QUESTONE DI MILLIMETRI: SECONDA PARTE DELLA DESCRIZIONE TECNICA
DI TUTTI I PARAMETRI CHE CARATTERIZZANO LA GEOMETRIA DELLA MOTO.
Proseguiamo nella scoperta degli aspetti che caratterizzano la geometria di un Motociclo,
affrontando due ulteriori elementi determinanti per la riuscita di un progetto: l'influenza
dell'interasse sulla distribuzione dei pesi e il trasferimento di carico in fase di accelerazione e
La distribuzione dei pesi tra ruota anteriore e ruota posteriore in una moto è uno dei parametri
fondamentali per determinarne la manovrabilità. Stabilire esattamente la ripartizione dei carichi in
fase di. progettazione, anche se coadiuvati da programmi di simulazione al computer, resta
tuttavia uno dei passaggi più critici. Per questo, l'abilità di un progettista consiste nell'impostare il
proprio lavoro lasciando possibili margini di intervento ai colleghi del reparto prove, così da
permettere gli opportuni miglioramenti in corso d'opera.
Per sottolineare quali difficoltà possano incontrare i tecnici, giova ricordare ciò che durante il
Campionato Mondiale di Formula 1 del 1998, quando, a metà stagione, squadre di esperienza
come Ferrari, Williams e Jordan furono costrette ad allungare Il passo del 5% (Circa 150 mm!) per
ritrovare il giusto equilibrio della vettura.
In questo disegno sono evidenziati i punti attraverso
i quali il pilota scarica il proprio peso sulla moto. I
tecnici prestano molta attenzione alla definizione di
questo triangolo, risultante dall’unione dei punti
rappresentati manurio, sella e pedane.
In effetti, il modo più semplice per variare la distribuzione dei pesi sulle monoposto è proprio
quello di intervenire sul passo, ovvero sulla distanza tra l'asse delle ruote anteriori e quello delle
ruote posteriori. Se si desidera aumentare il peso sull’avantreno si dovrà spostare indietro l'asse
delle ruote posteriori, interponendo, in genere, un stanziale calibrato fra motore e cambio se,
viceversa, si vuole caricare maggiormente il retrotreno, si dovrà spostare in avanti l'asse delle
ruote anteriori, montando triangoli delle sospensioni anteriori più angolati
Ritornando alle "due ruote", il modo più semplice per variare l'interasse della nostra moto è quello
di sfruttare l'asola di registro relativo alla tensione della catena, che solitamente consente
variazioni di 35 o 40 mm, avendo sempre cura di ripristinare, dopo ogni intervento, il corretto gioco
della stessa. Portando la ruota posteriore tutta in avanti avvicinandola cioè al baricentro, si carica
maggiormente il retrotreno; viceversa, spostandola indietro si carica l'avantreno. In quest'ultimo
caso, diventa più difficile eseguire le manovre a bassa velocità, mentre aumenta la stabilità
dell'avantreno in fase di accelerazione e alle alte velocità. Al contrario, è facile dedurre che un
avantreno Ieggero renda difficoltoso il controllo del veicolo a velocità sostenute. Per sperimentare
questi effetti, potete programmare una gita in bicicletta (possibilmente non in Corso Buenos Aires
a Milano) e, a media velocità, provare a togliere le mani dal manubrio, spostando il vostro corpo
sulla sella prima avanti, poi indietro.
In questa figura sono evidenziati tre diversi schemi
di motore e relativo alloggiamento all’interno della
struttura de telaio. Nel disegno A è rappresentata
una moto sportiva di concezione moderna, col
motore corto ed alto. Questa soluzione consente,
a parità di interasse del veicolo, di usare un
forcellone più lungo. Notare il triangolo generato
dall’unione degli assi dell’albero motore, del
primario e del secondario del cambio, come risulta
essere compatto. Nel disegno B è rappresentato
lo schema, originale, adottato dai tecnici della
Benelli, mentre nel disegno C è raffigurato l’ormai
noto schema Ducati.
Noterete come in quest'ultima posizione la ruota anteriore diventi più instabile e sensibile a ogni
minima irregolarità del terreno. Un'altra possibilità per variare la distribuzione dei carichi in un
motociclo consiste nell'alzare il retrotreno, sempre che l'ammortizzatore lo permetta, di una decina
di mm; questo è il sistema più diffuso ed economico per caricare maggiormente la ruota anteriore
e apprezzarne i benefici nella guida sportiva.
Se consideriamo il peso di un motociclista medio attorno ai 75 Kg ed il peso (compresi tutti i
liquidi) di una moto sportiva di grossa cilindrata attorno ai 220 Kg, è facile calcolare che il rapporto
tra i due è di circa 1 a 3, così come è facile comprendere quanto sia fondamentale il modo in cui
si posiziona il pilota sul veicolo per la distribuzione dei carichi. Tutti sappiamo quanta attenzione
dedichino molti piloti di velocità nel ricercare la posizione di guida ideale lavorando su altezza e
avanzamento di pedane, manubri e sella.
Sulle moto da Cross, invece, il pilota deve essere libero di effettuare ampi spostamenti sulla sella,
in modo da equilibrare con il proprio i, peso, assumendo talvolta posizioni funamboliche, il sistema
moto pilota durante salti, impennate e derapate.
Se provate a sistemare la vostra moto su due bilance, in modo che gli assi delle ruote risultino
ben centrati ai piani dello strumento, potete facilmente verificarne la ripartizione dei pesi e, con
l'aiuto di un amico, salire sulla stessa e notare quanto siano sensibili le bilance ad ogni vostro
minimo spostamento (ad es. se state sulla moto in posizione eretta oppure in posizione
aerodinamica).
Schema relativo alla pesata della moto. Dopo avere rilevato contemporaneamente i pesi sulle 2 ruote si può calcolare
il peso totale e la ripartizione in percentuale dei carichi.
Un altro elemento fondamentale nella distribuzione dei carichi, esaminato sotto un duplice
aspetto, è il motore. Considerando sempre una moto sportiva di grossa cilindrata, il peso del
motore è circa 1/3 , del peso totale della moto: il suo posizionamento nell'insieme veicolo i risulta
perciò essere fortemente determinante. D'altra parte, la forma dello stesso è in grado di facilitare
o meno il suo alloggiamento nel telaio Per citare un esempio pratico, prendiamo come riferimento
la classica architettura a "L" dei motori Ducati, dove la testa del cilindro orizzontale, già vicinissima
alla ruota anteriore, impedisce di fatto l'avanzamento del motore. Ecco perché, per mantenere un
interasse accettabile, i tecnici della casa bolognese sono costretti a usare un forcellone che risulta
essere il più corto della categoria. I motori sportivi dell'ultima generazione sono invece più
compatti nella zona del cambio in modo da mantenere invariato l'interasse, avanzare il motore e
allungare quindi il forcellone, con conseguente sul bilanciamento della moto e sul modo di
lavorare della sospensione posteriore. Un'ulteriore modalità di intervento in fase progettuale sulla
ripartizione dei pesi è quella adottata dai tecnici della Benelli sulla Tornado 900, che spostando il
radiatore sotto la sella, hanno liberato la zona precedentemente occupata tra motore e ruota
anteriore. Questo consente, pur mantenendo una configurazione "classica" del motore, di
avanzare la sua posizione e di allungare il forcellone.
Abbiamo finora parlato del peso della moto e della sua distribuzione tra i due assi; occorre ora,
per proseguire nella nostra trattazione, introdurre il concetto di baricentro o Centro di Gravità
(CG).
Il CG è quel punto, presente in ogni corpo, attraverso il quale possiamo considerare concentrata
tutta la massa. Per una figura geometrica semplice, la determinazione del CG è abbastanza
intuitiva: ad esempio, per trovare il CG della rivista che state leggendo, basta immaginare il punto
di intersezione dei segmenti che uniscono i vertici opposti, mentre il CG di una sfera è il centro
della stessa.
Nel caso di una motocicletta, a calcolo di questo punto misterioso risulta più complicato. D'altra
parte, la conoscenza della posizione del CG, sia in lunghezza che in altezza, si rivela
fondamentale per la progettazione di un veicolo, in quanto da esso dipende la manovrabilità del
mezzo e l'entità del trasferimento di carico. Vediamo come individuare tale punto.
Posizionando un dito della mano lungo l’asse
passante per il centro di gravità (CG), sarete
in grado di sostenere in perfetto equilibrio
qualsiasi oggetto.
Esistono due metodi per farlo: uno più complicato, ma senza dubbio più preciso e uno molto più
semplice da comprendere, ma assolutamente poco pratico. Per semplificare le cose, senza tirare
in ballo strane formule, faremo riferimento al secondo. Questo metodo consiste nel sollevare la
moto tramite apposite cinghie, come illustrato in figura. Si procede con l'agganciare la moto per il
manubrio e, dopo averla sollevata da terra, si provvede a tracciare sulla carenatura, con l'ausilio di
un filo a piombo e di un nastro adesivo, il prolungamento della cinghia in modo che esso risulti
perpendicolare al terreno.
In questo caso è illustrato graficamente che una moto con
centro di gravità alto (CGa), nei cambi di traiettoria sfrutta
un braccio più lungo rispetto ad una moto con centro di
gravità basso (CGb). Questo riduce lo sforzo del pilota
richiesto per manovrare il veicolo.
Ricordando che il CG è quel punto in cui possiamo considerare concentrata la massa dell'intero
veicolo, sappiamo con esattezza che su quell'asse da noi tracciato passa A CG. Poiché un solo
asse non è tuttavia sufficiente a individuarne il posizionamento occorre quindi passare a
un'operazione successiva che consiste nel sollevare la moto utilizzando un diverso sistema di
fissaggio, ad esempio il cerchio anteriore.
Ciò consente di tracciare sulla carenatura della moto un'altra linea, prolungamento anch'essa
della cinghia, perpendicolare al terreno. Il punto di incrocio delle due linee da noi tracciate
rappresenta il CG. Individuata la posizione dei CG, passiamo ora a considerare quali siano i suoi
effetti principali sulla dinamica del veicolo. Iniziamo con l'affrontare il problema dei trasferimento di
carico in fase di accelerazione. Applicando una forza motrice al punto di contatto tra la ruota
posteriore e il terrei-io, si genera un progressivo alleggerimento della ruota anteriore e a un
corrispondente aumento di carico sulla ruota posteriore. Il trasferimento di carico è proporzionale
alla massa della moto, all'altezza del CG e alla forza motrice applicata. E' viceversa inversamente
proporzionale all'interasse.
Nei disegni vediamo un metodo empirico per misurare l’altezza del baricentro. In realtà è possibile calcolare tale valore
anche attraverso una formula matematica.
Vale la pena ricordare, a questo punto, che la condizione di massima accelerazione si ottiene
quando il pneumatico riesce a trasferire a terra tutta la potenza disponibile. Posizionando quindi il
CG in alto, si aumenta il trasferimento di carico in fase di accelerazione ed il peso sulla ruota
posteriore, migliorando così la trazione del veicolo. Non è tuttavia opportuno superare l'altezza
limite del CG, altrimenti il trasferimento diventa eccessivo e si verifica la condizione di
ribaltamento. Gli stessi concetti valgono per il trasferimento di carico in frenata: in questo caso la
forza coinvolta non sarà quella motrice sulla ruota posteriore, ma quella frenante sull'anteriore.
Per la guida della nostra moto l'altezza del CG è peraltro determinante nei cambi di direzione;
essa, infatti, è in grado di influenzare la rapidità di "piegare la moto". Cerchiamo ora di capirne il
motivo: poiché la forza peso si può considerare concentrata nel baricentro, è facile dedurre che
più essa è distante dal punto di contatto della ruota con il terreno, maggiore sarà il braccio della
forza applicata, così come minore sarà lo sforzo ed il tempo necessario per far "cadere" la moto.
Si tratta dello stesso principio per cui se provassimo a flettere il ramo di una pianta
aggrappandoci, ovvero applicando ad esso la nostra forza peso, sarebbe più facile riuscire
nell'intento tanto più saremo lontani dal tronco.
Questo concetto può creare un po' di confusione nei lettori: tutti hanno infatti presente gli sforzi
dei tecnici automobilistici per abbassare il più possibile il baricentro delle loro vetture, ma, fortuna
loro, le auto non devono "piegare" per curvare.
In conclusione, volendo riassumere i concetti sopra elencati, potremmo dire che una moto con
interasse corto e baricentro alto risulterebbe agilissima in uno slalom, ma sempre scomposta in
frenata ed accelerazione; per contro una moto con interasse lungo e baricentro basso sarebbe
stabilissima nelle staccate violente e nelle brusche accelerazioni, ma risulterebbe lenta e pesante
nelle curve ad esse
Come per qualsiasi altra scelta tecnica, il progettista è sempre costretto a scendere a
compromessi, considerando, volta per volta, la tipologia del veicolo, l'uso a cui è destinato e i
possibili utenti a cui è rivolto.
Antonello Maino