Nella seconda puntata della guida definitiva alla sospensione della mountain bike approfondiamo alcuni argomenti introdotti con il primo appuntamento, per aiutare a comprendere al meglio concetti e grafici dietro alla cinematica del carro ammortizzato.
Spiegheremo cosa significano e come interagiscono, usando alcuni esempi del mondo reale per far luce su come formule, linee e curve si traducono nel modo in cui una bici si comporta realmente sui sentieri. Qui trovate la prima parte, ora andiamo con ordine, partendo dall’Instant Center.
Il centro istantaneo di rotazione (IC)
Il centro istantaneo (Instant Centre, IC) determina la direzione in cui l’asse posteriore, la ruota e tutto ciò che vi è attaccato, si muove in un determinato punto del travel. Tale direzione è perpendicolare (tangenziale) alla linea che collega l’asse ruota all’IC.
Per gli schemi Single Pivot (a perno singolo o Monoshock, compresi quelli con un link collegato all’ammortizzatore), il centro istantaneo non è altro che il fulcro principale, che rimane fisso sul triangolo anteriore. In questo caso l’asse posteriore ruota sempre su un arco costante centrato sul perno principale (come un compasso).
Per uno schema a quadrilatero articolato con giunto sui foderi bassi (Horst Link) oppure Virtual Pivot (o Dual Link), l’IC fluttua nel punto di intersezione delle linee tracciate attraverso i perni dei due bracci principali, collegati entrambi al triangolo anteriore. Le immagini allegate parlano da sole.
Il centro istantaneo si muove lungo l’affondamento del carro ammortizzato, a causa della contemporanea rotazione di link superiore e inferiore, o di fodero basso per schemi con giunto Horst.
Come anticipato nella prima puntata dedicata al mondo delle sospensioni per MTB, la posizione dell’IC aiuta a definire i livelli di Anti Squat, Pedal Kickback e Anti Rise in un determinato punto del travel.
Poiché il centro istantaneo non è fisso, gli schemi Horst Link o Dual Link (VPP compreso) permettono ai designer un maggiore controllo su questi parametri lungo l’intero percorso della ruota posteriore da inizio a fine corsa.
Il centro di curvatura (CC)
Il centro di curvatura (Centre of Curvature, CC) è l’effettivo punto di rotazione di un design Horst o Dual Link. Immaginate un compasso in cui la matita appoggia sull’asse ruota posteriore e il CC è l’altra estremità fissata al foglio, definendo il raggio di curvatura del percorso del primo.
Ma come si determina il fulcro del nostro compasso? Se si traccia una linea dal perno ruota all’IC, poi ci si sposta in un altro punto del travel (ad esempio a un ipotetico punto di Sag del 25%) e si disegna nuovamente quel segmento, il punto in cui quelle linee si intersecano è il nostro CC.
Per gli schemi Single Pivot, il CC è collocato sul fulcro principale, la stessa posizione dell’IC. Per quelli Horst o Dual Link, mentre il centro istantaneo si muove rispetto al triangolo anteriore non è detto che lo faccia anche il centro di curvatura, che in alcuni casi si sposta e in altri no.
In qualsiasi punto del travel, la retta tracciata dall’asse ruota all’IC passa attraverso il CC, nota come “linea del forcellone” (Swingarm Line). La traiettoria dell’asse ruota e il profilo dell’Anti Squat corrisponderanno a quello di uno schema Single Pivot con il perno principale collocato in corrispondenza del centro di curvatura.
Per gli schemi VPP, in cui i due corti link ruotano in sensi opposti (per Maestro e DW-Link è lo stesso per entrambi), il CC si muove in modo significativo, traducendosi in una curva variabile dell’asse ruota e in valori di Anti Squat con un picco intorno a metà travel.
In un determinato punto della corsa, il CC si trova sempre lungo la linea del forcellone, collegando asse posteriore e IC, pertanto quando si calcola l’Anti Squat in un questo punto, IC e CC sono interscambiabili, poiché entrambi coincidono sulla direzione tangenziale dell’asse. Ma per vedere come l’Anti Squat cambia lungo il travel, è utile osservare la posizione e il movimento del CC.
La traiettoria della ruota posteriore
La traiettoria della ruota posteriore (Axle Path, AP), è fondamentalmente la linea tracciata dall’asse del mozzo lungo il travel della sospensione, misurata rispetto al triangolo anteriore. La direzione in qualsiasi punto della corsa è perpendicolare rispetto alla linea del forcellone (Swingarm Line), che collega l’asse al centro istantaneo attraverso il centro di curvatura.
Pertanto si può pensare all’Anti Squat solamente in termini di Axle Path: il primo cresce proporzionalmente all’allontanamento dell’asse ruota dal movimento centrale. Anche con un IC più alto si ottiene un Anti Squat superiore.
Una traiettoria arretrata può anche aiutare una bici ad assorbire meglio gli urti. Ma per la maggior parte delle mountain bike, la traiettoria della ruota si sposta all’indietro solo di pochi millimetri al massimo.
Ancora una volta, i monoshock con perno alto rappresentano una notevole eccezione, con l’AP che si sposta significativamente all’indietro per tutto il travel. Motivo per cui questo approccio è molto apprezzato in ambito downhill.
È intuitivo che una traiettoria arretrata permetta alla ruota di scavalcare meglio i grossi ostacoli. La forza prodotta da questi è verso il retro e verso l’alto, con il vettore della forza che punta in una direzione perpendicolare al punto di contatto della ruota con l’ostacolo.
Pertanto è ragionevole pensare che un percorso più arretrato dell’AP sarà in grado di assorbire meglio questi grandi urti, perché l’asse si muove in una direzione che è meglio allineata con la forza dell’urto.
Si può fare un’analogia con bici dal diverso angolo sterzo. Questo definisce il percorso dell’asse ruota anteriore. Quando è più aperto (valore inferiore) la forcella tende ad assorbire meglio gli ostacoli che si presentano frontalmente, con la tendenza a flettersi quando si spinge verticalmente, in altre parole quando si atterra in piano o carica il manubrio nel classico test da parcheggio.
La stessa cosa accade su una bici con fulcro alto: i grossi ostacoli spingono l’asse verso la sua direzione naturale. Il problema della flessione non si applica alla sospensione posteriore, poiché usano un link invece di boccole di scorrimento.
In ogni caso, il potenziale vantaggio di assorbimento delle asperità più efficace di un percorso ruota leggermente più arretrato viene annullato dall’incremento del tiro catena e dall’Anti Rise che vengono prodotti.
Il rapporto di compressione
Questo è forse l’aspetto più importante della cinematica della sospensione in termini di feeling nella guida, il modo in cui il rapporto di compressione (Leverage Ratio, LR) varia durante il travel. Il rapporto è quello tra la distanza percorsa dalla ruota posteriore e la corsa relativa dell’ammortizzatore durante l’affondamento.
Il rapporto di leva medio è quindi il numero – decimale compreso – risultante dalla divisione tra travel alla ruota e corsa dell’ammortizzatore, come è facile intuire: 160/62,5=2,56, ad esempio. Le bici con rapporti elevati (ammortizzatori corti rispetto alla corsa alla ruota) possono avere un vantaggio in termini di sensibilità perché c’è una leva superiore che contrasta l’attrito dell’ammo.
D’altra parte, un rapporto di leva elevato richiede una pressione dell’aria superiore – o una molla più dura – e un’idraulica molto più sostenuta. Come risultato, una bici con un rapporto più basso (ammo con travel più lungo per una determinata corsa alla ruota) tendono a essere più affidabili e consistenti su lunghe discese, gestendo meglio il calore generato dal lavoro meccanico tra le altre cose.
L’aspetto più importante non è il rapporto medio, ma come cambia durante il travel. Più è alto, più è facile comprimere l’ammortizzatore, così le bici che iniziano la corsa in questo modo e la finiscono con uno più basso, si traducono in un’azione progressiva della sospensione (cosiddetto Falling Rate, per il rapporto cala durante l’affondamento).
Lo sappiamo, è contro-intuitivo, ma una sospensione progressiva presenta un grafico con una curva che scende verso il basso lungo il suo travel.
Confrontando il LR nel punto di Sag e nel fine corsa, la progressività può essere calcolata in percentuale. Con un ammo a molla (che ha una rigidità costante), la quantità della progressività è definita solo dal rapporto di compressione. Con un ammo ad aria invece, la progressività a fine corsa può essere messa a punto – fino a un certo punto – usando opportunamente i token. Infatti, man mano che l’ammortizzatore si comprime, il volume dell’aria cala e di conseguenza l’azione diventa via via più progressiva.
La fermezza complessiva della sospensione è una funzione della curva dell’ammortizzatore e del rapporto di compressione, con entrambi che possono variare lungo il travel. Quando il secondo cala verso la fine della corsa si ha un effetto equiparabile a quello della prima che invece aumenta. Entrambi si traducono in un’azione progressiva della sospensione.
Una sospensione lineare con un ammortizzatore progressivo può fornire un affondamento simile – progressività complessiva – a quello di un rapporto progressivo con un ammortizzatore lineare. Ma queste due configurazioni offriranno in ogni caso caratteristiche diverse.
Per iniziare, un ammortizzatore ad aria molto progressivo (con molti token/spacer al suo interno) su una bici con una curva lineare o addirittura regressiva (Rising Rate, il rapporto di leva sale durante l’affondamento) avrà un ritorno molto veloce a fine corsa a causa dell’elevata forza dell’elemento elastico.
Una curva progressiva genera anche una superiore resistenza da parte dell’idraulica verso la fine del travel, quindi sia l’elemento elastico sia le forze dell’idraulica sono utilizzati per resistere al bottom-out. In caso di una curva lineare, solo la forza del primo aumenta verso la fine del travel.
La percentuale di progressività non racconta tutta la storia, infatti ciò che conta veramente è dove il travel è progressivo, in altre parole il profilo della curva del rapporto di compressione.
Ci sono bici, come ad esempio Giant Reign 29 ADV e Mondraker Dune, che mostrano una curva concava. Hanno un rapporto di leva alto a inizio corsa, con grande sensibilità ai piccoli urti, che cala rapidamente a uno inferiore a metà travel per aggiungere più supporto dopo il Sag. Questo è rilevante quando si usa un ammo ad aria, poiché tende ad essere più solido e fermo all’inizio e invece più morbido a metà corsa, rispetto a uno analogo a molla.
Il caso opposto è quello di una curva convessa, come Nukeproof Mega 29 Carbon, dove il rapporto più elevato è circa a metà corsa. Come ci si potrebbe aspettare, questo si traduce in maggiore supporto all’inizio e una fase intermedia più morbida rispetto alla curva concava.
Combinandola con un ammortizzatore ad aria, questa mancanza di supporto nella fase centrale del travel può risultare in una sensazione di assenza di controllo nella compressione, così come in un aumento dell’ondeggiamento. Infatti non è solo l’Anti Squat che influisce sull’efficienza in pedalata e in assorbimento degli urti.
La curva può essere ancora progressiva verso il fine corsa, ma non è qui che è necessario il supporto offerto da un ammortizzatore ad aria. Le mountain bike con questo profilo della curva possono funzionare meglio con un ammo a molla. Mancano di supporto a metà travel tendendo a richiedere livelli più elevati per l’idraulica in compressione per resistere al naturale ondeggiamento in questa fase delicata, ma questo influisce negativamente sulla sensibilità durante tutto l’affondamento.
La differenza è notevole confrontando la terza e quarta generazione di una bici iconica come Santa Cruz Nomad, con la curva che passa da convessa a concava. La ragione è il nuovo schema della sospensione VPP – condiviso dalla quinta versione, appena presentata – con l’ammortizzatore montato sul link inferiore invece che su quello superiore.
La progressività di cui avete bisogno è del tutto personale, dipendendo dal vostro stile di guida – soprattutto se più o meno aggressivo o morbido – e dal terreno affrontato.
Grazie ai moderni ammortizzatori ad aria, la progressività è facilmente personalizzabile dall’utente finale, ma la curva d’affondamento della sospensione gioca ancora un ruolo enorme nel modo in cui viene percepita la bici, in particolare nella fase centrale del travel. Purtroppo a questo non si può sempre porre rimedio con la messa a punta dell’ammo.
La terza e ultima puntata tratterà i diversi schemi di sospensioni, quelli più diffusi sul mercato.
[grafici: Linkage X3/bikechecker.com]
