Tensione catena o tiro catena? Dipende di cosa vogliamo parlare

Quante volte avrete sentito parlare di Tensione Catena e Tiro Catena, magari guardando dei video di spiegazione, dei reel fatti in officina o nei discorsi tecnici più comuni? La differenza tra le parole Tensione e Tiro, quando si parla della catena di trasmissione, in realtà è netta e quindi importante. Conoscerla nel dettaglio può rendere più interessante seguire una gara di MotoGP o Superbike. Ci si riferisce alla Tensione della catena di trasmissione quando si parla della regolazione del ramo non teso della catena, quello inferiore.

Ma come determino la Tensione? Dipende tutto dalla posizione del perno ruota posteriore rispetto al forcellone, ossia la posizione che assume più avanzata o più arretrata rispetto al senso di marcia all'interno del registro, che rende quindi più “lento” se la ruota avanza, o più “tirato” se la ruota arretra, il ramo inferiore della catena. Generalmente per le moto derivate dalla serie si tende a rimanere nel range dei 25/30mm di escursione, ossia la corsa verticale che compie il ramo inferiore tra quando è lasciato libero in posizione neutra e quando viene messo in tensione spingendolo verso l'alto (verso il forcellone), misurata al centro della lunghezza orizzontale.

L'effetto del Tiro catena invece è responsabile di un comportamento curioso che i più attenti osservatori di gare e riprese on board avranno notato. In uscita di curva, quando il pilota riapre il gas dopo la fase neutra, siamo portati istintivamente a pensare che il carico vada sul retrotreno comportando lo schiacciamento del monoammortizzatore.

Il che è vero. Ma rifletteteci, se fosse così per tutta l'apertura del gas, al 100% in rettilineo il mono sarebbe completamente schiacciato ed il mezzo in impennata continua. Questo pensiero è quindi vero per la parte iniziale di accelerazione e di apertura del gas da parte del pilota, ma oltre una certa percentuale di farfalla accade invece che il retrotreno si estende riportando  anche il carico sull’anteriore. Tutto a causa delle forze in gioco sul ramo teso della catena che sono in eterna e continua “lotta” con le forze di trasferimento di carico ed attrito.

Si, si, avete capito bene, stiamo parlando di squat ed antisquat. Per semplificarci la vita, la dinamica del motoveicolo è guidata da modelli e parametri. Si determina allora una costruzione geometrica che individua due angoli (figura 1 qui sotto), l'angolo del Tiro catena σ (o antisquat angle) e l'angolo del trasferimento di carico τ. L'angolo σ si determina in questo modo: immaginiamo di tracciare una retta passante per il perno ruota posteriore ed il perno di rotazione del forcellone al telaio, poi una retta prolungamento del ramo teso della catena di trasmissione; si incontreranno in un punto A, la retta passante per A ed il punto di contatto della ruota con il terreno, genera un angolo rispetto al suolo che è proprio  σ. Sul ramo teso della catena infatti si sviluppa la forza del tiro catena T, parallela ed essa, diretta conseguenza e quindi proporzionale alla forza motrice del motore.

L'angolo τ invece si determina in questo modo: si individuano  istante per istante i vettori delle forze S di attrito al suolo (quindi orizzontale) e N di trasferimento di carico (quindi verticale), applicate al punto di contatto a terra dello pneumatico. La somma di queste due, vettorialmente, è data come direzione ed intensità dalla diagonale del parallelogramma che ha per lati i due vettori forza. Quindi la retta passante per il punto di contatto al suolo della ruota e con direzione la somma delle due forze, genera con il suolo proprio l'angolo  τ.

Figura 1: costruzione geometrica angoli σ e τ

Tutte le forze citate, moltiplicate per i rispettivi bracci rispetto al fulcro del forcellone generano dei momenti in direzioni opposte, il momento del tiro catena è opposto al momento generato dalla risultante della somma forza di attrito + trasferimento di carico. Νiente panico, è tutto più semplice di come sembra anche perchè immaginate quanto sia impraticabile determinare istante per istante i due vettori S ed N...impossibile, in quanto l'attrito dipende dalle condizioni dell'asfalto, dello pneumatico ecc. Allora diventa tutto relativo ad un paragone costante tra i due angoli, mettendoli a confronto, o meglio facendone il rapporto:

• quando τ è maggiore di σ la forza risultante dalla somma si S ed N genera un momento maggiore rispetto a quello della forza del tiro catena, così “vincendo” e comportando una rotazione (antioraria nella figura 2), conseguenza della quale il retrotreno di abbassa in quanto vincolato alla ruota dal mono, che si comprime. Questo accade nella prima parte di apertura di gas. Questa è la fase di squat.

• Quando σ è maggiore di τ, la forza di tiro sul ramo teso della catena, genera un momento “vincente” rispetto alle altre due forze e comporta una rotazione (oraria nella figura2), conseguenza della quale il retrotreno tende ad alzarsi in quanto vincolato alla ruota dal mono, che si estende. Questo accade nella seconda parte di apertura di gas. Questa è la fase di antisquat.

Figura 2: squat e antisquat, confronto tra gli angoli σ e τ

Grazie alla fase di squat il mezzo riprende grip ed ha la possibilità di scaricare la potenza a terra, ma grazie alla fase si antisquat riporta il carico sull'avantreno permettendo la direzionabilità e genera quella desiderata perdita di carico sul posteriore che permette un auspicata deriva dello pneumatico.
Conoscendo con il pane queste leggi della dinamica gli ingegneri variano l'assetto del mezzo per ottenere un antisquat più o meno intenso e più o meno anticipato a seconda dell'obiettivo che vogliono raggiungere e/o della guida del pilota. Infatti variando la geometria del telaio, si varia la costruzione della geometria degli angoli detta sopra e quindi le varie conseguenze; modificando infatti parametri come corona e pignone, lunghezza forcellone, interasse mono, pivot fino ad arrivare all’offset delle piastre, l’entità dei due angoli varia.

Il fenomeno di antisquat si individua facilmente grazie ai dati dell'andamento dell'escursione del mono, in acquisizione dati infatti questa è registrata grazie al potenziometro montato sulla sospensione posteriore. Il Race Data Analyst quindi può osservare il passaggio tra la fase di squat ed antisquat e ragionare sul setting in funzione del comportamento di tutti gli altri dati a disposizione

Figura 3: esempio worksheet acquisizione dati, potenziometro moto colore arancione

Detto ciò sorge spontanea una domanda: e in rettilineo? Quando la moto è in equilibrio? Spontanea è anche la risposta, si tratta della fase in cui i due angoli sono uguali (o oscillano molto vicino all'essere identici), quindi i due momenti sopra citati sono in equilibrio, non ci sono rotazioni. Noioso? Forse si ma la prossima volta che vedrete un onbord camera inquadrare i movimenti del forcellone della moto di Toprak vi ricorderete del perchè lo vedete aprirsi prima del rettilineo quando ancora la moto è in piega. Ho nominato Troprak e non subito Bagnaia o Marquez perchè c'è poi un discorso che viene a braccetto, che è quello dell'abbassatore posteriore...ma questo sarà uno spin-off.

Chi ha voglia di ricreare la costruzione geometrica a parità di tutti gli altri parametri con il solo variare della dentatura della corona, e quindi inclinazione del ramo teso della catena? Ah il fascino della dinamica del motoveicolo è irresistibile!