Per modificare il comportamento del veicolo in curva, entrano in gioco gli angoli caratteristici delle ruote e delle sospensioni, andando a variare questi angoli è possibile variare l’impronta dello pneumatico sulla strada.
A seconda del tipo d’impiego del veicolo (Aderenza, Drift, Rally, Drag) varia l’impostazione degli angoli caratteristici.
L’obiettivo principale che ci si pone andando a variare gli angoli caratteristici è quello di migliorare la manovrabilità del veicolo (handling) e la sensazione (feeling) di guida, nei cambi di direzione, massimizzando l’impronta dello pneumatico a terra e rendendo il comportamento del veicolo il più prevedibile possibile.
Un sistema sospensionisitico di qualità si dice tale se durante i trasferimenti di carico (ingresso curva), riesce a non concedere variazioni significative degli angoli caratteristici, concedendo soltanto traslazioni verticali della sospensione.
È da sottolineare che gli angoli caratteristici possono essere variati, in modo ottimale, soltanto sui veicoli che adottano un sistema di sospensione a ruote indipendenti (Mc Pherson, quadrilatero…) e non sui veicoli che montano un sistema di sospensione rigido (Ponte rigido, Dion, Torcente).
Sui veicoli equipaggiati con sistemi di sospensioni rigide è possibile regolare il camber tramite delle piastre specifiche (montate come un distanziale), cambiando l’inclinazione della ruota ma non del mozzo e del fusello come accade nel McPherson.
Infine, anche l’altezza del baricentro ed il rollio del veicolo influiscono sugli angoli caratteristici dell’auto e di conseguenza sulla sua stabilità in curva, ma di questo argomento ne parleremo in un articolo dedicato.
Camber:
l’angolo di campanatura o camber, è definito come l’angolo tra l’asse dello pneumatico e il piano della strada.
È definita campanatura negativa quando l’asse della ruota è rivolto verso il centro della vettura, mentre positiva quando l’asse della ruota è rivolto verso l’esterno dell’auto.
Perché modificare questo angolo?
Quando l’auto affronta una curva, sullo pneumatico viene generata una forza che lo comprime verso il basso ed una forza laterale (chiamata spinta di campanatura), questo cambia il modo in cui aderisce al suolo, maggiore è la spinta di campanatura, maggiore sarà la stabilità in curva dato che lo slittamento dello pneumatico sarà ridotto.
Per massimizzare l’aderenza dello pneumatico al piano strada si decide di avere valori negativi di questo angolo.
È possibile modificare questo parametro in vari modi:
Camber plates (solo su sospensioni a ghiera) – permettono di raggiungere angoli fino a ∓ 3°;
Camber bolts (bulloni che variano l’inclinazione dell’aggancio sospensione-fusello) – angoli fino a ∓ 1.75;
Piastre Camber (per veicoli con sistemi di sospensione rigido);
Approfondimento:
Quali sono le forze che nascono sullo pneumatico quando si affronta una curva?
Abbiamo parlato del camber e di come esso influenza l’aderenza dello pneumatico in curva, ma quali sono i fattori che entrano in gioco quando imponiamo al veicolo una traiettoria?
Analizziamo le forze che nascono quando imponiamo un cambio di direzione al veicolo [veicolo con camber neutrale]:
In condizioni normali, quindi di moto rettilineo, il vettore velocità segue la direzione del veicolo (le immagini sottostanti mostrano lo pneumatico visto dall’alto) mentre nel momento in cui viene imposto un cambio di direzione (immaginiamo in questo caso una curva verso destra) esso tende a variare la sua direzione verso l’esterno della curva.
L’angolo formato tra il vettore velocità (V) e l’asse di mezzeria dello pneumatico è definito come angolo di deriva (α).
La presenza dell’angolo di deriva fa nascere una forza centripeta Fc rivolta verso l’interno della curva che servirà a bilanciare le forza centrifuga che acquisisce il veicolo in curva.
[la forza centrifuga tende a spingere il veicolo verso l’esterno della curva]
Considerando quindi la formula della forza centrifuga di un corpo in movimento:
Dove:
Possiamo dedurre che la condizione di equilibrio sia:
Nel caso in cui questa condizione non fosse rispettata e che quindi la forza centrifuga globale sia maggiore delle forze “stabilizzanti” agenti sulle ruote, il veicolo tenderebbe a sbandare verso l’esterno curva.
Cosa accade quindi se applichiamo le stesse nozioni ad un veicolo con camber negativo?
Quando lo pneumatico ha del camber, la forza risultante che si ottiene tra punto di contatto dello pneumatico e l’asfalto è inclinata. Adoperando la scomposizione delle forze avremo la componente verticale che rappresenta il carico dello pneumatico ed una componente orizzontale che rappresenta la spinta di campanatura, una forza rivolta verso il centro della curva.
Maggiore sarà l’angolo di camber e maggiore sarà il valore di spinta di campanatura (camber thrust) che si opporrà allo slittamento in curva dello pneumatico, quindi minore deriva.
in condizioni di dinamiche del veicolo la campanatura non mantiene i valori che si adottano a veicolo fermo, infatti, lo scuotimento del veicolo, il rollio e lo scuotimento delle sospensioni fanno variare questo angolo.
Quando la sospensione è carica (quindi compressa) si ha il fenomeno del “recupero di campanatura”, quindi la campanatura tende ad assumere valori ancora più negativi rispetto alle condizioni statiche, migliorando l’aderenza in curva.
Ricordiamo anche che la tipologia di pneumatico montato sulla vettura, influenza la variazione dell’angolo di camber, proprio per questo ogni qual volta si cambiano gli pneumatici è necessario rivedere gli angoli caratteristici.
In un prossimo articolo analizzeremo in modo approfondito come l'angolo di deriva sia strettamente collegato anche agli altri angoli caratteristici.