Comportamento dinamico di una vettura

Distribuzione e trasferimento dinamico dei carichi.

          La ripartizione del carico sugli assi e sulle singole ruote dipende direttamente dalla posizione del baricentro, un punto immaginario in cui si considera concentrata tutta la massa di un corpo. Quando sentiamo dire che il peso di un autoveicolo e‘ distribuito, per esempio, 60% sull’asse anteriore e 40% sul posteriore, tale dato è riferito al veicolo in sosta o mentre procede in rettilineo a velocità costante, ma durante la marcia l’autoveicolo raramente si trova in queste condizioni "ideali".

La posizione del baricentro, definita dalle caratteristiche geometriche (altezza, lunghezza, larghezza) e dalla disposizione delle singole masse del veicolo (motore, passeggeri, bagagli, ecc.), può variare in conseguenza dei trasferimenti di carico indotti dalla forza centrifuga (curve o dossi) o dall’inerzia (frenata o accelerazione). Al carico“statico” sulle ruote dovuto al peso dell’autoveicolo, dei passeggeri e dei bagagli, si andrà quindi a sommare (o sottrarre) un “carico inerziale” che può modificare anche di molto l’iniziale distribuzione del peso sulle quattro ruote.

          Per comprendere meglio il fenomeno del trasferimento dinamico dei carichi presente in un autoveicolo e‘ necessario familiarizzare con il concetto fisico dell’inerzia. Che cos’è l’inerzia? Essa non e‘ altro che la caratteristica intrinseca di ogni corpo di persistere nel suo stato, cioè la tendenza a non variare la propria condizione di quiete 0 moto rettilineo uniforme nonostante l’azione di forze perturbatrici. in sintesi l’inerzia rappresenta il “desiderio” che ha ogni corpo di continuare a fare quello che stava facendo prima: restare in quiete se era fermo o in movimento se era in marcia.

          Ognuno di noi nella vita di tutti i giorni e‘ soggetto alle leggi fisiche e quindi inevitabilmente agli effetti dell’inerzia. Un esempio banale, ma chiarificatore, lo si può riscontare viaggiando in piedi in un autobus. Quando l’autobus frena bruscamente noi veniamo sospinti in avanti, manifestazione evidente dell’inerzia che il nostro corpo possiede: eravamo in movimento insieme all’autobus prima che l’autista frenasse e quindi tendiamo a rimanere in movimento.

          Se i nostri corpi non fossero dotati di inerzia, sull’autobus non servirebbero i classici appigli dove reggersi durante il tragitto perché non subiremmo alcuna“spinta.

          La frenata stessa dell’autobus può essere vista come una “lotta” tra l’impianto frenante che cerca di arrestare la grande massa del veicolo e la sua inerzia che invece tende a mantenerlo in movimento. Compreso il concetto di inerzia, la sua estensione al trasferimento dinamico dei carichi in un autoveicolo e‘ immediata. Immaginiamo nuovamente l’autobus in frenata: abbiamo detto che noi passeggeri siamo spinti in avanti, ma insieme a noi anche la massa dell’autobus subisce “l’effetto inerziale” e viene quindi“spinta" in avanti.

LA“SPINTA INERZIALE” in avanti della massa dell'autobus determinerà un sovraccarico sul- l’asse anteriore del veicolo e un contemporaneo alleggerimento di quello posteriore, cioè un “trasferimento dinamico di carico”: la massa dell’autobus andrà ad insistere maggiormente sulle ruote anteriori rispetto alla condizione statica (autobus fermo) o di marcia a velocità costante. Lo stesso fenomeno avviene sulle nostre autovetture.

In modo analogo, partendo da fermo, l’inerzia dell’ Autobus si oppone all’accelerazione (“vuole” mantenerlo fermo) e i passeggeri sono spinti all’indietro così come la massa stessa dell’autobus. Conseguentemente, ora sono le ruote posteriori a caricarsi e le anteriori ad alleggerirsi. [identico effetto si riscontra sulla nostra autovettura. Essendo il corpo vettura montato su elementi elastici quali sono le sospensioni, l’effetto immediato di un aumento di carico sull’asse e‘ lo schiacciamento delle corrispondenti sospensioni e il conseguente abbassamento della vettura sull’asse.

          Anche durante la percorrenza di una curva sono avvertibili gli effetti dei trasferimenti di carico: come e‘ noto gli occupanti di una autoveicolo che sta curvando sono spinti verso l’esterno della curva dalla Forza Centrifuga, che e‘ una manifestazione particolare dell’inerzia, perchè le loro masse vorrebbero proseguire su una traiettoria rettilinea. La massa dell’autoveicolo sarà sospinta verso l’esterno della curva insieme ai suoi occupanti provocando il sovraccarico delle ruote esterne e la compressione delle corrispondenti sospensioni (Figura 12).

Bisogna ora tener presente che la distribuzione del carico sulle ruote influisce direttamente sull’aderenza dei pneumatici sul manto stradale e sull’intensità delle forze (centrifughe, inerziali ...) durante la percorrenza delle curve. Quindi, differenti distribuzioni di carico determinano grandi variazioni di comportamento dell’autovettura che possono condurre a situazioni di pericolo se non adeguatamente previste e corrette.

Figura 12. Rollio

L’entità del trasferimento di carico e‘ determinata ovviamente dall’intensità delle accelerazioni o decelerazioni a cui è sottoposto il veicolo, ma e‘ condizionata anche dalle caratteristiche geometriche del veicolo. A parita‘ di accelerazione e decelerazione. trasferimenti sono più evidenti in veicoli con baricentro elevato E interasse corto, al contrario diminuiscono se il baricentro e‘ basso o l’interasse lungo.