Domanda per veri esperti di dinamica della moto

[aspes]

wotan e nicola, ma abbiate pazienza, proprio il paragone con la bandiera mi da ragione. Nel disegno 3 si ipotizza che la moto avanzi verso sinistra. E proprio in tale situazione la ruota si gira all'indietro, proprio come quella del carrello della spesa .In pratica, la ruota proprio non vuole rimanere in quella posizione, cerca si l'allineamento, ma dopo aver girato di 180 gradi!
NOn esiste un veicolo con inclinazione asse di sterzo zero.E' instabile per definizione.O meglio, l'inclinazione zero e' il punto neutro in cui la minima perturbazione innesca instabilita', l'inclinazione negativa, come dica Wotan, sarebbe instabile persino da fermo.
Ripeto, pensate alla ruotina del carrello, ha cannotto verticale e il perno e' lievemente avanzato, appena spingi il carrello si allinea all'indietro,ovvero gira di 180 gradi.Se non vogliamo fare i teorici almeno guardiamo la pratica.
Nicola, aggiungo, che rileggendo il tuo commento ipotizzo che nella figura 3 tu pensassi alla moto che avanza verso destra, ma allora la avancorsa sarebbe negativa.
Infine, e' vero che la moto ha il manubrio, ma il principio di stabilita' presuppone che il veicolo tenda a mantenere la direzione senza mani, altrimenti sarebbe inguidabile e costringerebbe a fare sforzi immani per tenerla allineata persino in rettilineo

[camelsurfer]

Originariamente inviata da aspes

Nel disegno 3 si ipotizza che la moto avanzi verso sinistra.

No verso destra.

[nicola66]

Originariamente inviata da aspes

wotan e nicola, ma abbiate pazienza, proprio il paragone con la bandiera mi da ragione. Nel disegno 3 si ipotizza che la moto avanzi verso sinistra. E proprio in tale situazione la ruota si gira all'indietro, proprio come quella del carrello della spesa .In pratica, la ruota proprio non vuole rimanere in quella posizione, cerca si l'allineamento, ma dopo aver girato di 180 gradi!
NOn esiste un veicolo con inclinazione asse di sterzo zero.E' instabile per definizione.O meglio, l'inclinazione zero e' il punto neutro in cui la minima perturbazione innesca instabilita', l'inclinazione negativa, come dica Wotan, sarebbe instabile persino da fermo.
Ripeto, pensate alla ruotina del carrello, ha cannotto verticale e il perno e' lievemente avanzato, appena spingi il carrello si allinea all'indietro,ovvero gira di 180 gradi.Se non vogliamo fare i teorici almeno guardiamo la pratica.

Esatto si girano all'indietro appena lo spingi e li rimangono;+ direzionali di così. Infatti i primi carrelli con solo le anteriori piroettanti erano durisissimi da fare girare.

E' ovvio che nella 3^ figura si sposta da sx a dx dato che la proiezione a terra della verticale passante per il perno ruota è dietro a quella della forcella, come nelle altre 2 figure.

[Bert]

Se ricordo bene esiste tale Cossalter UniPd che ha prodotto un sacco di documentazione teorico-pratica sulle quote caratteristiche e la loro influenza sulla guida delle motociclette.
A sensazione (sottolineo sensazione) direi che , forse , è il caso di analizzare la domanda "al plurale"...invece di comportamento direi comportamenti.
Forse banale ma , ad esempio , un veicolo aerodinamicamente neutro su strada piana , rettilinea , liscia e a velocità costante l'avancorsa (ma anche le stesse sospensioni) sono inutili.
Tutte le geometrie proposte potrebbero trovare applicazione per ottenere comportamenti specifici (anche la n°3 -> pensa alle ruote pivottanti delle sedie o dei carrelli a spinta)

Non saprei darti dimostrazioni ma sono d'accordo sulla importanza del momento d'inerzia polare e , credo , sul fatto che l'avancorsa "incrocia" la perpendicolare asse ruota/suolo.
Incrociare/nn incrociare dovrebbe essere diverso in termini giroscopici

Nn ho aggiunto molto ma seguo con interesse

Ciao Bert

[il franz]

Bisognerebbe chiamare questo e capire che benefici ha avuto.

[joesimpson]

sono al lavoro, in pausa caffè un taglia incolla... il primo venuto

INSERIMENTO IN CURVA
L’inizio della fase d’inserimento coincide con
il momento in cui il pilota chiude il comando
dell’acceleratore e comincia a frenare (staccata)
e termina poco prima del punto di
corda della traiettoria impostata (Figura 5).
Tale punto si può identificare con il momento
nel quale il motociclo ha terminato la fase
di rollio (piega) verso l’interno.
Questo stadio è molto importante per la
corretta esecuzione di tutta la curva: errori
d’impostazione che si vengono a creare
qui obbligano il pilota a effettuare correzioni
nelle fasi successive.
Tali correzioni, oltre a essere di difficile esecuzione,
comportano perdite in termini di
tempo.
Per ovviare a questi inconvenienti, il motociclo
dovrebbe essere molto maneggevole,
cosa che si riesce a ottenere con un
angolo di sterzo più chiuso abbinato ad
avancorsa e passo contenuti.
Inoltre, una posizione del baricentro elevata
facilita il movimento di rollio verso l’interno
della curva, proprio per semplificare
l’inserimento.

Le caratteristiche di maneggevolezza e
stabilità sono definite dalle scelte progettuali
dei parametri riassunti in precedenza.
Angoli di sterzo, avancorsa, interassi
minori e una posizione del
baricentro elevata, portano maggiori
doti di maneggevolezza. Al contrario, un
avantreno più aperto, un passo lungo e
un baricentro basso definiscono una
maggiore stabilità direzionale. Quindi
angolo di sterzo, avancorsa e passo,
insieme alla posizione del baricentro del
veicolo come risultato delle decisioni del
progettista, infondono le proprietà di
guida che poi determinano il carattere
intrinseco del motociclo.

[mangiafuoco]

Wotan,

guarda qui:

www.gialma.it/archive/C-dinamica_veicolo.pdf

da pagina 20:
1.4.11 Effetto di I1 e dell'avancorsa sulla stabilita' del veicolo nei
confronti del "wobble".

[camelsurfer]

Cambia l'effetto giroscopico in curva. Invece che piegare dal lato giusto la moto tenderebbe a raddrizzare. In pratica dovremo applicare una manovra inversa per ottenere lo stesso risultato.

[aspes]

A parte che la sospensione col canotto verticale non puo' funzionare, uno dice: faccio una sospensione di tipo diverso e fnziona, vedasi l'anteriore del ciao, che assomiglia al disegno 3.Ma anche il ciao ha il cannotto inclinato.
se bastasse fare l'avancorsa per avere stabilita' come il disegno 3, perche' qualunque bicicletta elementare, che ottiene l'avancorsa avendo la forcella curvata verso l'avanti (parlo delle bici tradizionali senza sospensioni), ha comunque il cannotto inclinato? basterebbe farlo verticale.

[Motopoppi]

Forse quest'articolo (in tedesco) puo' essere d'aiuto ?

http://www.motorrad-gespanne.de/technik/nachlauf.htm

[nicola66]

l'esempio vespa non funziona, non c'è una forcella telescopica con perno ruota solidale, anche se il sistema è a biellette alla fine l'asse ruota è sull'asse di sterzo che nella proiezione a terra è davanti al punto di contatto della gomma generando la classica avancorsa.

[TAG]

ora ne sparo una a naso e non confutata da nessuna lettura:
con l'inclinazione diversa cambia anche l'impronta a terra del pneumatico
nel senso che
la seppur minima rotazione del manubrio nei due casi di diversa inclinazione, produce due diverse effetti sui punti di contatto tra asfalto e pneumatico

le ho sparate grosse??

[Ulisse]

Quella del terzo disegno affonda molto meno in frenata: dinamicamente somiglia ad un telelever, ma è strutturalmente molto più debole nei confronti degli sforzi longitudinali.

[Wotan]

Originariamente inviata da Ulisse

Quella del terzo disegno affonda molto meno in frenata: dinamicamente somiglia ad un telelever, ma è strutturalmente molto più debole nei confronti degli sforzi longitudinali.

Tutto vero.

[fluido]

Angolo di sterzo ed avancorsa è chiaro a tutti presumo che non possono essere trattati separatamente, occorre il giusto "mix" che poi dà il carattere della moto.

Se l'angolo di sterzo è alto si ha una minore stabilità a bassa velocità e maggiore stabilità ad alta velocità (vedi choppers). Il maggiore momento d'inerzia sull'asse di sterzo diminuisce la possibilità di avere rapidi spostamenti dello stesso.
Se l'angolo di sterzo è viceversa basso, la moto è più maneggevole ma se il valore è troppo basso è sufficiente una qualunque perturbazione (irregolarità della strada, vento) a cambiarne la direzione.

L'avancorsa rende la moto stabile perchè la ruota viene "tirata" dall'asse di sterzo verso il quale tende ad allinearsi; ciò forma un momento (proporzionale alla forza, ovvero alla velocità) che riporta la ruota nella direzione di marcia.
Un valore alto di avancorsa assieme ad un ridotto angolo di sterzo migliora la stabilità alle basse velocità, ma coll'aumentare del carico sull'asse anteriore aumenta la tendenza allo sbacchettamento.

L'esempio del carrello della spesa calza a pennello: poichè la ruota viene tirata, tende sempre a riportarsi lungo la direzione d'avanzamento (a seguito come detto del momento che si forma); ad un certo punto (con l'aumentare della velocità) questo momento di richiamo è tale che la ruota oltrepassa il "punto centrale" finendo dall'altra parte, al che si forma un momento di segno opposto che sovracorregge nuovamente la ruota nell'altra direzione.
Quando la frequenza di questo sbacchettamento raggiunge la frequenza di risonanza del sistema, esso si amplifica a tal punto che la ruota sbatte da parte a parte.
Basta fare la prova col carrello pieno e tentare il record di velocità, ad un certo punto le ruote iniziano a dimenarsi di quà e di là incontrollatamente (caso di figura 3).

Lo sbacchettamento è più o meno latente in tutte le moto, ad es. sulla mia tra 60-80 km/h se lascio il manubrio questo inizia ad oscillare auto-amplificandosi fino a rendere la moto incontrollabile (ma una mano sul manubrio basta ad evitarlo), l'esempio di figura 3 con angolo di sterzo nullo richiederebbe una forza immane per riuscire a tenere fermo lo sterzo oltre una certa velocità.

[Wotan]

Originariamente inviata da fluido

Se l'angolo di sterzo è viceversa basso, la moto è più maneggevole ma se il valore è troppo basso è sufficiente una qualunque perturbazione (irregolarità della strada, vento) a cambiarne la direzione.

Non è vero.

Originariamente inviata da fluido

l'esempio di figura 3 con angolo di sterzo nullo richiederebbe una forza immane per riuscire a tenere fermo lo sterzo oltre una certa velocità.

Non è vero.

[fluido]

Argomenta allora invece di semplicemente contraddire con supponenza superflua (ci metto una faccina và )

Edit: La frase "se il valore è troppo basso è sufficiente una qualunque perturbazione a cambiarne la direzione." è formulata molto poco felicemente ma il concetto di base resta

[aspes]

Originariamente inviata da fluido

Argomenta allora invece di semplicemente contraddire con supponenza superflua (ci metto una faccina và )

Edit: La frase "se il valore è troppo basso è sufficiente una qualunque perturbazione a cambiarne la direzione." è formulata molto poco felicemente ma il concetto di base resta

io sono con Fluido.
No ho una spiegazione ultra scientifica, ma a cannotto verticale non si va, come nessuna moto al mondo.
Per vedere una differenza di comportamento penso a una moto tradizioale sul cavalletto centrale.
Mi metto dal lato sinistro, lato leva cambio.
Appoggio la mano sul cannotto e spingo forte.La moto va a destra, il manubrio ruota a SINISTRA
Facciamo uguale co una moto co forcella tipo 3. Questa avrebbe il cannotto a sinistra di sentrambe le ruote. se spingo la moto va a destra e il manubrio ruota a DESTRA .Basta immaginarlo per averne conferma.
Quindi dato che le forze dall'asfalto si trasmettono alla ruota e da qui al cannotto il comportamento e diverso.
Lo schema vespa e' simile alla figura 3 , lo schema ciao alla figura 3 girata al contrario, ma funzionano entrambi perche' hanno il cannotto inclinato e quidi come dice nicola si genera comunque l'avancorsa classica.
Infine la forcella tipo 3 in frenata e' neutra (se telescopica). Se fosse con inclinazione negativa si alzerebbe.
Quella tipo vespa affonda e quella tipo ciao, come tutte le earles di cui e' una miniatura, si alza.

[Wotan]

Ok, tutto questo era solo per divertirmi un po' a vedere le minchiate che avreste puntualmente sparato. Del resto vi avevo avvisato che avevo bisogno di veri esperti...

Di recente mi è venuto in mente di capire sul serio come funziona una moto, e in particolare mi ha incuriosito il fatto che un sacco di gente parla di inclinazione dell'asse di sterzo, ma nessuno sa bene a che cosa serve; perciò ho letto parecchio sull'argomento e ho capito chiaramente molte cose, mentre altre ancora mi sfuggono.

Una cosa di cui sono sicuro è che tutte le differenze di comportamento che voi attribuite alle diverse inclinazioni del'asse di sterzo sono in realtà da attribuirsi alla variazione dell'avancorsa:

• avancorsa molto lunga => sterzo molto duro da azionare, in quanto fortemente autostabilizzante in velocità, e ruota che tende a chiudere nel senso dell'inclinazione quando si inclina la moto da fermo;
• avancorsa = 0 => sterzo senza doti di autocorrezione, con tendenza all'instabilità in caso di qualsiasi perturbazione (buche, vento laterale ecc.), e ruota che rimane ferma quando si inclina la moto da fermo;
• avancorsa negativa => sterzo autosterzante, con la ruota che in movimento tende a scartare lateralmente e moto praticamente inguidabile, e quando si inclina la moto da fermo la ruota punta dalla parte opposta rispetto all'inclinazione.

In realtà la riduzione dell'angolo di sterzo, a parità di avancorsa, non comporta inconvenienti alla guida, e anzi ha i seguenti effetti positivi:

• riduce l'affondamento della forcella in frenata (massimo ad un certo angolo intorno ai 63° dalla verticale, si riduce man mano che ci si avvicina alla verticale e trova il suo minimo con un angolo di sterzo negativo);
• rende lo sterzo nettamente più imperturbabile sulle sconnessioni longitudinali della strada, come ad esempio i binari;
• nonostante la maggior stabilità, aumenta sensibilmente la maneggevolezza della moto, a causa della maggior prontezza dello sterzo e della maggior efficacia dell'effetto giroscopico indotto dal controsterzo.

L'unico effetto negativo sembra essere la tendenza della forcella a flettersi in frenata (la minima tendenza a flettere si ha intorno ai 63°, cioè all'angolo in cui la tendenza all'affondamento è maggiore), un problema strutturale che può essere risolto con relativa facilità (ad esempio adottando una geometria tipo Telelever o Earles)

Tutto quello che scrivo qui sopra si basa su uno splendido e sorprendente esperimento di Tony Foale (che vi farà ricredere parecchio ), sull'articolo "L'avancorsa" di Cossalter e Lot del Dipartimento di Ingegneria Meccanica dell'Università di Padova (articolo che contiene di sfuggita un piccolo errore relativo all'affondamento della forcella in frenata, che l'autore corregge nell'articolo successivo), sull'articolo "Confronto tra Telelever BMW e forcella tradizionale" dello stesso Cossalter e sullo studio "Motorcycle steady turning: the significance of geometry and inertia", opera del già citato Lot, con Bortolozzi e Ruffo (ho argomentato a sufficienza? )

Fin qui ci sono arrivato, ma ho l'impressione che ci sia ancora qualche cosa che mi sfugge. C'è qualcuno che può portare qualche altro elemento utile?

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.

[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.

Originariamente inviata da Guanaco

1)

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

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

[Wotan]

Originariamente inviata da aspes

Quella tipo vespa affonda e quella tipo ciao, come tutte le earles di cui e' una miniatura, si alza.

L'affondamento o il sollevamento delle forcelle della Vespa e del Ciao non c'entrano niente con l'avancorsa (che è presente in entrambi i modelli, come del resto in tutte le moto e gli scooter esistenti), ma dipendono dal fatto che il piatto del tamburo è fissato ad un elemento che oscilla variando la propria inclinazione (la bielletta della sospensione) anziché ad un elemento che scorre verticalmente senza variare di inclinazione (come lo stelo di una forcella classica).
Se la bielletta è infulcrata anteriormente alla forcella (come sulla Vespa), la coppia frenante comprime la sospensione, mentre la distende quando la bielletta è infulcrata alla forcella posteriormente (come sul Ciao e sulle Earles).

Quando la Piaggio ha modificato lo schema (sulla P125X e sulla PK50) in modo da poter fissare il tamburo ad un elemento a scorrimento verticale, cioè sull'ammortizzatore, l'effetto autoaffondante è sparito, nonostante la geometria della sospensione sia rimasta (ed è tutt'oggi) sostanzialmente la stessa, almeno dal punto di vista estetico.

[nicola66]

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

[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.