Domanda per veri esperti di dinamica della moto

[Wotan]

Originariamente inviata da nicola66

cos'è l'angolo di sterzo negativo ? Il cannotto inclinato al contrario ? No vero ?

Sì. Rende inguidabile la moto, ma ad un certo angolo azzererebbe l'affondamento della forcella in frenata.

1)
L'angolo di forcella incide sulla tendenza della forcella ad affondare. Questo, mi pare, l'hanno appurato tutti.
Questo affondamento, a sua volta, può modificare a ritroso l'avancorsa e qui si apre tutto un capitolo su come si comporta la moto in frenata e/o su avvallamenti. Quindi a geometrie diverse della sola forcella conseguono comportamenti diversi a parità di avancorsa. L'andatura a velocità costante e su suolo piano non risente invece della particolare inclinazione della forcella dato che conta unicamente l'avancorsa (ottenuta ovvimanente anche con offset).

2)
Tanto per fare chiarezza, una uestione che generalmente si sottovaluta è che una modifica dell'avancorsa si riflette su una modifica del passo. Quindi bisogna intendersi quando si dice "a parità di passo". In effetti, la stabilità del motociclo non è data solo dall'avancorsa anteriore, ma anche dall'avancorsa posteriore (che è la stessa cosa di quella anteriore, ma valutata dal punto di contatto della ruota posteriore). Un buon termine di paragone tra moto è il rapporto tra avancorsa anteriore e posteriore.

3)
Poi c'è la questione del carico. Più il motociclo è pesante o più il suo peso è spostato in avanti e maggiori sono le forze di attrito laterali sulla gomma anteriore. E qui la conclusione è il contrario di quanto molti si aspettano: un'avancorsa ridotta aiuta a meglio contrastare dal manubrio le forze laterali. A questo proposito vorrei aggiungere anche che il peso sull'anteriore dipende da quanto il carico si può spostare in avanti in frenata. Questo dipende a suo volta da altri fattori, come la posizione del baricentro, l'escursione delle sospensioni (vedi ad es. motard).

4)
Il telelever? Impedisce parzialmente l'affondamento, certo, ma non è detto che sia sempre un bene per rapporto al trasferimento di carico. Così, come non è detto che sia un male l'affondamento della forcella in frenata. Qui possiamio aprire un 3ad a parte.

5)
Come si diceva, la stessa avancorsa può essere ottenuta con offset più pronunciati e forcelle meno verticali. La differenza è che con offset pronunciati il perno ruota si abbassa meno rispetto al suolo quando si sterza. Un semplice ragionamento ci conduce immediatamente a capire che è così. Beh, questo è piuttosto importante, perché - stante anche l'effetto giroscopico (che appunto coinvolge la sterzata del manubrio) - rende il comportamento del mezzo più omogeneo e intuitivo. In genere, non si pensa che una lieve sterzata può abbassare il perno ruota.


Cmq, la questione centrale dell'avancorsa è stata riassunta da Wotan nel suo post per punti.
Quello che non mi convince è l'esperimento citato. O, per meglio dire, non dimostra molto (tecnicamente e fisicamente parlando), al di là delle impressione soggettive di alcuni tester estemporanei. Avrei poi parecchio da criticare sulla sicurezza in frenata. Mi astengo per non dilungarmi.

[fluido]

Wotan, i link che hai messo sono molto interessanti (btw. "Motorcycle Dynamics" di Cossalter l'avevo già letto), se mi permetti un appunto trovo sempre difficile capire in che misura scherzi o quanto ci fai con la tua aria da "saputello", alle volte sembra che guardi tutti dall'alto al basso non si sa bene in base a quale sapere pregresso (non avertene a male )

Premesso che trovo le discussioni che inizi quasi sempre interessanti, anche gli interventi di chi ne sa di meno (persino le cazzate più mostruose) mi portano a volte comunque a riflettere, non faccio parte della frazione che vuole lapidare chi scrive dopo aver "solo letto una paginetta di Wikipedia"

Per quel che mi riguarda non vedo che minchiate ho sparato, c'era stata l'incomprensione sull'instabilità (io intendevo perturbazioni trasversali mentre tu le sconnessioni longitudinali, ma l'avevo scritto che la mia frase era stata formulata infelicemente), per il resto l'angolo di sterzo più alto richiede uno spostamento maggiore del manubrio per fare la curva (a 90° non curvi proprio) e permette quindi di "smorzare" (altro termine poco felice ma non mi viene di meglio) di più che non a forcelle verticali, nonostante quell'esperimento di Tony Foale sembri dimostrare il contrario, non so se a 300 km/h la moto sia ugualmente stabile, come Guanaco resto anche io perplesso

Che poi le forcelle verticali si flettano di più in frenata mi pare chiaro, ma non era oggetto della domanda mi pare (o forse sì ma non mi era chiaro)

[tammaro]

non sono un ingegnere meccanico ma l'offset negativo (quello dell'ipotesi tre) e' una tecnologia utilizzata solo da standa e auchan



secondo me la grossa differenza sta nell'angolo di incidenza (quello tra asse forcella e suolo). questo angolo "vincola" la direzione di rotolamento.
Questo e' il motivo per cui le ruote del carrello (anche se hanno un avancorsa > 0 ) sono "ballerine".
Applicando (l'angolo di incidenza = 0) su una moto troveresti un mezzo forse molto maneggevole a basse velocita' ma mortale a velocita' superiori.

Se hai una saldatrice ed un garage possiamo modificare delle bici e provarle

Le ruote del carrello vibrano perché hanno un'avancorsa negativa; infatti, si girano... e l'avancorsa diventa positiva... :-)

A parte questo, su una moto non necessariamente un offset negativo porta a un'avancorsa negativa.

Comunque, nell'immagine l'offset è positivo: il fulcro del mozzo è più avanzato rispetto all'asse di sterzo.

[Wotan]

Originariamente inviata da fluido

Wotan, i link che hai messo sono molto interessanti (btw. "Motorcycle Dynamics" di Cossalter l'avevo già letto), se mi permetti un appunto trovo sempre difficile capire in che misura scherzi o quanto ci fai con la tua aria da "saputello", alle volte sembra che guardi tutti dall'alto al basso non si sa bene in base a quale sapere pregresso (non avertene a male )

Non me ne ho affatto a male, è verissimo! Da piccolo ero un saputello insopportabile, e ancora adesso questa caratteristica affiora senza che me ne accorga.
Aggiungiamo che in questo caso ho fatto proprio una bastardata, visto ho posto una domanda di cui conosco al 90% la risposta (ci ho studiato sopra tre giorni buoni, ho l'influenza e tempo da perdere), situazione in cui il saputello calzava a pennello. Mi perdonerete?

Originariamente inviata da fluido

Premesso che trovo le discussioni che inizi quasi sempre interessanti, anche gli interventi di chi ne sa di meno (persino le cazzate più mostruose) mi portano a volte comunque a riflettere, non faccio parte della frazione che vuole lapidare chi scrive dopo aver "solo letto una paginetta di Wikipedia"

Perfettamente d'accordo, gli errori possono evidenziare indirettamente verità inaspettate.

[nicola66]

Originariamente inviata da Wotan

Sì. Rende inguidabile la moto, ma ad un certo angolo azzererebbe l'affondamento della forcella in frenata.

ah sicuramente, a vantaggio del cappottamento.

[Wotan]

Originariamente inviata da Guanaco

Poi c'è la questione del carico. Più il motociclo è pesante o più il suo peso è spostato in avanti e maggiori sono le forze di attrito laterali sulla gomma anteriore. E qui la conclusione è il contrario di quanto molti si aspettano: un'avancorsa ridotta aiuta a meglio contrastare dal manubrio le forze laterali. A questo proposito vorrei aggiungere anche che il peso sull'anteriore dipende da quanto il carico si può spostare in avanti in frenata. Questo dipende a suo volta da altri fattori, come la posizione del baricentro, l'escursione delle sospensioni (vedi ad es. motard).

Interessante.

Originariamente inviata da Guanaco

Come si diceva, la stessa avancorsa può essere ottenuta con offset più pronunciati e forcelle meno verticali. La differenza è che con offset pronunciati il perno ruota si abbassa meno rispetto al suolo quando si sterza. Un semplice ragionamento ci conduce immediatamente a capire che è così. Beh, questo è piuttosto importante, perché - stante anche l'effetto giroscopico (che appunto coinvolge la sterzata del manubrio) - rende il comportamento del mezzo più omogeneo e intuitivo. In genere, non si pensa che una lieve sterzata può abbassare il perno ruota.

E' proprio questo il punto principale su cui vorrei avere chiarezza: immagino che l'abbassamento dell'avantreno in sterzata aiuti l'inserimento in curva, per cui un asse di sterzo verticale dovrebbe comportare una minor facilità di inserimento in curva.
Questo però sarebbe solo un aspetto della faccenda, perché in realtà uno sterzo verticale comporta anche una maggior efficacia della precessione giroscopica della ruota anteriore in seguito al controsterzo (quando sterzo da una parte, la ruota tende a coricarsi dall'altra).

Originariamente inviata da Guanaco

Quello che non mi convince è l'esperimento citato. O, per meglio dire, non dimostra molto (tecnicamente e fisicamente parlando), al di là delle impressione soggettive di alcuni tester estemporanei. Avrei poi parecchio da criticare sulla sicurezza in frenata. Mi astengo per non dilungarmi.

Dilungati pure, se ne hai voglia, mi interesserebbe saperne di più.

[Wotan]

Originariamente inviata da nicola66

ah sicuramente, a vantaggio del cappottamento.

Beh, no, almeno se il passo rimane costante, non credo che ci siano problemi.

Originariamente inviata da Guanaco

1)

4)
Il telelever? Impedisce parzialmente l'affondamento, certo, ma

Conseguentemente, riduce la variazione-riduzione dell'avancorsa, no?

[BRUFOLO]

ma a 16 anni con questo mi son divertito tanto a monte antenne

[aspes]

in frenata l'affondamento della forcella equivale "barbaramente" a rendere un po' piu verticale il cannotto, con relative conseguenze sull'avancorsa.
Quindi favorisce l'inserimento.Va da se che se il cannotto fosse verticale in frenata la forcella non si comprime, ma si alzerebbe la ruota dietro, il cannotto verrebbe ad avere inclinazione "negativa" (se consideriamo "0" la verticalita') e la stabilita' diventerebbe affidata solo alle braccia robuste del pilota come negli stoppies, situazione in cui se ipoteticamente si mollasse il manubrio non avresti l'autostabilita' e la ruota girerebbe di lato con facciata garantita.COme succede in molti video su youtube, dove lo stoppie a un bel momento innesca la perdita di controllo dello sterzo. E' un esempio dinamico di che succede con inclinazione negativa

[Wotan]

Originariamente inviata da aspes

in frenata l'affondamento della forcella equivale "barbaramente" a rendere un po' piu verticale il cannotto, con relative conseguenze sull'avancorsa.
Quindi favorisce l'inserimento.Va da se che se il cannotto fosse verticale in frenata la forcella non si comprime, ma si alzerebbe la ruota dietro, il cannotto verrebbe ad avere inclinazione "negativa" (se consideriamo "0" la verticalita') e la stabilita' diventerebbe affidata solo alle braccia robuste del pilota come negli stoppies, situazione in cui se ipoteticamente si mollasse il manubrio non avresti l'autostabilita' e la ruota girerebbe di lato con facciata garantita.COme succede in molti video su youtube, dove lo stoppie a un bel momento innesca la perdita di controllo dello sterzo. E' un esempio dinamico di che succede con inclinazione negativa

Certo, in uno stoppie la ruota si gira perché oltre una certa inclinazione l'avancorsa diventa negativa, fatto che accade anche quando saliamo su un gradino abbastanza alto.
Però, a parità di avancorsa, una forcella verticale non andrebbe incontro prima di una normale a tale fenomeno.

[aspes]

quando scendiamo un gradino abbastanza alto

[tammaro]

si, ma non ho ancora capito cosa hai in mente.

Dillo che lo proviamo

x Wotan

Suppongo che andare a fondo della questione diventi una questione complessa. Per semplificare, io credo che sia importante distinguere le velocità elevate da quelle più basse.

L'abbassamento del perno ruota in sterzata di chiusura (basse andature) tende a puntare di più la moto, quindi in questo senso l'offset favorisce l'inserimento in curva.
Con forcella verticale non hai abbassamento, è vero, ma solo a moto verticale (diciamo da fermi). In movimento anche con una forcella verticale avresti un abbassamento, dato che la moto in curva è comunque almeno un po' inclinata.
In definitiva, alle basse andature l'offset facilita l'inserimento. In questo senso potrebbe persino facilitarlo troppo, portando a un'eccessiva chiusura della ruota (per esempio in un tornate in salita).

In velocità il discorso è diverso, perché si fa sentire l'effetto giroscopico. Come ben sai, spingendo sulla manopola interna alla curva si fa piegare di più la moto. Ma questo significa (contrariamente al caso precedente) alzare il fulcro della ruota, cioè puntare meno la moto. Quindi, da un lato il lieve controsterzo (per così dire) piega di più la moto, dall'altro la punta meno. Direi a tutto vantaggio della stabilità.

Ovviamente, ci sono i casi intermedi, ma a quel punto occorrerebbe passare da un discorso qualitativo (come questo) a un'analisi quantitativa, cioè calcolare. E per farlo bisognerebbe tenere conto di molti fattori, come quelli che contempla un progettista.
Tra l'altro, sono certo che nemmeno un progettista possa stabilire "sulla carta" la soluzione perfetta, dato che stiamo parlando di compromessi che vengono individuati al meglio con molte prove pratiche (collaudatori). Direi insomma che qui la faccenda si complica. Senz'altro oltre le mie possibilità.

In quanto all'"esperimento" (comunque molto interessante), non mi meraviglia che a velocità costante la moto proceda senza alcun particolare scompenso. Come tu stesso hai ben evidenziato, basta infatti che abbia un'avancorsa sufficiente a garantire la stabilità (autocorrezione).
Le mie riserve sono sulla frenata. Una forcella quasi verticale non assorbe bene l'energia cinetica in lavoro di deformazione (e poi calore nel fluido), appunto perché la sospensione viene chiamata in causa molto meno. In sostanza, la sospensione viene a lavorare per lo più per il trasferimento di carico sull'anteriore che appunto è una forza verticale. Manca un buon contrasto alla forza d'inerzia.
Questo comporta che tutto sia demadato alla gomma e anche in modo piuttosto improvviso nelle frenate più intense. Inoltre, gli attriti trasversali, meno tamponati dalla sospensione, tendono in questo caso a scaricarsi maggiormente su una (pericolosa) torsione del manubrio.
Per dire di più dovrei rifletterci...

[Wotan]

Originariamente inviata da aspes

quando scendiamo un gradino abbastanza alto

Anche. Se sali, l'avancorsa diventa negativa nel momento in cui affronti lo spigolo del gradino, mentre se scendi lo diventa dopo aver passato lo spigolo, nel momento in cui tocchi il terreno sottostante.

[Wotan]

Originariamente inviata da Guanaco

L'abbassamento del perno ruota in sterzata di chiusura (basse andature) tende a puntare di più la moto, quindi in questo senso l'offset favorisce l'inserimento in curva.
Con forcella verticale non hai abbassamento, è vero

E questo spiegherebbe perché la BMW modificata da Foale sembra essere molto più stabile alla partenza, con molta minor tendenza a sbandare a destra e a sinistra a bassissima velocità.