TECNICA – Telelever VS forcella telescopica, su strada ed in pista

Di Stefano Aglianò

Dopo aver raccontato QUI il “derby telescopico” vediamo come sarà il confronto tra il sistema più tradizionale e quello molto caro a BMW, tanto da essere diventato uno dei tratti distintivi del marchio bavarese insieme all’iconico motore boxer.

Perché lasciare la vecchia strada?

La sospensione telescopica rappresenta lo schema sospensivo più diffuso e convenzionale nel panorama motociclistico. E’ lecito chiedersi cosa abbia condotto i tecnici bavaresi a cercare soluzioni differenti. Per comprendere questo, è bene ricordare che la forcella anteriore deve rispondere principalmente a due compiti: trasferire alla gomma la rotazione che il pilota esercita sul manubrio e assorbire le sollecitazioni che la ruota riceve.

In altri termini si intende “filtrare” le masse non sospese (ruota e i componenti ad essa solidali) da quelle sospese (telaio, motore e pilota). Finché le sollecitazioni ricevute sono parallele all’asse della forcella, questa è in grado di svolgere il suo lavoro attraverso lo scorrimento degli steli, supportati nel loro movimento dalla molla e dal circuito idraulico, all’interno dei foderi.

Il nemico della forcella: l'attrito

La situazione si complica notevolmente quando le sollecitazioni sono in direzione normale, o non puramente assiali, rispetto all’asse della forcella. In questo caso non è più garantita la coassialità tra stelo e fodero che sono spinti l’uno contro l’altro dalle forze in gioco. Si genera un elevato attrito che va ad inficiare il corretto scorrimento. Un parziale rimedio si è ottenuto con l’introduzione delle forcelle a steli rovesciati, che garantiscono maggior rigidezza torsionale e flessionale, ma non risolvono definitivamente il problema. Essendo racchiusi in un unico elemento molla e ammortizzatore, questo fa sì che la forcella telescopica sia caratterizzata da una elevata massa non sospesa che va ad influire, negativamente, sulla dinamica di guida. Per aggirare i difetti intrinsechi della forcella si è cercato di percorrere altre strade. Una di queste è l’utilizzo di un particolare schema sospensivo a quadrilatero sviluppato dalla BMW.

Lo schema sospensivo a quadrilatero e il Telelever

Prima di entrare nel merito del funzionamento del Telelever si riportano i vantaggi che qualsiasi tipo di sospensione a quadrilatero è in grado di offrire. Studiando opportunamente le geometrie e gli angoli caratteristici tra i membri del quadrilatero, si possono ottenere leggi del moto predefinite. In altre parole, è possibile individuare la traiettoria che si desidera far percorre al cedente in analisi (la ruota) rispetto ad una parte fissa (il telaio). Come si vedrà meglio in seguito, questa proprietà permette di controllare il comportamento anti-affondamento durante la frenata (anche in modo completo!). Lo schema costruttivo del quadrilatero assicura una maggior rigidezza torsionale, diminuisce la massa non sospesa e con una opportuna disposizione dell’elemento elastico (la molla) è possibile ottenere una risposta progressiva dalla sospensione.

Il Telelever è in grado di disaccoppiare la funzione sterzante da quella sospensiva

Il Telelever è un cinematismo che, come fa intuire il suffisso, è composto da una leva di forma triangolare (isoscele). La parte posteriore del triangolo, rappresentata dal lato più corto, è incernierata al telaio. L’estremità anteriore è collegata alla “finta” forcella tramite un giunto sferico. Finta nel senso che è priva, al suo interno, sia della componente elastica-meccanica che idraulica. Molla e ammortizzatore sono un’unità a sé stante, molto simile a quella utilizzata nei “mono” delle sospensioni posteriori, interposta tra il telaio e la leva. A differenza di quanto accade per la forcella telescopica, il Telelever è in grado di disaccoppiare la funzione sterzante da quella sospensiva. La prima è demandata alla forcella, la seconda al mono ammortizzatore. La mancanza degli organi interni della forcella, caratterizzata da dei gambali di diametro ridotto, permette di ridurre le masse non sospese. Ulteriore peculiarità del dispositivo è il suo effetto anti-affondamento, come si vedrà più avanti nel dettaglio. Da un punto di vista cinematico è un sistema con due gradi di libertà. Il primo è rappresentato dalla rotazione della forcella attorno ai due giunti sferici e permette la sterzata. Il secondo è il movimento nel piano verticale dell’intero schema sospensivo (e della ruota ad esso collegato) che permette l’assorbimento delle sollecitazioni.

Il confronto: vantaggi e svantaggi dei due sistemi

Uno dei maggiori pregi del Telelever è il suo comportamento anti-affondamento durante la frenata. Di seguito si analizza il comportamento di una motocicletta nella fase di frenata e il confronto tra i due sistemi. Durante la frenata il trasferimento di carico sulla ruota anteriore aumenta proporzionalmente con la forza frenante e con l’altezza del baricentro. Decresce, invece, all’aumentare del passo. Nel punto di contatto gomma-asfalto risultano applicate due forze: il trasferimento di carico (verticalmente) e quella frenante anteriore (orizzontalmente). L’angolo descritto tra la loro risultante e l’asfalto indica di quanto la moto è inclinata verso l’anteriore.

La compressione, durante la frenata, dipende dall’angolo di inclinazione della forcella (rispetto all’asfalto) ed è massima quando tale angolo è uguale a quello decritto dalla risultante delle forze. Questo vuol dire che l’intera forza risultante, essendo applicata lungo l’asse della forcella, è impiegata per comprimerla e non viene “dispersa” in altre direzioni. In generale al diminuire dell’angolo dello sterzo, quindi con una forcella più verticale, aumenterà l’effetto anti-affondamento.  Il seguente passaggio è cruciale per la comprensione delle differenze dinamiche in frenata tra i due diversi schemi sospensivi. Se la direzione della traiettoria del punto di contatto gomma-asfalto è ortogonale al suolo e alla forza frenante, l’affondamento sarà indipendente da quest’ultima e si otterrà un comportamento neutro proporzionale solo al trasferimento di carico. Se invece la direzione è ortogonale alla risultante si otterrà un comportamento totalmente anti-affondamento e la forcella non si comprime. In altri termini l’affondamento della forcella dipende dall’angolo descritto tra la direzione della risultante e la traiettoria del punto di contatto. Se le due direzioni si sovrappongono, ossia l’angolo α è 0°, l’affondamento è massimo. Se invece sono ortogonali tra loro, α=90°, la forcella non si comprime. “Giocando” all’interno di questo intervallo si può decidere l’entità dell’affondamento.

Per una forcella telescopica la traiettoria percorsa dalla ruota o meglio dal suo punto di contatto con l’asfalto (rispetto al telaio) è parallela all’asse passante per canotto di sterzo. Facendo un confronto con quanto detto prima, tale direzione non è ortogonale all’asfalto e di conseguenza l’affondamento sarà influenzato dalla forza frenante. L’entità della compressione dipende dall’angolo di sterzo e da quello della risultante delle forze in gioco. Durante la frenata all’aumentare della compressione corrisponde una diminuzione dell’avancorsa e di conseguenza dell’angolo di sterzo. Questo si traduce anche in una diminuzione del passo.

Il Telelever sfruttando la caratteristica del quadrilatero, ossia di far percorrere una determinata traiettoria al cedente (in questo caso il punto di contatto gomma-asfalto), permette di imprimere alla ruota un movimento quasi verticale rispetto all’asfalto. Ciò si traduce in un effetto anti-affondamento in frenata. Questa traiettoria è ottenuta sfruttando, nel piano verticale, la rotazione attorno alle cerniere e ai giunti sferici e la traslazione della “finta” forcella. Il risultato ottenuto è un incremento dell’angolo di sterzo e dell’avancorsa all’aumentare della compressione. Il passo, in questo caso, rimane pressoché costante durante l’affondamento della forcella.

“Chiacchiere da bar”: il rovescio della medaglia in campo sportivo

Il Telelever è allora la panacea a tutti i problemi? La risposta è ovviamente no, basti pensare che la stessa BMW nel corso della sua storia è passata, nell’aggiornamento di alcuni modelli (leggasi R1200R), dall’adozione del quadrilatero alla forcella convenzionale. I motivi possono essere molteplici, sia di carattere tecnico che commerciale.

Non è intenzione investigare oltre ma la scelta offre uno spunto di riflessione. Perché non viene usato in campo sportivo? Il rovescio della medaglia del sistema Telelever è paradossalmente il suo miglior pregio: l’effetto antidive in fase di frenata in inserimento di curva. In condizioni di guida sportiva il trasferimento di carico sulla ruota anteriore aiuta il pilota a “sentire” le informazioni sul grip che la gomma è in grado di trasmettere. Il mancato affondamento della forcella, rappresenta un filtro a queste preziosissime informazioni da cui il pilota cerca una continua risposta per raggiugere e non superare il limite.

Le gomme oggi necessitano di alti carichi per raggiungere la temperatura di esercizio

Inoltre, le gomme negli ultimi anni hanno avuto uno sviluppo repentino raggiungendo delle performance inavvicinabili rispetto a qualche anno fa. D’altro canto hanno ristretto molto il loro range di utilizzo. Per garantire le migliori performance devono essere portate alla corretta temperatura di esercizio. Necessitano di alti carichi poiché avendo delle carcasse molto rigide richiedono elevate sollecitazioni per essere deformate. Deformandosi aumenta l’impronta a terra, aumenta l’attrito e quindi la temperatura. Per un utilizzo stradale, la forcella telescopica deve avere una taratura di compromesso che riesca sia a contrastare l’affondamento repentino nella prima fase della frenata, sia a copiare le deformazioni stradali. In pista l’asfalto è più levigato e privo di grossi avvallamenti, per cui la taratura può essere più sostenuta per meglio contrastare il trasferimento di carico nella prima fase di affondamento. Ovviamente il fine ultimo nelle gare è la prestazione a scapito del confort. Questo aspetto riduce il vantaggio dell’utilizzo in campo sportivo del Telelever che invece è tangibile su strada in determinate fasi di guida. Un ulteriore aspetto da considerare è il maggior spazio che richiede l’installazione del Telelever. Il braccio oscillante è posto proprio dove solitamente è installato il radiatore. Questo impone un limite ai progettisti di non poco conto in fase di ingegnerizzazione e disposizione dei vari organi meccanici.

 

 

-Fonte: immagini del “Telelever” prese dal sito bmw-motorrad-