ANALISI FUNZIONALE
DEL CINEMATISMO DI
STERZO
DEL MOTOCICLO BIMOTA TESI 1D
IN CONDIZIONI DI AFFONDAMENTO
DELLA SOSPENSIONE ANTERIORE
Nello schema di sterzo del
motociclo Bimota Tesi 1d, l’azione sterzante viene a compiersi nel mozzo della
ruota anteriore che ospita il perno di sterzo accoppiante lo stesso mozzo, che
non ha moto di traslazione in direzione del suo asse principale, e una bussola
che viene fatta ruotare attorno all’asse del perno di sterzo mediante una
flangia ed una serie di leve di rinvio.
L’inclinazione
dell’asse del perno di sterzo viene mantenuta pressoché costante mediante uno
schema a quadrilatero posto da entrambi i lati della moto, il cinematismo si
compone di una leva (solidale al mozzo mediante un profilo scanalato) e un
tirante vincolato ad una piastra (è la parte del telaio, composto da due
piastre e sezioni tubolari, che ha funzione portante) che a sua volta vincola
in basso il forcellone anteriore.
L’analisi
si è svolta isolando la parte anteriore della moto e considerando la rotazione
della piastra di sterzo e conseguentemente la rotazione del manubrio in
funzione dell’affondamento della sospensione anteriore. Il sistema di misura
usato è quello schematizzato in figura dove il telaio è fissato a terra mentre
gli altri organi sono liberi di muoversi con un’eccezione, la ruota anteriore
non può ruotare attorno all’asse del perno di sterzo in modo da evitare che
l’effetto dell’affondamento venga distribuito un po’ sul manubrio ed un po’ sul
pneumatico, in tal modo qualsiasi affondamento della sospensione viene
registrata dalla rotazione del manubrio e si è potuto verificare che esiste una
relazione tra i movimenti di questi due membri.
Si
osserva che la rotazione del manubrio (
) in fase di affondamento (
) è funzione anche dell’inclinazione del perno di sterzo e si
possono parametrizzare le curve
in funzione dell’angolo (
) del perno rispetto all’asse z, la regolazione dell’angolo 
avviene mediante la
registrazione della lunghezza dei tiranti di sterzo.
A seconda della lunghezza dei tiranti di sterzo si hanno angoli diversi
dell’asse del perno di sterzo secondo la tabella di seguito riportata.
|
Lunghezza tirante
[mm] |
Angolo asse perno
di sterzo |
|
450 |
-1.70 |
|
440 |
-5.60 |
|
430 |
-9.59 |
|
426 |
-11.3 |
|
420 |
-13.8 |
|
416 |
-15.6 |
|
415 |
-15.9 |
[°]Mediante le simulazioni con varie lunghezze dei tiranti si è osservato
che la rotazione minore del manubrio si ha per un angolo del perno di sterzo di
circa –15.9° (l’angolo è negativo per rotazioni orarie guardando la moto da
sinistra).
All'aumentare della rotazione del
manubrio si hanno maggiori scompensi nella guida, si osserva però che i valori
di angoli registrati nonostante la messa a punto del angolo di sterzo più o meno buona sono molto piccoli, in
termini pratici una rotazione del manubrio di circa -0.438° comporta che le
mani del pilota compiano un arco di circa 2.3 mm (considerando un raggio di
circa 300 mm) quindi uno spostamento del tutto trascurabile, se si considera
invece l’angolo migliore cioè –15.9° lo spostamento delle mani risulta
impercettibile e quindi si può considerare che l’angolo di sterzo rimanga
costante e che il manubrio resti diritto anche in fase di affondamento massimo.
Data la complessità del cinematismo di sterzo unito ai due quadrilateri per il
mantenimento dell’inclinazione del perno di sterzo e in seguito a fenomeni di
usura si può avere una variazione di tale inclinazione che se si porta verso
valori inferiori ai –2° comporta una rotazione delle mani del pilota superiore
a 0.5 cm e quindi ben più pericolosa, infatti la rotazione del solo manubrio
avviene solo nella simulazione in cui la ruota viene mantenuta diritta, ma
nella realtà 
si distribuisce in parte sul manubrio ed in parte sulla ruota
con l’aggravante che la quota che si riversa sulla ruota comporta anche la
variazione di traiettoria della moto stessa e quindi un peggioramento non
trascurabile della precisione di guida, non a caso questo motociclo necessita
di una registrazione periodica dell’avantreno ogni circa 2000¸2500 km.
Ci si rende conto che il problema più
importante si sposta verso la rotazione della ruota, ipotizzando che metà della
rotazione venga fatta anche dalla ruota e che a causa dell’usura e delle
vibrazioni si giunga ad un angolo di circa –13.8° e quindi una rotazione
massima del manubrio attorno a 0.330° (nel caso si effettui una staccata decisa
e si abbia il massimo affondamento) di cui la metà 0.165° compiuta dalla ruota
anteriore, se il veicolo passa da 150 a 50 km/h (quindi è come se percorresse
il transitorio a 100 km/h, cioè 27.78 m/s) in circa 1 secondo componendo il
triangolo degli spostamenti si avrebbe uno sbandamento pari a 8 cm (valore che
raddoppia se il manubrio sta fermo ed è solo la ruota a girare), in condizioni
limite, angolo 
=-1.7° quindi 
=1.2° e tutta la rotazione avvenga sulla ruota nelle
stesse condizioni del caso precedente si otterrebbe uno sbandamento di circa 60
cm, valore non trascurabile. In questa analisi è stato scelto dz massimo pari a
72 mm, quota accettabile per la destinazione del veicolo in questione che dato
l’uso prettamente sportivo deve mantenere un assetto il più rigido possibile, a
migliorarne il funzionamento interviene anche la scelta di una maggiore durezza
della molla che permette un minore affondamento.
La disposizione quasi simmetrica delle
sospensioni anteriore e posteriore contribuisce ad un assetto più corretto e
controllabile di quanto non avvenga una moto con una forcella anteriore di tipo
tradizionale.
