IL SISTEMA DI STERZO: rake & avancorsa

  Continuando l’approfondimento del concetto di “AVANCORSA” e, come sempre, sfrugugliando in internet sono incappato in questo articolo che ho trovato molto interessante ed esaustivo. L’articolo lo ha scritto  LINO STUCCHI ed stato pubblicato su TEAM2001 Le NORME nel campo dell’industria stanno diventando ogni giorno di più un dato di fatto, quelle Europee ci toccano tutti da vicino, non c’è un prodotto che non rechi stampigliato ” a norme CEE”, ebbene finalmente anche l’industria della biciclette ha le sue norme; è stato compito della UNI (ente Nazionale di Unificazione Italiana) e della ISO (International Standardizing International), assieme ai rappresentanti dell’industria, portare in porto tutto il complesso problema. Queste due organizzazioni hanno pubblicato due volumi, uno riguardante la terminologia e l’altro la sicurezza (sono piuttosto costosi, roba da fabbricante, però se qualcuno volesse divertirsi……chi scrive ha lavorato per anni nel campo delle normative, purtroppo non per le bici però, e posso assicurare che è un campo dove si scoprono anche tante “curiosità” interessanti).   Torniamo al nostro sterzo, tutto quanto scritto prima serve per arrivare a dire che siamo in grado di definire con chiarezza e senza equivoci i parametri del sistema di sterzo; il disegno che segue le illustra.     Riepilogando: le Norme stabiliscono cosa sono: la FRECCIA, lo AVANCORSA, l’ ANGOLO DELLO STERZO, il PUNTO DI INTERSEZIONE e stabiliscono pure la ZONA, rapportata al raggio della ruota, entro la quale deve capitare questo punto.   13.1 – ANALISI DEL SISTEMA Vista la geometria dello sterzo, vengono spontanee le seguenti domande: — perché é così? — a cosa serve la FRECCIA? — a cosa serve l’ AVANCORSA?   Partiamo dalla lontana osservando i tre disegni A,B,C che seguono.     La situazione A illustra un sistema di sterzo praticamente inservibile; ogni ostacolo che si dovesse trova davanti alla ruota diventerebbe una facile causa per farla girare indietro, essendo fulcrata al punto B (prolungamento dell’asse dello sterzo), che si trova DIETRO A, punto di appoggio della ruota; in questo caso si dice che l’AVANCORSA è NEGATIVA.   La situazione B presenta un assetto neutro, è praticamente l’ assetto dei tricicli dei bambini dove non esistono problemi di stabilità ma solo di facilità di costruzione e di bassi costi.   La situazione C presenta un assetto con AVANCORSA POSITIVA, il fulcro è davanti al punto “disturbabile”; qualunque ostacolo che potrà incontrare la ruota, non la farà mai  girare indietro; la FRECCIA corrisponde all’avancorsa. É un sistema normalmente applicato ai carrelli di trasporto bagagli, i carrelli dei supermercati ecc. però, non essendo il perno di sterzo inclinato, la ruota non ha alcuna forza (come vedremo dopo) che la costringa a marciare diritta , basta una piccola irregolarità del terreno che la ruota “sfarfalla” (si nota benissimo in quei tipi di carrelli).   Riassumiamo le caratteristiche dei due tipi di AVANCORSA perché sono basilari per ben comprendere il lavoro dello sterzo della bici.   Quella negativa “spinge” la ruota (vedi A) e questa si sposta lateralmente facilmente ad ogni tipo di forza applicata (ostacolo, vento ecc.). Quella positiva invece “tira” la ruota (vedi C) e quindi tende a portarla fuori dalla situazione anomala.   La questione se la bici è tirata o spinta può essere verificata facilmente da tutti; prendete la bici per la sella, tenetela diritta e spingetela, la bici va avanti diritta senza problemi, anche se trova una buca, come se ci fosse uno davanti a voi che la tira con una corda.   Ora, sempre tenendola per la sella, camminate indietro, la bici comincerà a fare le bizze perché la ruota anteriore si mette per traverso. in pratica la spingete...

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L’AVANCORSA

Parlando di terminologia e misure il mio amico Cloude che mi scrive dal Canada mi ha fatto notare che in questo blog non era ancora stato affrontato il concetto di avancorsa e delle sue implicazioni sull’assetto della bici. Immediatamente mi sono messo a navigare  in internet alla ricerca di informazioni dettagliate sull’argomento. Tra i molti articoli letti ho scelto questo perché mi é sembrato il più chiaro e preciso fra tutti e soprattutto il più comprensibile. L’articolo é stato pubblicato da  Mosè Necchio nel sito:  Rally del PO Mosé Necchio scrive: …per chiarezza, l’avancorsa, o “Rake” per gli anglosassoni, serve a misurare la distanza dal punto di contatto al suolo del pneumatico all’asse attorno al quale ruota lo sterzo; il tutto finalizzato a determinare la lunghezza della leva, o braccio, effettiva utilizzata dalle forze laterali, generate dal moto, per imprimere sollecitazioni al sistema sterzante. In realtà, la misura dell’avancorsa è rilevata, per semplificare, parallelamente al terreno e differisce dalla distanza geometrica tra punto di contatto ed asse di sterzo, che deve essere sempre considerata perpendicolarmente a questa retta. Per calcolare il valore di avancorsa “A” della nostra bicicletta dobbiamo prima conoscere: il raggio della ruota “r” l’avanzamento dello sterzo “h” l’angolo tra verticale ed asse di sterzo “alfa” Introducendo quindi i dati in una semplicissima relazione trigonometrica otteniamo che: L’avancorsa geometrica, cioè l’effettivo braccio tra asse di sterzo e centro dell’area di contatto al suolo del pneumatico, è data dalla perpendicolare “B” che risulta essere:     E una volta calcolata “A” e “B” … ? La stabilità Facciamo un passo indietro ed analizziamo i meccanismi fisici di stabilità dinamica di una bicicletta in moto partendo da una sintetica definizione. La stabilità è la tendenza di un corpo a mantenere un determinato assetto ed a ritornare all’assetto primitivo una volta che un disturbo tenda a spostare il corpo dalla sua posizione di equilibrio. Ne deriva che, in un veicolo, la stabilità è l’esatto opposto della maneggevolezza: in altre parole tanto più un veicolo tende a mantenere l’assetto iniziale, tanto minore sarà la rapidità a cambiare direzione di marcia anche sotto sterzatura e quindi tanto minore sarà la maneggevolezza. La stabilità è influenzata, per ogni mezzo di locomozione che si muova su una traiettoria scelta dal pilota, dalla posizione del baricentro e da quella relativa degli organi di governo.Quando si parla di “Bicicletta stabile” gli addetti ai lavori vanno subito a pensare all’avancorsa che di fatto è la misura caratteristica a cui viene ascritto il merito di mantenere la bici stabile in moto rettilineo. Questo risulta tuttavia parzialmente vero in quanto tra gli ingredienti per ottenere la stabilità ideale si deve doverosamente considerare, oltre l’avancorsa, anche la distribuzione dei pesi, la massa globale del nostro ciclista e la posizione del baricentro di tutto l’insieme. E a complicare il tutto interviene alla fine la variabile “Velocità” e la condizione di utilizzo, rettilineo o curva, a rimettere il tutto in discussione … Ma procediamo per passi successivi. A bicicletta ferma il nostro ciclista deve compiere prodezze funamboliche per mantenere il veicolo in equilibrio sulle due ruote in quanto questa tende a cadere da una parte o dall’altra: osservate con che abilità gli specialisti della pista riescono a mantenere il veicolo in equilibrio per qualche minuto in affascinanti surplace. Quando il veicolo si muove, sin dalle basse velocità, intervengono fattori esterni che in qualche modo aiutano a mantenere una traiettoria più o meno rettilinea. Più o meno in quanto seppur in apparenza a noi sembra di procedere in linea retta in realtà il moto rettilineo di un veicolo a due ruote è formato...

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IL TELAIO: angolo disterzo

Dall’angolo di sterzo dipende l’incidenza della forcella sulla ruota anteriore. Questa misura si compone del valore angolare di inclinazione del tubo frontale (di sterzo) della bici e della misura del rake della forcella. Chi costruisce un telaio deve tenere conto di questi due valori per determinare il corretto angolo di sterzo alla ruota. Non c’è una misura migliore di un’altra ma occorre capire il comportamento della ruota anteriore e della bicicletta per arrivare al risultato migliore per ciascuno. La stabilità della bicicletta Quando si agisce sul manubrio per modificare la traiettoria della bicicletta la ruota anteriore gira lungo l’asse dell’angolo di sterzo. Curvando la ruota va anche a modificare il suo punto di appoggio e quindi ad abbassare, seppur impercettibilmente, l’avantreno della bici. Questo non avverrebbe in un’ipotetica (ed inguidabile) bicicletta con angolo di sterzo a 90° e forcella perfettamente dritta. Girando il manubrio infatti il mozzo resterebbe sempre alla stessa altezza. L’angolo di sterzo inferiore a 90° per contro, avanza il punto di appoggio della ruota anteriore facendo di fatto abbassare il mozzo anteriore. Il peso della bici diventa quindi importante poiché aiuta a mantenere costante il raggio di curvatura proprio per la sua massa. Una bici con un angolo di sterzo accentuato rende molto facile pennellare le curve ma, in caso di angolazione eccessiva, renderebbe più problematico correggere la traiettoria, l’agilità di guida ne perderebbe un po’. Un angolo di sterzo troppo “in piedi” al contrario porterebbe il ciclista troppo sopra il mozzo anteriore e la distribuzione dei pesi sulla bici sarebbe problematica poiché graverebbe eccessivamente sulla ruota anteriore: la bicicletta diventa più difficile da gestire. E se cambia il rake della forcella? Si parla di pochi millimetri ma potrebbero sentirsi differenze in termini di guidabilità della bicicletta. Questo può essere un vantaggio se è il risultato ricercato altrimenti si corre sempre il rischio di sorprese e in ogni caso bisogna prepararsi a sentire la bici un po’ diversa. Nessun problema invece per chi si preoccupa dell’eventuale abbassamento o innalzamento della bici. Le differenze davvero minime in questo senso possono essere considerate trascurabili. Il rake influisce soprattutto sulla capacità di assorbimento delle vibrazioni della forcella.   articolo tratto da: www.cyclinside.com Follow...

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il telaio: Angolo piantone

Un valore importante nella determinazione della giusta posizione in bicicletta è l’angolo del piantone. Questo viene considerato in riferimento alla linea di terra. I valori limite di riferimento variano di poco: tra i 72 e i 75 gradi, ma in questi margini ristretti si possono considerare differenze sostanziali nell’impostazione geometrica di una bicicletta. Le prime biciclette da corsa utilizzavano geometrie molto inclinate. L’angolo arrivava anche a valori inferiori rispetto ai 72° riportati come limite. Solo successivamente ci si è resi conto che uno spostamento più in avanti del bacino poteva risultare efficace per la pedalata. Comodità e applicazione della forza Stabilire un valore angolare ideale per il telaio è impossibile. Al di là delle differenze di taglia (solitamente si tende a fare i telai piccoli meno angolati rispetto a quelli più grandi – ma è, per lo più, una convenzione, poiché non esiste una regola assoluta) sono le diversità nelle caratteristiche fisiche di ogni ciclista a richiedere angoli diversi. Un telaio con angoli più accentuati viene solitamente considerato più comodo perché permette una maggiore distribuzione delle vibrazioni (che quindi si ripercuotono meno sul ciclista) e la pedalata più “da dietro” rispetto al movimento centrale chiama in casa più gruppi muscolari delle gambe permettendo una pedalata di maggiore potenza. E’ difatti un’impostazione maggiormente consigliata per passisti o per chi percorre lunghe distanze. Inoltre, un angolo più accentuato, sposta il peso del ciclista verso la ruota posteriore, dando maggiore stabilità in discesa. Il vantaggi di un telaio più “in piedi” (così viene definita una struttura con angolo piantone più dritto) è però di avere il bacino più vicino alla verticale del movimento e quindi di poter esercitare più forza in fase di spinta poiché ci si trova in posizione ideale rispetto al pedale nel momento in cui la pedivella compie la prima metà di giro partendo dal punto morto superiore (la posizione più alta del pedale). Una bici con queste caratteristiche permette al ciclista di accelerare con maggiore veemenza rispetto al telaio descritto precedentemente ed avere scatti più brucianti. La pedalata perde un po’ di rotondità perché si sfrutta meno la sua ampiezza per dare spinta alla bici (minori gruppi muscolari chiamati in causa) ma, proprio in fase di spinta, la potenza esercitata sarà maggiore. Orientarsi nella scelta Un telaio più dritto è utile se si partecipa a competizioni di breve durata in cui rilanciare prontamente l’andatura è di fondamentale importanza. Attualmente, dopo anni di corsa disperata verso angoli molto prossimi e in qualche caso superiori ai 74 gradi, si sta tornando verso geometrie più comode e vantaggiose sulle lunghe distanze. Il fenomeno delle granfondo, in questo senso, ha dato un contributo positivo.   articolo tratto da: www.cyclinside.com Follow...

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