MTB-MAG.COM - Mountain Bike Online Magazine | Idraulica: il cuore delle nostre sospensioni

Idraulica: il cuore delle nostre sospensioni

Idraulica: il cuore delle nostre sospensioni

04/12/2013
Whatsapp
04/12/2013

Quando si parla di una sospensione, si va sempre a discutere di peso, escursione, diametro steli… Argomenti sicuramente interessanti, ma spesso ci dimentichiamo che la componente fondamentale di una qualsiasi sospensione è l’idraulica.

Qual’è il compito dell’idraulica? E’ così importante il suo funzionamento all’interno di una forcella o ammortizzatore? Lo scopriremo nell’articolo di oggi.

Da che cosa è composta una sospensione?

Partiamo con una definizione: con il termine sospensione si intende componente in grado di assorbire e smorzare le sollecitazioni indotte dalle asperità del terreno, rendendo quindi più confortevole la marcia e mantenendo le ruote quanto più possibile attaccate a terra, assicurando quindi la giusta aderenza.

Una sospensione è composta da tre parti:

2011_fox_36_180mm_fork13s

Camera d’aria pneumatica di una forcella Fox

ELEMENTO ELASTICO: con il compito di far riestendere la forcella o l’ammortizzatore dopo la compressione, l’elemento elastico è il cuore della sospensione, nonchè il suo “motore”.

Il suo compito è piuttosto semplice, ma molto importante: deve infatti mantenere la ruota sempre attaccata al terreno, assicurando che ci sia sempre la giusta forza che la spinge verso il suolo. Come svolge questo compito? Immaginiamo il classico ostacolo in rilievo (radice, pietra, ecc)… Durante l’impatto della ruota con l’irregolarità,  l’elemento elastico si comprime, assorbendo l’energia derivante dall’impatto. L’elemento elastico immagazzina quest’energia e la rilascia una volta che la ruota ha superato l’ostacolo.

Il risultato? Nella fase di salita la ruota non rimbalza (l’energia che la farebbe sollevare da terra viene assorbita dall’elemento elastico) e nella fase di discesa il rilascio di energia genera una spinta verso il basso che fa si che la ruota mantenga sempre il contatto con il terreno.

L’elemento elastico può essere costituito da una molla o da una camera pneumatica.

p5pb9394769

Sezione della cartuccia Charger della nuova Rock Shox Pike. L’idraulica è un elemento piuttosto complesso…

IDRAULICA: una molla di per se si comprime e si riestende ad una velocità elevatissima. Senza alcun sistema di rallentamento la sospensione farebbe rimbalzare il rider e la bici in modo violento, impedendo di controllare traiettoria e velocità.

L’idraulica svolge insomma il compito di smorzamento del movimento della sospensione, ovvero regola la velocità di movimento nelle varie fasi dell’affondamento e della successiva riestensione.

E’ costituita da un circuito idraulico piuttosto complesso, che, forzando il passaggio dell’olio attraverso orifizi e piccole valvole, permette di ottenere lo smorzamento desiderato.

Approfondiremo meglio in seguito questo argomento…

10367126206_62d6ef2b1c_o

CHASSIS: ultimo ma non meno importante è poi lo chassis, ovvero tutta la parte strutturale della sospensione. Oltre a compito si smorzamento ed assorbimento delle asperità del terreno, la nostra sospensione ha anche il compito di collegare e vincolare in maniera solidale la ruota al telaio.

Per quanto riguarda la forcella, lo chassis è costituito dai foderi, dagli steli, dal cannotto e dalla testa. Sono questi infatti gli elementi strutturali di una forcella e da loro dipendono la rigidità e la precisione di guida.

Nelle sospensioni posteriori il discorso si fa più complicato.

In questo caso il compito strutturale viene svolto in buona parte dal telaio e dalle bielle che ne costituiscono il cinematismo: è qui infatti che si trasmettono le forze dalla ruota al telaio e sono questi elementi a determinare rigidità e solidità all’insieme.

La funzione strutturale dell’ammortizzatore è insomma di per se estrememente limitata: non deve semplicemente sbandare quando viene compresso dalle due estremità, compito svolto da delle piccole boccole presenti sullo stelo interno.

Il compito dell’idraulica

Insieme all’elemento elastico, l’idraulica permette alla nostra sospensione di funzionare in maniera ottimale. Sono due elementi inseparabili, che devono lavorare in perfetta sinergia.

Se il compito dell’elemento elastico è concettualmente molto semplice (è una semplice molla), quello dell’idraulica è estremamente più complesso. Da un punto di vista meccanico, la sospensione è un oscillatore armonico smorzato. Si potrebbe fare una complicatissima analisi fisica del sistema, ma questo a noi non interessa. Vediamo di capire in maniera semplice come funzionano le cose…

Con il termine “smorzamento” (damping in inglese) si intende il lavoro di regolazione della velocità di movimento della sospensione svolto dall’idraulica. Lo smorzamento, avviene in tre fasi. Vediamole nel dettaglio…

Smorzamento in estensione (ritorno)

Il primo compito dell’idraulica è di evitare che la nostra sospensione si riestenda troppo velocemente (facendoci rimbalzare via) o troppo lentamente (impedendo la completa riestensione da un ostacolo all’altro).

p5pb8149748

Quando atterriamo da un salto è molto importante che la bici non ci scalci via: il ritorno in questa fase svolge un ruolo molto importante.

Immaginiamo una situazione tipo:  impatto contro un ostacolo (una pietra, ad esempio): la sospensione si comprime assorbendo l’asperità ed immagazzinando energia nell’elemento elastico. Quando la ruota supera l’ostacolo e si trova in aria, l’energia immagazzinata può liberarsi: l’elemento elastico spinge la ruota verso il suolo, facendo in modo che vada a contatto con il terreno il prima possibile. Concentriamoci su questa fase di estensione.

Se non ci fosse l’idraulica la sospensione si riestenderebbe ad una velocità incredibile, con il risultato che si avrebbe un brusco impatto della ruota che tenderebbe proiettare il rider verso l’alto ed a rimbalzare subito dopo, ormai scarica dal peso. Senza contatto gomma-terreno non si ha il controllo, senza controllo si è in balia della bici. Con un’estensione troppo veloce si avrebbero poi una serie di oscillazioni continue, il sistema diventerebbe un oscillatore armonico: sarebbe come stare su una barchetta a remi in mezzo ad una tempesta.L’idraulica ha quindi il compito di smorzare la sospensione in estensione, limitando da un lato il rimbalzo della ruota e smorzando dall’altro le oscillazioni della molla ad 1 massimo 2 movimenti. Questo è molto importante per far si che la ruota arrivi ad impattare un successivo ostacolo con la sospensione nelle condizioni ottimali.

Se contettualmente questo compito è semplice, il vero problema dello smorzamento in estensione è che non c’è una frenatura ottimale per tutte le situazioni. Quando si affronta un veloce tratto sconnesso in discesa (una pietrata, un rock garden o una serie di radici) serve un ritorno piuttosto veloce per permettere alla sospensione, dopo un ostacolo, di riestendersi in tempo prima che la ruota impatti sul successivo. Se ciò non avviene, la sospensione non lavora in mniera ottimale. Dall’altro però quando si atterra da un salto o si affronta un gradone serve un ritorno lento, per smorzare al meglio il rimbalzo ed evitare che la bici ci scalci via.

p4pb2439969

Per questo motivo si sta lavorando molto su circuiti idraulici di ritorno position sensitive, in grado di dare una risposta differenziata sulla prima e sull’ultima parte dell’escursione, così come le sospensioni più evolute utilizzano idrauliche speed sensitive, in grado di dare una risposta differenziata in base alla velocità di riestensione.

Smorzamento in compressione

Se l’importanza del ritorno è abbastanza nota, il ruolo dello smorzamento in compressione è spesso poco conosciuto. Il fatto che non tutte le forcelle ed ammortizzatori abbiano la regolazione del freno in compressione, non significa che l’idraulica sia completamente libera in questa fase di lavoro.

Un certo freno idraulico è infatti fondamentale anche in compressione, vediamo perchè.

XC_MTB_13_StevageImmaginiamo, a medio bassa velocità di impattare contro un ostacolo: una roccia per esempio. A questa velocità l’inerzia della ruota è bassa.

Quando la ruota anteriore tende ad impattare contro l’ostacolo, rallenta. Il contraccolplo dell’ostacolo sulla ruota (freccia blu nella foto) è applicato molto in basso ed è diretto all’indietro, opposto al senso di marcia.

Il nostro baricentro al contrario è alto (ca nel bacino del rider) e, combinandosi con il contraccolpo dell’ostacolo, determina un movimento rotatorio in avanti dell’insieme bici-rider. Questo movimento determina nel miglior caso un trasferimento di carico, ovvero un incremento del peso che grava sulla ruota anteriore.

La sospensione si ritrova insomma a lavorare con un peso molto più elevato del normale e tende ad affondare eccessivamente. L’affondamento eccessivo determina però un ulteriore trasferimento di carico dovuto all’abbassamento dell’avantreno, aggravando ulteriormente la situazione.

Insomma, che cosa succede? Si ha il classico effetto di insaccamento, tipico di una sospensione troppo morbida o di una frenatura in compressione insufficiente. Invece che assorbire l’ostacolo la forcella si “schiaccia” su di esso, sfavorendo lo scavalcamento da parte della ruota.

Nel migliore dei casi si ha un brusco rallentamento della bici, nel peggiore il ribaltamento.

Il freno in compressione serve proprio a prevenire questo fenomeno. L’elemento elastico tenderebbe ad affondare eccessivamente se fosse “libero”, determinando un trasferimento di carico notevole sull’avantreno e causando l’effetto di cui abbiamo parlato. Grazie al freno in compressione si può ridurre la corsa utilizzata, prevenendo l’affondamento eccessivo della sospensione,riducendo l’abbassamento dell’avantreno ed il relativo trasferimento di carico.

Se da un lato una buona frenatura in compressione evita che la sospensione si insacchi, dall’altro però un freno eccessivo la impigrisce, rendendola poco efficiente in quanto assorbimento degli ostacoli. La soluzione a questo problema viene di solito raggiunta con delle valvole speed sensitive. La valvola sente la velocità di compressione della sospensione agendo di conseguenza. In genere si preferisce un freno elevato alle basse velocità per prevenire “l’insaccamento”, lasciando maggior libertà di movimento alle alte velocità per assicurare un buon assorbimento delle irregolarità, specialmente alle alte velocità di marcia.

Smorzamento delle oscillazioni di pedalata

mtb_xc

Un’utile funzione per cui si può sfruttare l’idraulica è quella di prevenire i fastidiosi movimenti oscillatori in pedalata che causano la dispersione di una parte di energia che trasmettiamo ai pedali.

I metodi più utilizzati sono due:

  • Bloccaggio: impedendo il passaggio dell’olio nelle valvole, si impedisce il movimento della sospensione e quindi ogni tipo di oscillazione indesiderata in pedalata. Ovviamente la sospensione non lavorerà in caso di ostacoli presenti sul percorso. Per ovviare a questo problema e prevenire danni all’idraulica, molte forcelle sono dotate di una soglia di sblocco, solitamente regolabile. Oltre una certa soglia il blocco si disattiva temporaneamente, scaricando la forza dall’idraulica e prevenendo danni.
  • Piattaforma stabile: intervenendo sul freno in compressione alle basse velocità è possibile filtrare le oscillazioni indotte dalla pedalata. Bob e squat (i principali responsabili della dispersione di energia in pedalata) sono infatti delle oscillazioni lente. Intervenendo con un’elevata frenatura alle basse velocità si possono smorzare sul nascere, mantenendo comunque una discreta capacità di assorbimento alle alte velocità, utile quando la sospensione deve lavorare su irregolarità del terreno.

fox_ctd

Nei nuovi ammortizzatori e forcelle di ultima generazione, in genere bloccaggio e piattaforma stabile lavorano in sinergia.

Sono tanti i produttori ad utilizzare un’idraulica che consente di selezionare tre modalità:

  • Bloccaggio: più o meno totale, con soglia di sblocco in genere preimpostata di fabbrica, ideale per le salite asfaltate.
  • Piattaforma stabile: una modalità con un elevato freno in compressione alle basse velocità, che inibisce le oscillazioni della pedalata ma permette alla sospensione di lavorare quando serve.
  • Discesa: la piattaforma stabile viene disinserita completamente e la sospensione è libera di lavorare come dovrebbe. Talvolta è anche possibile regolare la compressione manualmente, impostandola in base alle proprie esigenze.

Qualche nome? Fox e Rock Shox prima di tutto, ma la filosofia delle tre modalità sta prendendo sempre più piede anche da altri produttori.

Curva di compressione

Un altro compito poco conosciuto dell’idraulica è quello di determinare la giusta curva di compressione della sospensione, specialmente della forcella.

SONY DSC

Sulle sospensioni a molla infatti si ha una risposta perfettamente lineare dell’elemento elastico. Come ottenere la giusta progressività, che sappiamo essere fondamentale perchè la nostra sospensione lavori correttamente?

Al di sopra dell’idraulica è quasi sempre presente una camera d’aria, detta camera d’espansione.

Questa camera, avendo un volume molto piccolo, tende ad incrementare notevolmentela sua pressione durante la compressione. Il pistone affonda, sposta l’olio e la camera d’espansione si comprime. All’aumentare della pressione, aumenta anche la spinta sull’IFP, sull’olio e quindi sul pistone, si ha insomma una resistenza crescente o meglio progressiva.

La camera d’espansione funziona insomma come una camera d’aria supplementare, la cui resistenza si aggiunge e si somma a quella fornita dall’elemento elastico. Il risultato è che anche una sospensione a molla può diventare progressiva.

Nel caso delle sospensioni ad aria, la camera pneumatica positiva è già progressiva di suo. La camera d’espansione viene però utilizzata per regolare in maniera più precisa la curva di compressione della sospensione, andando a fornire sostegno quando serve.

Insomma, abbiamo visto che l’idraulica è il vero cuore pulsante delle nostre sospensioni. Da lei dipende l’efficacia della sospensione, la capacità di assorbire in maniera efficace le asperità rendendo più sicura ed efficiente la marcia. Il peso, il diametro degli steli, i trattamenti anti frizione ci dicono poco o nulla di una sospensione perchè il vero responsabile del suo buon funzionamento è nascosto all’interno, invisibile dall’esterno.

Devi fare il Login per commentare
  Sottoscriviti  
Più nuovo più vecchio più votato
Notificami
zeppelin
zeppelin

Chiarissimo come sempre..!

Carissimo
Carissimo

Io invece ho un problema.. Il ritorno del mio x-fusion O2 rl non funziona più.. Nel senso che anche se lo chiudo tutto rimane sempre aperto al massimo e ritorna molto molto veloce.. Nei salti delle volte rimbalzo.. Qualcuno sa quale potrebbe essere il problema?

Marco Toniolo
Marco Toniolo

Rotto? Mandala da pepi

Daniel Naftali
Daniel Naftali

Problema di emulsione, si può essere svitato il pacco lamellare… Bisogna insomma aprirlo ed ispezionarlo. Mandalo in assistenza…

Carissimo
Carissimo

Grazie per le risposte.. l’ho aperto tutto, pulito e ingrassato ma il problema rimane.. penso proprio di inviarlo in assistenza da BSC… il problema è che rimarrei fermo e con questo tempo è un peccato.. insomma sto aspettando la pioggia 🙂

missingmik
missingmik

Ciao Daniel ti chiedo una precisazione: mi è stato detto da qualche meccanico che il propedal o l’attuale ctd, lavorando sul blocco della circolazione dell’olio mettono sotto stress le guarnizioni (nonostante la soglia di sbloccaggio) e quindi sono sistemi che con il tempo usurano l’ammortizzatore/forcella e vanno usati con cautela (solo su asfalto per esempio). E possibile oppure con una normale revisione periodica non me ne deve preoccupare? Grazie

Daniel Naftali
Daniel Naftali

Propedal e blocco creano dei picchi di pressione nell’olio e sollecitano anche la parte idraulica. La sospensione è però progettata per resistere a questi picchi, non a caso oltre una certa soglia il blocco si disattiva per non stressare troppo le varie parti.
L’usura degli OR però non dipende da questi picchi, quanto più dallo sfregamento e dal degrado chimico-fisico della gomma. Sono insomma le ore di utilizzo e l’età a causare perdite e trafilamenti.

Insomma, utilizza tranquillamente propedal e blocco quando più ritieni opportuno, magari evita di utilizzare su sterrato, visto anche che in modalità Trail le sospensioni vanno meglio in offroad, migliorando anche il comfort.

giancazaza
giancazaza

Ecco … facciamo che risistemo il vecchio cancello rigido e ci faccio un giro … così … tanto per fare un paragone 🙂

DanieBa
DanieBa

Domanda, alla quale più che una risposta credo seguiranno pareri, in quanto non credo ci sia risposta univoca.
La gamma delle forcelle è struttura principalmente a differenza di IDRAULICA: R, RC, RC2, RC3…. ma quanto un biker medio trae vantaggi dai top di gamma in termini di idraulica?
Quando non si guida al limite perchè non si sa guidare al limite, non basta divertirsi con pressione aria e ritorno?

Daniel Naftali
Daniel Naftali

Dipende dal livello tecnico del rider… Un rider bravo e mediamente esperto (non serve essere campioni di coppa del mondo per sentire le differenze tra una compressione low speed ed una high) sicuramente potrà trarne beneficio, un principiante che non sa andare in bici non sentirà neanche le differenze tra un ritorno lento ed uno veloce.

Non dimentichiamoci poi che un’idraulica di alta gamma oltre ad avere più regolazioni è anche spesso più curata e studiata al suo interno. Prendiamo i vecchi Motion Control e Mission Control di Rock Shox: il Mission Control ha delle valvole molto più curate e raffinate del Motion, con il risultato che oltre ad avere più regolazioni garantisce anche un funzionamento migliore.

DanieBa
DanieBa

Ho avuto per anni una Totem RC2 DH. Ora, dopo infortunio, ho preso una più modesta Lyrik R. Considerato che andrò più piano, vedrò se ne sento le differenze.

Diciamo che trovo fondamentale la regolazione del ritorno, mentre sulla compressione, ho spesso usato il Mission Control quasi aperto (peso 63 kg).

Chiodaz
Chiodaz

Complimenti Daniel per l’articolo, veramente utile, queste sono cose che un biker deve come minimo avere nel suo bagaglio, perchè quando si sa come funziona una certo componente poi si capisce che tipo di uso farne nel campo.

Daniel Naftali
Daniel Naftali

Esatto, capire come funzionano le cose ti permette di sfruttarle e regolarle al meglio. E’ questo lo scopo dell’articolo.

Deroma
Deroma

grazie Daniel mo me lo leggo!!!!

RickyDabomb
RickyDabomb

salve a tutti
ho un problema alla forcella, ovvero quando la uso si abbassa e poi non torna su, cosi a fine giro l’escursione che si vede non è 100mm ma molto meno, ovvero un dito……gia è stata mandata in assistenza e hanno cambiato dei componenti, ma il problema rimane
sapete dirmi quali sono i possibili problemi
grazie

Daniel Naftali
Daniel Naftali

Problemi al ritorno, trafilamento di aria da camera positiva a negativa, perdita di pressione… Senza vederla e magari smontarla è difficile capire cosa ci sia che non va, perchè il problema che descrivi può essere causato da diversi fattori.

RickyDabomb
RickyDabomb

grazie daniel
cosa mi consigli di fare? È un problema grave?

Daniel Naftali
Daniel Naftali

Una manutenzione completa dovrebbe risolvere il problema.

RickyDabomb
RickyDabomb

È tornata dall’assistenza da una settimana e la prima uscita di soli 10km nel bosco ha evidenziato lo stesso problema….
rifaro allora la manutenzione completa
grazie mille

Daniel Naftali
Daniel Naftali

Probabilmente chi ti ha fatto il lavoro non è riuscito a risolvere il problema… Devi rimandargliela.

Deroma
Deroma

ciao, ho avuto lo stesso problema sulla mia RS revelatio RL del 2011 140-120 appena comprata, anche con pressioni molto elevate (140-150 psi x me che peso 65kg ne indicava 120-125) dopo una compressione non si riestendeva, è stata mandata in assistenza un paio di volte, cambiato qualche componente e provato a mettere ‘tipo’ un sigillante per impedire il passaggio di aria dalla positiva alla negativa non desiderato, almeno questo è quanto spiegatomi dal sivende. morale della favola alla 3a volta che ci andavo ho preteso la sostituzione che mi è stata fatta in garanzia con il modello superiore la RLT 150-120 che va una bomba! vedi tu…

pitone two
pitone two

Cosa devo fare per aumentare il ritorno alla domain coil da 180?ho il pomello tutto aperto,ma sento che ritorna lenta.può essere dovuto alla quantità di olio o alla sua viscosità non corretta?

Daniel Naftali
Daniel Naftali

Probabile che sia la viscosità sbagliata… Altrimenti c’è qualcosa che non va nella valvola.

docktormura
docktormura

L’idraulica della mia lirik è quanto più di promitivo si possa immaginare motion Control intendo….. Smontata ti accorgi che è un semplice gate….. E ha un lasco molto alto Xcio non è x niente precisa!!!!

Deroma
Deroma

ciao @Daniel, ottimo articolo come sempre parecchie cose oramai (a furia di leggere(ti)) le sapevo.
una domanda a chi ha sicuramente molta più esperienza e sensibilità di me, se ho una forcella ad esempio da 150, e la comprimo diciamo artificialmente, quindi da fermo sui pedali faccio forza pompandola, quanto mi dovrei aspettare come affondamento massimo?
cioè dovrei vederla lavorare sfruttando un 50% di escursione o un 80% o tutta (dubito), ovviamente dipende moltissimo dal SAG impostato, ma per il mio uso con un sAG sul 25%, quanto dovrei riuscire a pomparla per far si che su salti di media entità (ammesso che io ne faccia) non vada a fine corsa?
grazie mille
d.

Daniel Naftali
Daniel Naftali

Non c’è una risposta… Dipende con che forza riesci a comprimere la forcella, ma dipende anche dalla taratura della compressione e dalla progressività. Non è insomma un buon metodo per capire se la forcella è tarata a dovere.

Un buon parametro di riferimento è invece la corsa utilizzata. Utilizza l’OR di misura del sag, oppure una semplice fascetta da elettricista fissata sullo stelo. Abbassala prima di una discesa e poi guarda quanta corsa hai effettivamente sfruttato. Se ti rimangono 1-2 cm inutilizzati (e non hai preso bruschi impatti), significa che hai un buon setup. Se ti rimane di più vuol dire che la forcella è troppo dura.

Deroma
Deroma

ok grazie mille x la risposta, proverò con l’OR

giancazaza
giancazaza

sentiero piuttosto tecnico … dislivello 500 metri … col mio cancello rigido.
Un’esperienza da fare … pero adesso mi leggo l’articolo 😀

Arma
Arma

Per caso, visto che in redazione avete contatti diretti con le Case, sono disponibili gli schemi idraulici delle sospensioni? Anche semplificati eliminando quanto di loro proprietà e fuori standard

Lorenz66
Lorenz66

Devo dire che l’articolo è fatto molto bene e interessante, comunque trovare la taratura esatta è davvero difficile.
Complimenti ancora x l’articolo

FELIS CONCOLOR
FELIS CONCOLOR

Domanda: vedo molti biker che montano una fascetta di plastica su uno dei tubi superiori della forcella. Mi è stato detto che ciò serve per controllare che la forcella non arrivi mai a fondo corsa, una condizione che si dice influisca negativamente sulla vita della forcella stessa. Poiché la fascetta rimane all’altezza a cui la spinge il fodero inferiore della forcella durante il funzionamento, immagino che, dopo qualche uscita, si debba controllare che la distanza tra la guarnizione del fodero e la fascetta stessa sia minore o al più eguale alla corsa max. della forcella, che è un dato dichiarato dal costruttore. Però non sono certo che la cosa funzioni così. Qualcuno mi può illuminare in merito?
Grazie