveraggi
  • Foderi forcella

Quando una sospensione lavora, le due masse si comportano in maniera diversa. Le masse non sospese, come detto, seguono tutte le asperità del terreno, muovendosi per decine di migliaia di volte in su ed in giù ogni volta che incontrano un’irregoalrità.

Se le masse sospese sono ininfluenti per quanto riguarda il lavoro della sospensione, le masse non sospese non lo sono. Tanto più queste ultime sono elevate, tanto più impigriscono la sospensione.

Immaginiamo di percorrere una mulattiera scassata: le masse sospese eseguono migliaia di cicli di salita e di discesa, una salita ed una discesa ad ogni pietra, pietruzza o radice. La ruota che cosa fa? Impatta su di un ostacolo, sale, la forcella si comprime per poi riestendersi subito dopo, riportando di nuovo la ruota a contatto con il terreno.

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Schema che rappresenta la variazione della traiettoria ruota durante l’impatto contro un ostacolo al variare delle masse non sospese

Che cosa cambia se abbiamo più o meno massa non sospesa? Se la massa è piccola, la ruota dopo l’ostacolo ritornerà indietro quasi subito, la sospensione si riestenderà repentinamente assicurando un continuo contatto con il terreno. Più la massa è elevata, più entra in gioco l’inerzia. La ruota quindi sarà più pigra nel passare dalla fase di salita a quella di discesa ed impiegherà quindi più tempo prima di ritornare a toccare il suolo.

Il risultato? Una sospensione con poca massa non sospesa copia meglio il terreno, ovvero assicura alla ruota un maggiore contatto con il suolo.

Forcelle a steli rovesciati e masse non sospese

Abbiamo insomma capito che minori sono le masse non sospese, meglio lavora la nostra sospensione. Le forcelle a steli rovesciati nascono proprio con questo obiettivo: ridurre queste fastidiose masse con un design che sposta buona parte del peso nella parte superiore.

06Se andiamo infatti ad analizzare quali sono le masse non sospese di una forcella, notiamo che la forcella a steli rovesciati ha una massa inferiore. Le masse non sospese di una forcella upsidedown sono gli steli, il perno passante ed i piedini di fissaggio dello stesso. Nella forcella tradizionale troviamo invece i foderi oltre ai piedini ed al perno passante, elementi più massicci e più pesanti.

Attenzione però ad un dettaglio: la massa non sospesa di una forcella è solo una piccola parte della massa non sospesa della bicicletta, per lo più costituita dalle ruote. I vantaggi insomma si annullano andando a montare ruote e gomme più pesanti.

Non ha insomma senso andare ad investire soldi in una forcella a steli rovesciati ed andare poi a montare una ruota economica da 1kg: si annullerebbero tutti i benefici. Come sempre i vantaggi vendono dati dall’insieme dell’allestimento della bici, non dal singolo componente.

Resta comunque il fatto che a parità di altri componenti la riduzione delle masse non sospese è un effettivo vantaggio. Questo è un punto fermo che non si può mettere in discussione.

Il problema della rigidità torsionale

Da quello che abbiamo letto sembrerebbe che le forcelle a steli rovesciati siano nettamente superiori a quelle tradizionali. Allora perchè la maggior parte dei produttori continua ad usare il design classico?

La risposta a questa domanda è una sola: le forcelle a steli rovesciati sono poco rigide torsionalmente.

Si tratta di un problema piuttosto importante, soprattutto sulle forcelle monopiastra. Vediamo di capire il perchè:

07Quando la nostra forcella tradizionale è sottoposta a torsione è in grado di reagire alla torsione opponendo tre vincoli rigidi:

  • L’incastro degli steli nella testa, un incastro solido e rigido
  • L’archetto, che collega i due foderi in maniera solida e rigida
  • Il perno passante che, seppur non costituisca un incastro eccessivamente rigido, è comunque in grado di assorbire parte dello sforzo.

Nelle forcelle a steli rovesciati viene a mancare l’archetto.

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I vincoli di incastro sono quindi due:

  • La testa, che collega i due foderi in maniera solida e rigida e costituisce quindi il principale vincolo
  • Il perno passante, che però non è un vincola particolarmente rigido.

Nel caso delle forcelle doppia piastra, la piastra superiore costituisce un ulteriore vincolo, ma non è comunque disposto in maniera ottimale essendo posizionato all’estermità superiore dei foderi.

Insomma, risulta quindi evidente che strutturalmente una forcella a steli rovesciati è meno rigida torsionalmente di una tradizionale e questo è stato da sempre uno dei principali limiti alla diffusione di questa tipologia di forcella.

I produttori  si sono operati per risolvere questo problema, lavorando soprattutto in zona perno passante per creare perni sempre più rigidi in grado di costituire un vincolo più solido per gli steli.

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Uno dei più celebri esempi è la forcella Maverick Duc 32, con lo speciale perno passante oversize, pensato per offrire maggiore rigidità torsionale.

Diversa posizione degli steli: vantaggi e svantaggi pratici

L’utilizzo degli steli capovolti stravolge radicalmente quella che è la concezione tradizionale di forcella da mountain bike, visto che siamo abituati ad avere gli steli in alto.

Se da un lato gli steli in basso sono più esposti a sassate e meno protetti dal manubrio in caso di caduta, ci sono però anche degli oggettivi vantaggi nelle forcelle upsidedown.

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Innanzitutto, con il raschiapolvere posizionato in alto, lo sporco non si accumula, anzi tende a cadere per gravità. Inoltre lo stelo viene a trovarsi decisamente più lontano dalla gomma, quindi è più difficile che fango, acqua e polvere vi si accumulino trascinati dalla gomma. Pensiamo a quando giriamo con il fango: quanti rami, foglie, sassi vengono accumulati dalla ruota in zona archetto/raschiapolvere? Nelle forcelle a steli rovesciati questo non è un problema.

Insomma, una volta protetti gli steli con un apposito parastelo, il design upsidedown è complessivamente vantaggioso da un punto di vista pratico.

La Rock Shox 1

11Sebbene non sia l’unico produttore ad offrire forcelle a steli rovesciati, l’uscita della RS-1 ha suscitato molto scalpore. Le forcelle a steli rovesciati che si vedevano fin’ora erano tutte rivolte al gravity, la RS-1 è invece pensata per l’XC.

Da un punto di vista teorico la scelta sembra azzeccata: nell’XC non conta e non serve un’eccessiva rigidità torsionale. La disciplina, per quanto ad alti livelli possa prevedere passaggi anche estremamente tecnici, in genere non stressa più di tanto la forcella, così come non è richiesta un’elevata precisione di guida, visto che la bici da XC di per se non è per niente precisa in discesa.

La riduzione della massa non sospesa della forcella è poi sicuramente vantaggiosa. Visto che per questa specialità si utilizzano ruote e gomme molto leggere, una forcella a steli rovesciati può per assurdo apportare più vantaggi su di una bici XC rispetto ad una FR o DH con mediamente monta 2kg tra ruota e gomma.

C’è poi da dire una cosa: la sempre maggiore diffusione delle ruote da 29″ ha comportato un considerevole allungamento dei foderi delle forcelle, soprattutto in XC. L’archetto va a posizionarsi sempre più in alto, il tutto a svantaggio della rigidità. La creazione di una struttura rigida, un solido perno passante possono quindi essere persin vantaggiosi sulle “ruotone”.

Non dimentichiamoci poi del peso. Non ci sono ancora dati ufficiali, ma una struttura come quella della RS-1 (che presumibilmente avrà testa e foderi in un pezzo unico di carbonio) può essere molto più leggera di quella di una forcella tradizionale, un enorme vantaggio per la disciplina. Inoltre l’utilizzo dei materiali compositi in fibra di carbonio, che possono essere estremamente rigidi e robusti, mai utilizzati ad oggi su una forcella a steli rovesciati, può comportare oggettivi benefici in termini di rigidità, superando quello che ad oggi è il più grande limite di questa tipologia di forcella.

Insomma, la RS-1 è sicuramente un progetto interessante ed innovativo. Staremo a vedere come si comporterà sul campo, se si rivelerà all’altezza delle aspettative o se si tratterà di un esperimento mal riuscito.