Kawasaki ‘ribalta’ il quadrilatero del Piaggio MP3. Confronto tra i due sistemi

L’obbiettivo è semplificare la complessa catena cinematica della sospensione anteriore adottata dai veicoli a tre ruote. Nell’articolo le due diverse filosofie progettuali con i relativi pro e contro.

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I tre ruote sono dei mezzi che nonostante la loro natura di unire, il mondo auto e quello moto, dividono gli appassionati. C’è chi li ama e chi li odia. I primi inquadrano questa tipologia di mezzi per quello che sono. Ossia mezzi in grado di aggiungere ai pregi di un due ruote quel pizzico di sicurezza e comodità in più. I detrattori li vedono come tricicli, nel senso ‘giocattoloso’ ed anche un po’ provocatorio del termine, e come tali non degni di un vero e puro motociclista. Estetica a parte, che può risultare discutibile, questi mezzi sono sicuramenti apprezzati specialmente per un utilizzo cittadino, dove la presenza della seconda ruota sull’asse anteriore risulta utile ad affrontare con maggior sicurezza le insidie urbane. La perdita di aderenza della ruota anteriore rappresenta una delle manovre più difficilmente controllabili, anche da guidatori esperti e piloti, e spesso si conclude con una scivolata. Proprio la presenza della seconda ruota anteriore aumenta notevolmente la sicurezza attiva del mezzo. La longevità del modello di riferimento della categoria, Piaggio Mp3 che fu presentato alla stampa nel 2006, è la conferma che questa tipologia di veicoli sia acquistata dal pubblico in numeri tali da rendere sostenibile la produzione. Una nicchia di mercato apprezza e compra tale tipologia di prodotto, ed in ottica futura le vendite potrebbero subire un incremento grazie alle nuove esigenze di mobilità emerse a causa della pandemia.

Piaggio MP3 500

Ricordiamo che esistono modelli (con carreggiata maggiorata e comando del freno a pedale) guidabili con la sola patente di guida B e che finalmente di recente è stata colmata la falla legislativa per permettere ai tre ruote di percorrere le autostrade e tangenziali. Il mezzo di Pontedera è stato proposto in svariate cilindrate dalla più piccola 125cc fino alla più potente 500cc, passando anche per la versione ibrida che però non ha avuto molto successo commerciale. Nel corso degli anni si sono affiancati dei concorrenti. In particolare la Yamaha con la gamma di scooter Tricity (qui la prova dell’ultimo nato 300cc) e della più sportiva (una vera moto a tre ruote) Niken. Gli scooter menzionati hanno in comune una simile architettura costruttiva della sospensione anteriore. Il sistema è composto da un parallelogramma articolato a bracci paralleli trasversali e incernierati al telaio in modo tale che il sistema sia labile (i lati opposti del parallelogramma si muovono parallelamente tra loro e al terreno). Tale configurazione permette al mezzo di inclinarsi proprio come una normale motocicletta. Le ruote collegate alla parte superiore del sistema, attraverso dei bracci verticali che svolgono la funzione di sospensione, si inclinano o meglio rollano della stessa entità del mezzo. Le ruote, con questa configurazione, sono indipendenti nella loro escursione verticale e quindi possono superare le asperità e assorbire le sollecitazioni in maniera più efficace. Si hanno benefici sia in termini di sicurezza che di guidabilità, in quanto se una gomma dovesse perdere il contatto con il suolo per qualche istante, non verrebbe pregiudicata l’aderenza offerta dalla gemella che continuerebbe a garantire il corretto equilibrio del veicolo. Le ruote risultano invece dipendenti, l’una dall’altra, nel movimento di rollio, in quanto come detto si inclinano del medesimo angolo di piega dello scooter. La dinamica, dal punto di vista del posizionamento del baricentro e dell’interazione delle forze scambiate tra pneumatici ed asfalto, è del tutto analoga a quella di una classica motocicletta con due ruote. L’unica differenza è che le forze in gioco, quella peso e quella centrifuga, si sdoppiano dividendosi su entrambe le ruote anteriori.

Disegno brevetto Aprilia con quadrilatero incernierato al telaio

L’idea avuta da Kawasaki e riportata nel brevetto, è di semplificare il sistema sospensivo abitualmente usato dai veicoli a tre ruote e fin qui descritto. Lo scopo è quello di utilizzare la medesima ciclistica, quindi stesso telaio e forcella di una qualsiasi motocicletta, dalla quale con poche modifiche si riesce ad ottenere un mezzo a tre ruote. Tutto questo è ottenibile ribaltando lo schema adottato nel Piaggio MP3, quindi spostando il quadrilatero della sospensione verso il verso il basso in prossimità della estremità inferiore della forcella. In questo modo lo sterzo, o meglio il manubrio, è direttamente collegato agli steli della forcella così come avviene per la maggior parte delle moto ‘tradizionali’.

La sensazione di guida che il sistema restituisce, quando si è in procinto di affrontare una curva, è molto più naturale e simile ad una motocicletta: alla rotazione impressa sul manubrio corrisponde la medesima rotazione della sospensione anteriore. Questo permette di superare uno dei difetti più evidenti dei veicoli a tre ruote con il quadrilatero ancorato il telaio; il manubrio, in questo caso, è invece collegato alle ruote tramite una complessa catena cinematica fatta di snodi e rinvii, quindi il movimento impresso dal motociclista sul manubrio risulta ‘filtrato’ prima di essere trasmesso alle ruote. La catena cinematica composta da diversi organi meccanici richiede una elevata precisione nella realizzazione degli stessi. Basse tolleranza ed elevata qualità costruttiva e di assemblaggio sono richieste per evitare un eventuale disallineamento dei bracci paralleli, che possa indurre ad uno squilibrio durante la marcia. Il complesso sistema cinematico, però, permette di variare il rapporto di sterzata potendo, in fase progettuale, decidere quanto demoltiplicare l’angolo di rotazione del manubrio rispetto a quello di sterzata. Il concetto è del tutto analogo al campo automobilistico. Maggiore è la demoltiplicazione più leggero e meno reattivo sarà il comportamento del veicolo. Di contro riducendo il rapporto si otterrà un comando più diretto ricompensato da una guida più sportiva e dinamica. Altro parametro da tenere in considerazione, in fase progettuale di un veicolo con due ruote parallele sullo stesso asse, è scegliere se le stesse dovranno ruotare o meno dello stesso angolo. Se le ruote sono caratterizzate dal medesimo angolo, si avrà una sterzata parallela in quanto la perpendicolari ai piani delle ruote e passanti per i rispettivi punti di contatto non si incontreranno mai ‘viaggiando’ appunto parallelamente. In questo caso ci sarà un lieve slittamento di una o entrambe le ruote causato dalla traiettoria più ampia che la ruota esterna dovrà percorrere. Se invece, per compensare la differenza del raggio di traiettoria, si impone alla ruota esterna un angolo minore, le due perpendicolari ai piani ruota si incontrano nel centro di istantanea rotazione. Quest’ultima configurazione regala maggior manovrabilità nella curve strette al contrario la sterzata parallela consente di ottenere una guida più precisa e reattiva.

Analizzati alcuni parametri progettuali si evidenzia che la differente scelta illustrata nel brevetto Kawasaki, di collocare in basso il quadrilatero, ha lo svantaggio di aumentare il peso delle masse non sospese che rappresenta il rovescio della medaglia di avere maggior semplicità progettuale e il collegamento diretto tra manubrio e ruote. Il quadrilatero rappresentato nei disegni del brevetto è imbullonato nella parte centrale con un supporto direttamente ai piedini della forcella e alle due estremità trasversali ai mozzi che supportano il gruppo ruota-disco freno. Analogamente a quanto visto per il Piaggio MP3 il quadrilatero consente uno spostamento verticale indipendente tra le due ruote ma differentemente i bracci trasversali ruotano e pur rimanendo paralleli tra loro non lo sono rispetto al terreno. Analogo il comportamento rispetto al rollio in quanto le due ruote ed il veicolo si inclinano lateralmente del medesimo angolo. Il brevetto pone anche l’accento su due possibili configurazioni (mostrate nelle due seguenti immagini sovrapposte) del supporto che collega il quadrilatero ai due gambali della forcella.

 

 

 

Per comprendere meglio la differenza è più utile osservare lo scooter lateralmente. In un caso il supporto, e quindi il quadrilatero, sarà inclinato dello stesso angolo della forcella quindi il movimento del gruppo sospensivo sarà sempre parallelo all’asse della forcella. Con questa configurazione quando si percorre una curva le due ruote risulteranno disallineate (in vista laterale) in quanto la compressione dello stelo interno ‘tira’ indietro la rispettiva ruota, mentre l'estensione dello stelo esterno ‘spingerà’ la gemella in avanti. Come si può vedere dal disegno sopra, la posizione delle circonferenze tratteggiate indicano che la traiettoria del centro ruota è parallelo all’asse della forcella.  Per evitare questo, nella seconda ipotesi (disegno sovrapposto al precedente), il supporto è realizzato in modo tale da formare un angolo con la forcella così che quando la stessa varia la sua escursione il movimento delle ruote sarà solo verticale e non più longitudinale. Nella figura, si nota bene come le circonferenze tratteggiate (che rappresentano l’escursione verso l’alto o il basso) rimangano sempre allineate lateralmente ossia la traiettoria del perno ruota è sempre lungo la verticale al terreno. Da quanto riportato nel testo del brevetto la seconda configurazione è quella preferibile per conferire maggior stabilità al veicolo.

Il mercato dei veicoli a tre ruote sembra essere pronto ad accogliere novità sia tecniche, come quelle che vi abbiamo presentato i questo articolo, sia di destinazione d’uso con applicazioni più divertenti come visto qui nell’ipotesi firmata da Aprilia. Il maggior spazio a bordo potrebbe essere sfruttato anche per implementare e sviluppare diverse tecnologie. Non ci resta che aspettare che le ipotesi, studi e brevetti presentati dalle diverse Case si concretizzino in un prodotto di serie.

Fonte: https://www.bennetts.co.uk/

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