Angoli caratteristici delle sospensioni 2: Incidenza e inclinazione asse di sterzo
Sicuramente più volte vi sarete chiesti che cosa cambia nel comportamento dinamico della vostra auto se, invece che limitarvi a variare altezza e rigidezza del comparto molla e ammortizzatore, vi doveste spingere a modificare uno o più angoli caratteristici della sospensione.
Ma quali sono questi angoli caratteristici? Gli angoli da tenere in considerazione durante il set-up di un assetto sono quattro e sono la convergenza e la campanatura, che influenzano il comportamento della vettura in rettilineo, e l’incidenza e l’inclinazione dell’asse di sterzo, che modificano il comportamento della vettura in curva. Dopo aver trattato i primi due nello scorso articolo, in questa seconda puntata andremo ad analizzare gli altri due.
Incidenza = Caster (positivo = verso il posteriore, negativo = verso l’anteriore)
L’incidenza o Caster è l'inclinazione (longitudinale) dell'asse di sterzo rispetto all'asse verticale sul piano longitudinale o meglio è l'angolo delimitato tra l’asse di sterzo e la verticale a terra passante per il centro ruota, il tutto osservando il veicolo lateralmente. Questo angolo, che nella maggior parte delle auto è positivo a tutto vantaggio della stabilità generale del veicolo, è molto importante nel definire la stabilità di una vettura in frenata e trazione perché è in grado di indicare quanto velocemente ritornerà dritta una ruota dopo una manovra di sterzatura. Il suo valore sarà, infatti, positivo se l’asse di sterzo si troverà inclinato verso il posteriore della vettura, ossia nel verso opposto alla direzione di marcia. Un angolo di Caster positivo, oltre ad aumentare la stabilità in rettilineo, agevola il ritorno dello sterzo nella posizione di zero dopo una sterzata. Un angolo di Caster negativo, invece, favorisce l’operazione di sterzatura e quindi la manovrabilità ma, allo stesso tempo, diminuisce la stabilità in rettilineo al crescere della velocità. Dal punto di vista del feeling di guida, l’effetto principale è rappresentato dal contributo dato dall’angolo di Caster al momento di autoallineamento, e quindi alla coppia che tende a centrare il volante e che percepiamo in fase di sterzatura. Dal punto di vista dell’handling, l’effetto principale è il recupero dell’angolo di Camber (campanatura) in sterzata. Adottando elevati valori positivi per l’angolo di Caster è possibile portare la ruota esterna alla curva in condizioni di Camber negativo incrementando, in tal modo, la tenuta in curva dell’asse. Non dimentichiamo però che il momento di autoallineamento tende, inoltre, a rendere lo sterzo più comunicativo, eliminando quella sensazione di volante “vuoto” che non trasmette al guidatore cosa stia esattamente succedendo al veicolo mentre percorre una curva. Detto questo però nelle vetture a trazione anteriore si tende ad adottare un valore piccolo dell’angolo di Caster per non avere un eccessivo momento di autoallineamento. Infatti, dato che in tali veicoli la coppia è trasmessa all’asse sterzante, c’è già un contributo delle forze di trazione al momento di autoallineamento.
Angolo di King-Pin = inclinazione asse di sterzo
L’angolo di King-Pin è l'angolo d'inclinazione (trasversale) dell'asse dell’asse di sterzo nel piano trasversale del veicolo o meglio è l’inclinazione dell’asse di sterzo rispetto al riferimento verticale perpendicolare al terreno se si guarda l’auto da davanti o da dietro. E’ un angolo strettamente legato all'offset del cerchio, ovvero alla distanza tra la superficie di appoggio del mozzo e la mezzeria della ruota, ed è di fondamentale importanza per il comportamento dinamico del veicolo e per il feedback sullo sterzo restituito al guidatore. Questo angolo insieme al Caster determina in maniera importante i famosi "bracci a terra longitudinale e trasversale", parametri utilizzati per calcolare l'entità della risposta del montante sospensione nel riallineare la ruota. Non per niente un elevato angolo di King-Pin porta a un elevato momento di auto allineamento dello sterzo, situazione contraria in caso di piccolo angolo di King-Pin. Nello stesso tempo un elevato angolo di King-Pin genera un elevato braccio a terra trasversale che provoca a sua volta un aumento dello sforzo richiesto per sterzare e sensibili ritorni di coppia sullo sterzo in seguito alle frenate, alle accelerazioni, o alle irregolarità stradali. Infine, maggiore è l’angolo di King-Pin e maggiore sarà l’influenza tra l’angolo di sterzo e la campanatura della ruota, provocando inevitabilmente l’inclinazione verso l’esterno della parte alta della ruota al variare dell’angolo di sterzo. Discorso analogo può però essere fatto in merito al braccio a terra longitudinale, più influenzato dal valore di Caster, perché se positivo fornisce migliore stabilità e facilità di ritorno dello sterzo mentre se è negativo innesca maggiore facilità alla sterzatura e instabilità. Va, infine, evitato un braccio a terra nullo perché in questo caso, la ruota sarebbe sensibile ad ogni tipo di disturbo e in aggiunta a questo problema mancherebbe il contributo necessario al ritorno agevolato dello sterzo dopo una sterzata.