Schemi di sospensione: che cos’è la traiettoria ruota?

Schemi di sospensione: che cos’è la traiettoria ruota?

13/02/2013
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13/02/2013

di Daniel Naftali

Quando si analizza uno scheme di sospensione, entrano in gioco tanti parametri, ma uno dei più importanti è sicuramente la traiettoria ruota. In quest’articolo vedremo che cosa si intende con “traiettoria ruota” e come questo parametro influenzi il funzionamento della sospensione posteriore.

Che cos’è la traiettoria ruota?

La traiettoria ruota (o wheel path in inglese) è il percorso che segue la ruota con il comprimersi della sospensione. In maniera più precisa può essere definita come il luogo geometrico dei punti occupati dal centro del mozzo, istante per istante con il comprimersi della sospensione.

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Parlando di ruota anteriore, la traiettoria ruota è facilmente identificabile come una linea retta, parallela agli steli della forcella, di lunghezza pari all’escursione della stessa. Poiché la forcella è direttamente collegata alla ruota, è naturale che la ruota anteriore segua una linea rettilinea. L’inclinazione della traiettoria in questo caso dipende solo dall’inclinazione della forcella, ovvero dall’angolo di sterzo.

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Quando però si parla di sospensione posteriore, le cose si fanno più complesse. Essendo la ruota collegata ad un sistema di bielle, la traiettoria della ruota non sarà praticamente mai rettilinea ma seguirà una traiettoria curva.

Facciamo attenzione: abbiamo detto traiettoria curva, non circolare. Solo per alcuni schemi di sospensione (monocross) infatti la traiettoria è perfettamente circolare, in genere si può parlare di una linea a curvatura variabile. La forma di questa curva dipende ovviamente dallo schema di sospensione.

Perché è così importante?

La traiettoria ruota svolge un ruolo estremamente importante nel determinare come l’urto contro un ostacolo viene assorbito e di conseguenza il comportamento della bicicletta e dello schema di sospensione.

Vediamo di capire meglio con qualche semplice schemino…

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Analizziamo che cosa succede quando la ruota (in questo caso la posteriore) impatta contro un ostacolo. Come abbiamo visto già in precedenti articoli, l’urto contro un ostacolo determina una forza, che si scarica sulla ruota, diretta dal punto di contatto con il terreno verso il mozzo. L’intensità di questa forza dipende essenzialmente dalla velocità e dal peso del rider. La sua direzione dipende invece da due fattori: altezza dell’ostacolo e diametro ruote. Più l’ostacolo è grosso (o le ruote sono piccole) più la forza sarà orizzontale e viceversa.

Questa forza, essendo centripeta (ovvero diretta verso il centro), si trasmette direttamente sul mozzo e quindi sullo schema di sospensione.

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La forza insomma può essere tranquillamente vista come applicata sul mozzo, il sistema è equivalente al precedente.

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Andiamo ora a visualizzare la traiettoria ruota sullo schema. In questo caso è un’arco di circonferenza visto che lo schema è un monocross.

Scomponiamo la forza F in due componenti:

  • La forza V (verticale) è la componente della forza F nella direzione della tangente alla traiettoria ruota. Da un punto di vista pratico la componente V è la quantità di forza che viene assorbita dalla sospensione.
  • La forza O (orizzontale) è la componente della forza F nella direzione perpendicolare (o normale) alla traiettoria ruota. Da un punto di vista pratico è una forza che si oppone al moto della bici, rallentandolo.

Insomma più la traiettoria ruota è inclinata all’indietro, maggiore è la quantità di forza da essa assorbita, come si vede meglio in questo schema:

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Vediamo i due casi:

  1. Traiettoria ruota inclinata in avanti: in questo caso la componente v assorbita dalla sospensione è piccola, la componente o è invece più grande. Questo significa che la sospensione assorbirà solo una piccola parte dell’urto.
  2. Traiettoria ruota inclinata indietro: a differenza del caso precedente, la traiettoria ruota è quasi tangente alla forza F. Questo significa che quasi tutta la forza F viene assorbita dalla sospensione (non a caso V è molto grande, quasi pari ad F) e la componente di forza o che non viene assorbita è molto piccola.

Una cosa che è importante notare è che mano a mano che la ruota sale sull’ostacolo, la forza F cambia la sua inclinazione diventando sempre più verticale. La curva rappresentata nel caso 2 segue questa variazione facendo si che la forza F sia quasi tangente alla traiettoria ruota istante per istante, anche quando la sospensione è compressa. Si ha quindi un assorbimento ottimale su tutta l’escursione, anche quando la ruota comincia a salire sull’ostacolo perché la componente O rimane sempre piccola.

E’ per questo motivo che la traiettoria ruota è estremamente importante nel determinare come lavora la sospensione: se la componente O è piccola, la sospensione assorbe in maniera ottimale l’ostacolo, se la componente O è grande l’assorbimento sarà meno efficace.

OSTACOLI GROSSI E PICCOLI

Un’osservazione che sicuramente vi sarà venuta in mente è che non tutti gli ostacoli sono grossi uguali ed a seconda della dimensione degli stessi varia la direzione di F. Questo è innegabile ed ha come diretta conseguenza che non c’è un’inclinazione ottimale, ma si tratta sempre di compromessi.

Analizziamo ora un caso particolare, in cui l’inclinazione di F è minore di quella della traiettoria ruota:

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Quando l’ostacolo è sufficiente piccolo, è possibile che la F sia meno inclinata della traiettoria ruota. Nel primo caso (F più inclinata della traiettoria ruota), la O è diretta all’indietro. Nel secondo caso (F meno inclinata della traiettoria ruota), la O è diretta in avanti.

Che cosa significa questo? Semplice, nel secondo caso la componente O non costituisce più una resistenza ma diventa una forza a favore del moto, che “spinge” la bici in avanti. Chi ha provato schemi di sospensione con traiettoria ruota molto inclinata si sarà accorto che la bici tende quasi ad accelerare sui piccoli medi ostacoli, ecco la spiegazione pratica di questo fenomeno.

Schemi di sospensione e traiettorie ruota

Abbiamo detto in precedenza che ad ogni schema di sospensione corrisponde una diversa traiettoria ruota. Andiamo ad analizzare i principali schemi di sospensione e vediamo la traiettoria ruota caratteristica.

MONOCROSS

Nel monocross la traiettoria ruota è molto semplice: un arco di circonferenza il cui centro è lo snodo del forcellone sul telaio.

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Naturalmente a seconda di dove si posiziona lo snodo si possono ottenere inclinazioni e raggi di curvatura differenti, a seconda del risultato che si vuole ottenere.

Generalmente però, soprattutto nel caso di infulcro alto, la traiettoria è abbastanza inclinata, soprattutto nella prima parte e con un’elevata curvatura. Segue insomma molto bene la direzione della forza F anche su ostacoli medio-grandi.

GIUNTO HORST ED FSR

Nel giunto Horst e negli schemi FSR, la traiettoria ruota è più complessa.

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La curvatura in genere è  molto ridotta così come l’inclinazione. In genere la curvatura è piuttosto accentuata nella prima parte, mentre la traiettoria ruota tende a diventare più rettilinea nella seconda parte dell’escursione, verso il fine corsa.

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VPP

Di particolare interesse è la traiettoria ruota del VPP che segue una curva con doppia concavità.

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Come si vede in figura nella prima parte della corsa la curva tende ad avanzare per poi diventare piuttosto rettilinea e curvarsi leggermente verso la fine. Si tratta di un espediente che serve a stabilizzare la sospensione in fase di pedalata attorno al valore di sag. Guardando la parte poisitiva dell’escursione, notiamo che nel complesso la traiettoria ruota del VPP tende ad essere abbastanza inclinata all’indietro, il che comporta un buon assorbimento degli ostacoli.

MAESTRO E DW LINK

Molto simili tra loro, questi due schemi hanno una curva di compressione tendenzialmente rettilinea nella parte iniziale e finale, con una più marcata curvatura nella parte centrale.

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Naturalmente quelle che abbiamo visto sono caratteristiche generali dello schema di sospensione, ma in realtà possono subire anche importanti variazioni a seconda delle interpretazioni date dai vari produttori.

Sappiamo tutti che i monocross non sono tutti uguali, così come i giunti Horst. E’ quindi sempre meglio fare le opportune valutazioni caso per caso.

Dobbiamo poi sottolineare che la curva di compressione non è l’unico elemento che caratterizza uno schema di sospensione. L’effettivo comportamento della bici sul campo viene poi influenzato dall’insieme dei diversi fattori e quindi valutare una bicicletta solo sulla base della traiettoria sarebbe riduttivo. Ciononostante la conoscenza della traiettoria della ruota spesso ci permette di prevedere o giustificare alcune caratteristiche di una bicicletta.