Il comportamento di un'auto dipende in larghissima misura dalla configurazione e dalla regolazione delle sue sospensioni. La variazione di un solo grado su certi parametri può avere ripercussioni importanti sulla stabilità o sulla maneggevolezza in pista. Spesso è un vero rompicapo per i piloti da corsa: si provano parametri diversi, si fanno prove in pista e si affina man mano in base alle sensazioni del pilota e, soprattutto, al verdetto del cronometro…
La sospensione
Esistono diversi tipi di sospensioni che non descriveremo qui in dettaglio, perché sono troppo lontani dal nostro tema principale: le sensazioni di guida e le prestazioni. Ma è importante capire il funzionamento di base del sistema più diffuso, dotato di ammortizzatore e molla. Si parla di "sospensione" perché il ruolo principale del dispositivo è fare da collegamento tra le masse non sospese (ruote, freni…) e quelle sospese (telaio, abitacolo, motore…). Poiché la seconda categoria è di gran lunga la più pesante delle due, serve un dispositivo performante e adatto per limitare i movimenti della scocca e fare in modo che l'auto resti a contatto con il suolo. Senza sospensioni, l'auto decollerebbe alla minima buca, e questo renderebbe il comportamento… piuttosto dubbio!
Bisogna dunque tenere a mente che tutte le scelte tecniche sono questione di compromesso tra comfort e prestazioni e che dipendono totalmente dal veicolo utilizzato. Ma l'unico giudice che permette di convalidare una configurazione in pista è il cronometro!
Molla e ammortizzatore
I due componenti principali sono la molla e l'ammortizzatore, ai quali si aggiungono una barra antirollio e un braccio inferiore nel caso più comune della produzione automobilistica moderna: la sospensione di tipo MacPherson. Le molle hanno il compito di "portare" l'auto: senza di esse, gli ammortizzatori andrebbero direttamente a fine corsa in compressione e i movimenti della scocca non verrebbero assorbiti. Quando il profilo della strada cambia, la molla si comprime o si estende e restituisce una forza per tornare alla posizione di partenza, che dipende dalla sua rigidità. Avrai sicuramente giocato con le molle da bambino: quando se ne comprime una, reagisce in modo piuttosto violento, lanciando l'oggetto che ci si è appoggiato sopra. Piuttosto divertente, no? Certo, ma se si potesse evitare che la nostra auto faccia balzi a ogni irregolarità della pista, sarebbe più sicuro!
È esattamente il ruolo dell'ammortizzatore, composto da uno stelo che si sposta in un fluido e che regola questi movimenti. Più l'ammortizzatore è duro, meno libertà lascia alle oscillazioni della molla. Più è morbido, più i movimenti della scocca sono ampi. Per capirlo non c'è niente di più semplice: premi sul bagagliaio della tua auto per comprimere la sospensione. Ogni pressione è seguita da una risposta che riporta la scocca nella posizione di partenza.
Il giusto compromesso
Frugando nella fototeca del nostro partner Kevin Goudin, ci si rende conto delle diverse configurazioni che esistono. Da un prototipo LMP1 alla 24 Ore di Le Mans a una Mini iscritta a una corsa storica, passando per una pesante americana ribassata, c'è un mondo di differenza a livello di regolazioni! Ma non si può fare a caso quando si cerca di ottimizzare la sospensione per la pista: non basta irrigidire tutto al massimo e abbassare tutto per avere l'auto più efficace. Nella grande maggioranza dei casi si guida un'auto di serie che, per quanto sportiva, deriva da una produzione globale che deve rispondere a certe esigenze di comfort e di sicurezza. Vedere scocche incrinate su auto sportive usate regolarmente in pista è più comune di quanto si creda, soprattutto quando le modifiche non sono state ben studiate.
Una delle prime cose che si cambiano sulla propria auto per fare pista è la sospensione. E per fortuna, perché i produttori ci vanno a nozze in questo mercato dei componenti performance. Si cerca di irrigidire il gruppo molla/ammortizzatore per ridurre i movimenti delle masse sospese, ma non a qualsiasi costo. Bisogna innanzitutto adattarsi al proprio utilizzo, perché non esiste una regolazione ottimale e universale. Se giri al Castellet e il giorno dopo vai sulla Nordschleife, bisognerà rivedere la regolazione per essere davvero efficaci: in un caso la pista è praticamente liscia, nell'altro è molto sconnessa, con molti saliscendi. Una regolazione molto rigida sarà possibile su un bell'asfalto, ma meno adatta in altri casi. Siamo chiari: sarà sempre più rigida di un veicolo di serie, ma andare in giro con un pezzo di legno non è necessariamente la soluzione migliore.
Non bisogna dimenticare un concetto base della fisica, già citato nei numeri precedenti: nulla si perde, nulla si crea, tutto si trasforma. Quando cambi la regolazione della sospensione, gli sforzi trasmessi dalla pista non cambiano! Qualcosa dovrà pur assorbire queste forze, e spesso è la scocca a farne le spese… Irrigidire sì, ma senza mai dimenticare di occuparsi del telaio nel suo insieme. Controllare bene i punti di fissaggio dei vari elementi e rinforzare la scocca sono cose fondamentali quando si vuole modificare un'auto di serie per fare pista.
Compressione ed estensione
Quando la ruota subisce un urto o un cambio di appoggio, a livello dell'ammortizzatore ciò si traduce in un movimento dello stelo, con una corsa e una velocità più o meno grandi. Quando lo stelo rientra si parla di compressione; quando esce, di estensione. Questi parametri non sono regolabili sui veicoli di serie (salvo casi particolari). Per accedervi bisogna investire in kit di sospensioni completi che, nelle versioni di fascia alta, permettono di regolare ogni valore indipendentemente dall'altro. Si cerca così di controllare le velocità di compressione e di estensione dello stelo regolando la circolazione del fluido all'interno dell'ammortizzatore. È qui che tutto si complica…
Prendiamo il caso della regolazione della compressione. In pista si cerca di avere una compressione detta "lenta", che favorisce il controllo dei movimenti della scocca come il rollio o l'affondamento in frenata. In altre parole, quando c'è una sollecitazione l'ammortizzatore resiste perché la ruota non risalga troppo in fretta. È efficace se il fondo è perfettamente liscio, ma il comportamento diventa difficile in caso di urto ad alta velocità, come un cordolo o un dosso. Poiché la resistenza alla risalita della ruota è forte, l'auto tende a sobbalzare invece di assorbire le irregolarità.
Interessiamoci ora a una fase di frenata in circuito. Nel momento in cui si attaccano i freni, avviene un violento trasferimento di carico verso l'avanti che alleggerisce le ruote posteriori. Se l'estensione dell'ammortizzatore è troppo lenta, le ruote impiegano tempo a ridiscendere per restare bene a contatto con il suolo. Questo può favorire i bloccaggi delle ruote posteriori, particolarmente sgradevoli ad alta velocità.
Come avrai capito, non è un caso che il talento di messa a punto di un pilota di alto livello sia importante almeno quanto il suo colpo di volante. Poiché ogni pista e ogni auto sono diverse, servono ore di pratica per trovare la regolazione perfetta, tante sono le possibilità. Ma nel caso di un'auto di serie modificata, come accade per molti dei nostri lettori, bisogna ricordare una cosa importante: tutto è questione di compromesso. Se arrivi su strada alle tue giornate club, fai attenzione a non rendere l'auto pericolosa con una regolazione troppo orientata alla pista. A seconda del circuito su cui giri, e se il tuo materiale lo permette, adatta le tue regolazioni alle particolarità della pista per far scendere il cronometro!
Le regolazioni dell'assetto
Passiamo ora ai diversi angoli di funzionamento degli assali: l'incidenza, la campanatura e il parallelismo, che si chiamano più comunemente "geometria". La regolazione di questi parametri ha un'influenza enorme sul comportamento dell'auto in circuito, e scelte sbagliate possono ridurre fortemente le prestazioni. La difficoltà principale è che sono tutti strettamente legati: modificare in modo importante un parametro trascurando gli altri non porta necessariamente un guadagno in prestazioni e può perfino produrre l'effetto contrario in certi casi estremi.
È abbastanza facile capire che le regolazioni degli assali di una Clio che gareggia in uno slalom sono molto lontane da quelle di un prototipo LMP1 che disputa la 24 Ore di Le Mans. Per la prima le velocità raggiunte sono basse, con curve molto strette; per l'altro l'auto deve resistere 24 ore, alternando lunghi rettilinei veloci e sequenze molto tecniche. Bisogna dunque, come per le regolazioni degli ammortizzatori, trovare un compromesso in funzione di ciò che si cerca e del veicolo che si usa: maneggevolezza nel misto stretto, stabilità ad alta velocità, velocità di punta… Inoltre, quando si gira con un club, è raro cambiare le regolazioni dell'assetto ogni volta che si va su un circuito diverso. In questo caso bisogna cercare di configurare un'auto il più omogenea possibile.
La campanatura
è l'angolo formato tra il piano della ruota e la perpendicolare al suolo. È negativa quando la parte alta della ruota è inclinata verso l'interno del veicolo, e positiva nel caso opposto.
La regolazione della campanatura permette di aggiustare il modo in cui lo pneumatico è a contatto con il suolo, modificando l'inclinazione della ruota. In circuito si usa più spesso una campanatura negativa, in modo che in curva, per effetto del rollio, lo pneumatico abbia la massima superficie di contatto con la pista.
Tuttavia, abusare della campanatura negativa non risolve tutti i problemi e non è sempre la soluzione migliore. L'aderenza in curva è certo migliorata, ma quando si torna in rettilineo la superficie di contatto dello pneumatico si riduce perché non rotola "piatto". Questo può causare diversi problemi:
- meno stabilità ad alta velocità in rettilineo, a causa della minore superficie di contatto dello pneumatico;
- meno efficacia in frenata: poiché lo pneumatico non appoggia per intero sulla pista, le capacità di frenata ne risultano ridotte;
- temperature di esercizio non omogenee: in curva lo pneumatico è perfettamente a contatto con il suolo, ma nei lunghi rettilinei la parte che non tocca la pista si raffredda mentre il resto dello pneumatico continua a scaldarsi.
Per regolare bene la campanatura bisogna analizzare diversi dati per trovare il miglior compromesso. In gara gli ingegneri degli pneumatici misurano le temperature di esercizio in più punti per ottimizzare al massimo l'uso dello pneumatico, ma in una giornata club ci si interessa soprattutto alla stabilità dell'auto percepita al volante. Per esempio, con un'auto piuttosto pesante su un circuito veloce, un angolo negativo troppo marcato può dare la sensazione di un'auto che "cerca la strada" nei rettilinei. Al contrario, su un'auto leggera che gira su un circuito più stretto, si può abusare della campanatura negativa per avere il massimo dell'aderenza in curva.
L'incidenza
Il modo migliore per rappresentarsi l'incidenza è guardare cosa succede su una bicicletta. L'asse della forcella rappresenta l'asse attorno al quale ruota l'intero meccanismo dello sterzo: è l'asse del perno. Prolungando questo asse verso il suolo, ci si accorge che forma un angolo con la verticale presa nel punto di contatto dello pneumatico con la strada. È l'angolo di incidenza. Tutte le biciclette hanno un'incidenza positiva (salvo casi particolari), il che permette in particolare di andare dritti senza tenere il manubrio. Ma a seconda dell'uso della bicicletta, la progettazione è diversa:
- su una mountain bike di largo consumo le velocità raggiunte sono piuttosto basse (passeggiata nel bosco, sentieri, ecc.). Servono maneggevolezza e facilità d'uso: l'incidenza è minore;
- su una bici da corsa le velocità sono più alte e il fondo è di migliore qualità. Serve stabilità per essere al sicuro nelle curve: l'incidenza è maggiore che su una mountain bike;
- su una bici da pista il fondo è perfettamente liscio e le curve sono sopraelevate. Il manubrio non si gira quasi mai e le velocità raggiunte sono elevate: l'angolo di incidenza è ancora maggiore.
Quando si parla di aumentare o diminuire l'angolo di incidenza, le variazioni sono minime. Come su un'auto, non si tratta di scarti di 10 o 20 gradi, ma di una variazione di un solo grado, che può avere una grande influenza sul comportamento complessivo.
Su un'auto, l'incidenza è l'angolo tra la perpendicolare al suolo e l'asse del perno di sterzo, cioè l'asse su cui la ruota anteriore ruota quando si sterza.
L'incidenza ha un'influenza diretta sullo sterzo. Più è grande, più è forte lo sforzo di richiamo dello sterzo: le ruote sterzanti tendono ad allinearsi da sole con l'asse di marcia del veicolo. Se si molla il volante in mezzo alla curva, lo sterzo si raddrizza naturalmente.
In pista e sulla grande maggioranza delle auto moderne si cerca un'incidenza positiva per garantire la massima stabilità direzionale. Le ruote anteriori sono dette "trascinate" perché il punto di appoggio dello pneumatico sul suolo si trova dietro l'asse del perno di sterzo. Si ottiene un'auto rassicurante, che mantiene bene la rotta ad alta velocità e in rettilineo. Attenzione però a non aumentarla troppo, perché ci si trova di fronte a due fenomeni:
- a causa di questo scostamento dell'asse del perno di sterzo, la scocca si inclina nel senso opposto alla curva non appena si gira il volante, cioè nello stesso senso della forza centrifuga. Questo tende quindi ad aumentare il rollio;
- se il valore è troppo elevato, lo sterzo è troppo rigido e si perde precisione al momento di sterzare.
I valori dell'angolo di incidenza sono in genere piuttosto bassi su un veicolo, e bisogna fare attenzione a non fare modifiche alle sospensioni che la penalizzino troppo. Spesso, quando si comincia a mettere mano alle regolazioni o si montano nuovi ammortizzatori, ci si concentra sui valori di campanatura dimenticando un po' l'incidenza (duomi regolabili, campanatura negativa esagerata…). Questo può comportare una perdita di efficacia in pista e un comportamento meno rassicurante.
Il parallelismo
misura l'angolo tra l'asse delle ruote e l'asse longitudinale dell'auto. Quando gli assi delle ruote si incrociano davanti all'assale considerato, si parla di "convergenza"; se si incrociano dietro l'assale, di "divergenza".
Nella maggior parte dei casi è l'unica regolazione accessibile su un'auto di serie. Questi valori sono facilmente modificabili, ma è del tutto impossibile farlo da soli nel proprio garage, perché richiede uno strumento di misura preciso. L'influenza della convergenza o della divergenza sul comportamento dell'auto è importante. Contribuisce molto alla stabilità degli assali e accentua in particolare i fenomeni di sottosterzo e di sovrasterzo. Sarebbe molto complicato descrivere ogni configurazione possibile, ma ecco due esempi che permettono di capire gli effetti della convergenza e della divergenza:
- se si mette troppa convergenza sull'avantreno, lo si rende troppo incisivo. Quando si sterza a sinistra, per esempio, si carica la ruota anteriore destra. Poiché è in convergenza, orientata verso l'interno, tende a far girare rapidamente l'auto nel senso della curva;
- se si mette troppa divergenza sul retrotreno, lo si rende vivace. Le ruote, orientate verso l'esterno, tendono allo stesso modo a spingere il retrotreno verso l'esterno.
Bisogna dunque cercare di trovare un buon compromesso tra maneggevolezza, stabilità e precisione. Esiste una moltitudine di possibilità per regolare il parallelismo, e trovare la regolazione ideale richiede spesso diversi tentativi andati a vuoto. Dipende in particolare dall'auto utilizzata (trazione anteriore, trazione posteriore, auto pesante o leggera), ma anche dal suo utilizzo. Se, per esempio, si arriva su strada alle proprie giornate in pista, è importante mantenere una certa omogeneità nel comportamento per non renderla pericolosa nella guida "normale". Ma se si arriva con il carrello, si possono affinare le regolazioni per adattarle ai circuiti su cui si è soliti girare. In gara si adattano le regolazioni a ogni circuito, ma per la maggior parte dei lettori bisogna trovare il miglior compromesso.
Le trappole da evitare
Trazione anteriore o posteriore. Le regolazioni e i loro effetti sul comportamento in pista sono completamente diversi a seconda dell'architettura dell'auto. Attenzione a non riprodurre le regolazioni di un amico con il pretesto che funzionano bene sul suo veicolo, se hai un'auto completamente diversa dalla sua. La differenza principale è questa:
- su una trazione anteriore, l'avantreno tira l'auto. La coppia applicata alle ruote tende a far convergere naturalmente le ruote. Si tende quindi ad avere una regolazione piuttosto neutra sull'avantreno, o anche un po' di divergenza per contrastare questa convergenza naturale;
- su una trazione posteriore, il retrotreno spinge l'auto. Contrariamente a una trazione anteriore, l'avantreno tende ad aprirsi nelle forti accelerazioni. Si mette quindi in genere della convergenza davanti, soprattutto per evitare di sottosterzare troppo.
Il sottosterzo. Su un'auto di serie, che non ha alcuna pretesa sportiva, i costruttori fanno in modo che l'auto sia naturalmente sottosterzante dando divergenza all'avantreno. Ma in pista, troppa divergenza davanti ostacola l'agilità dell'auto: non è abbastanza incisiva all'inserimento in curva.
Il sovrasterzo. Allo stesso modo, troppa divergenza sul retrotreno non è una buona soluzione per girare in circuito. Si rende il posteriore troppo vivace e, ad alta velocità, è pericoloso. Tranne che per il drift, ma è un'altra disciplina.
Questo articolo è tratto dal numero 5 di Racer's, la rivista di Marc Peraldi. Grazie Marc!
