F1 | Analisi Tecnica: Le sospensioni di una monoposto [Parte 2]

Dopo aver descritto la struttura base di una sospensione, andiamo ad analizzare le soluzioni adottate sulle monoposto di Formula 1. F1 Sospensioni Monoposto

F1 Sospensioni Monoposto
Foto: Formula 1 (Twitter)

Nella prima parte abbiamo esaminato la struttura principale di una sospensione. Vediamo ora le principali soluzioni delle monoposto di Formula 1. F1 Sospensioni Monoposto

Per analizzare il sistema sospensivo delle auto da formula 1 prenderemo in considerazione due esempi: una sospensione anteriore (McLaren) e una sospensione posteriore (Mercedes).
I componenti che andremo ad analizzare sono diffusi in tutte le monoposto delle diverse scuderie, anche se vengono rielaborate e montate in macchina in modi differenti. F1 Sospensioni Monoposto

La sospensione anteriore F1 Sospensioni Monoposto

Braccetti sospensione anteriore
Schema della sospensione anteriore [Davide Galli per F1inGenerale]
Siamo abituati a vedere una parte delle sospensioni anteriori di una vettura di formula 1. Il triangolo superiore e quello inferiore, così come il push-rod e il tirante di sterzo sono visibili costantemente osservando l’azione in pista.

Tutti questi componenti sono realizzati con la fibra di carbonio, un materiale molto leggero e resistente.
Inoltre, sono sagomati con un profilo alare e contribuiscono al comportamento aerodinamico della vettura. Infatti la forma di questi componenti è accuratamente studiata per andare a interferire il meno possibile con l’aerodinamica della monoposto; si trovano in una zona molto critica e, se mal progettati, potrebbero influenzare negativamente l’andamento dei flussi d’aria.
Questo è uno dei motivi per cui in alcuni casi il tirante di sterzo viene inglobato con il triangolo inferiore della sospensione, per cercare di ridurre al minimo i disturbi nel flusso d’aria.

Questi componenti abbiamo imparato a conoscerli negli anni, ma cosa si nasconde all’interno delle monoposto?

Sospensione anteriore McLaren
Componenti della sospensione McLaren [Credits: Pius Grasso – Edit F1inGenerale]
Ecco lo schema di una sospensione McLaren che useremo come base per descrivere i vari elementi di una sospensione anteriore. Nell’immagine si possono riconoscere diversi componenti:

  • I braccetti del triangolo superiore e il push-rod (diagonale) ai due lati;
  • Le barre di torsione – in rosa;
  • I bilancieri (o rockers) – in blu;
  • Il terzo elemento (o heave damper) – in verde;
  • L’ammortizzatore di rollio – in giallo;
  • La barra anti-rollio – non visibile: presente talvolta nella zona grigia o accoppiata sopra le barre di torsione.

Ognuno di questi elementi svolge un compito ben preciso. Andiamo ad analizzarli uno alla volta.

Barra di torsione

Le barre di torsione svolgono il ruolo delle molle elicoidali nelle sospensioni tradizionali. Ne è presente una per ogni ruota.
Invece di essere compresse vengono poste in torsione e esercitano una resistenza ai movimenti verticali delle ruote.
Possono essere sostituite e, variando il materiale, si potrà ottenere una vettura più o meno rigida. Attenzione a non farsi confondere dal nome: esse non riducono rollio della vettura, ma si occupano dei movimenti verticali delle ruote.
Normalmente vengono accoppiate a degli ammortizzatori (side dampers – non visibili nella zona anteriore) per evitare brusche oscillazioni della monoposto.

Terzo elemento

Il terzo elemento (o heave damper) ha il compito di ammortizzare i movimenti verticali della vettura dovuti al carico aerodinamico e al movimento longitudinale della stessa (beccheggio) durante le fasi di accelerazione e frenata.

Il terzo elemento può essere di tipo idraulico o meccanico (come nelle ultime monoposto). In quest’ultimo caso al suo interno si può trovare una molla elicoidale o delle molle a tazza (come nella Mercedes W11).

Barra anti-rollio

La barra anti-rollio si occupa invece del contenimento del rollio della vettura, rendendola più o meno rigida negli spostamenti di carico laterali. Anche essa viene accoppiata a degli ammortizzatori (normalmente non visibili perché all’interno della scocca).
La barra anti-rollio ha una grande influenza sul comportamento sottosterzante o sovrasterzante di una vettura: con una barra più rigida all’anteriore si avrà un comportamento sottosterzante; al contrario una barra più rigida al posteriore darà un comportamento sovrasterzante.

La barra anti-rollio può essere sostituita in un week-end di gara per trovare il set-up ottimale, ma è tipicamente un’operazione abbastanza lunga.
Ad essa può essere sostituito un ammortizzatore di rollio (in giallo nella sospensione McLaren), componente con la stessa funzione. Esso può anche essere accoppiato alla barra anti-rollio e andare a creare il cosiddetto quarto elemento (soluzione adottata sulla RB 16).

Barra anti-rollio SF1000
Barra anti-rollio (in blu) sulla SF1000 [Credits: Giorgio Piola – Edit F1inGenerale]
La barra anti-rollio può essere realizzata in modo da garantire un andamento variabile della resistenza al rollio durante la percorrenza in curva.
Questo fattore può influenzare enormemente il comportamento della monoposto all’interno della curva stessa.

Bilancieri

Gli ultimi componenti da analizzare sono i bilancieri (rocker). Ne sono presenti due, uno per ogni ruota, e hanno lo scopo di collegare i vari elementi della sospensione.
Ruotano attorno ad un asse centrale e, in base alla lunghezza dei bracci di collegamento con i vari componenti, permettono diversi rapporti di movimento.

La sospensione posteriore

Sospensione posteriore Mercedes
Schema della sospensione posteriore Mercedes [Credits: Mercedes AMG]
Ecco lo schema della sospensione posteriore Mercedes. Possiamo notare la configurazione pull-rod (normalmente all’anteriore è più diffusa quella push-rod) e la complessità del sistema.
Sono presenti il triangolo superiore (upper wishbone) e inferiore (lower wishbone), come nella sospensione anteriore.

Si può notare la suddivisione in molla e ammortizzatore del terzo elemento; essi sono collegati da rocker con diverso rapporto.

Anche in questo caso si può notare la presenza della barra anti-rollio (anti-roll bar) e dei corner damper (in blu/azzurro).
Le barre di torsione non sono chiaramente visibili, ma sono situate nella parte bassa del sistema.

Conclusioni

Abbiamo visto il funzionamento delle sospensioni di una monoposto da Formula 1 e abbiamo potuto apprezzarne la complessità e le differenti soluzioni adottate dalle scuderie.

Esse presentano un funzionamento molto elaborato e sono composte da numerose parti. Hanno, però, un’influenza molto alta sul comportamento dinamico della vettura.
Assieme a un attento studio dell’aerodinamica (che influenza anche la loro progettazione) sono in grado di fare la differenza nello sviluppo di una vettura competitiva.

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