geometria sterzo, quali dimensioni scegliere per la desiderata stabilità?

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view post Posted on 12/1/2011, 22:44     +1   -1
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Eccomi ancora qui ad elucubrare sulla realizzazione della forcella FWD ... questa volta non tanto su "come costruirla", ma su "come progettarne le caratteristiche geometriche".

image



In effetti, essendo stato impegnato su altri fronti (non tutti "ciclistici"), non sono ancora partito nella vera e propria costruzione / assemblaggio ... solo qualche affondo conoscitivo, ma adesso è ora di "fare sul serio".
Dato quindi che l'unico pezzo veramente "autocostruito" sarà la forcella, ecco che i maggiori "pensieri" vanno su questo componente.


L'angolo sterzo è "fisso" a 75°, conseguente al progetto del telaio. quindi posso agire sul rake della forcella per ottenere un trail "adeguato".

Con un semplice disegno CAD parametrico, avendo fissi il siametro della ruota (~470 mm) e l'angolo sterzo (75°), ho ottenuto i seguenti valori:

rake / trail [mm]
20 / 42.3
15 / 47.4
10 / 52.6
05 / 57.8
00 / 63.0

Un altra possibilità per calcolare la geometria dello sterzo è quella di utilizzare questo calcolatore on-line; ovviamente porta agli stessi risultati, ma ha il vantaggio di non richiedere l'uso di un CAD.

La domanda è: quale dovrebbe essere la scelta migliore?

Questo considerando che utilizzerò questa bent in modalità "veloce" (almeno questa è la mia velleità) per cui posso accettare uno sterzo un po' nervoso a velocità inferiori ai 10 km/h, ma ho bisgno di stabilità via via crescente al crescere della velocità.

Al momento propenderei per un rake tra 10 e 15 mm, basandomi sulle mie precedenti esperienze con medium-racer FWD, scelta che porterebbe a trail tra i 52 e 47 mm.

Dalle foto della Corabike Royale ricavo valori di trail che variano tra 15 e 40 mm a secondo della bent fotografata ... sinceramente 15 mm mi sembrano pochini per avere una controllabilità decente ... sono confuso!

Sul forum di BROL (Bent Rider On Line) ho trovato questa interessante discussione a riguardo.
Tra i vari messaggi ce ne proprio uno che fa al caso mio:
"I have neutral handle bar pressure diving into a corner on my Low FWD with 1 and 3/4 inches of trail. When I tried say 2.5 inches the wheel flop wanted to continue diving deeper into the corner so I had to counter steer. Not good.
Also it caused pedal steer right to left in time with my legs while going down a flat road with easy pedaling.
Head tube angle was basically determined by where I wanted my handlebars and upper intermediate drive components to clear my leg. Its around 74 to 76 degrees on this particular layout."

Quindi un trail di 1 and 3/4 inches = 44.45 mm che tutto sommato non è lontano dalle mie considerazioni ...

Sempre su BROL, ho trovato un link ad un altro calcolatore on-line che ha l'aspirazione (pretesa?) di dare indicazioni sul trail di una bent: questo. Provando ad inserire dei numeri realistici, il trail che viene fuori è esagerato: 82 mm !?!? ... e poi non considera l'angolo sterzo, ma solo la posizione del baricentro (che ho ipotizzato in corrispondenza con l'anca) e l'inclinazione del sedile ... sicuramente la posizione del baricentro è importante ... mah!

... e poi ci sono tutte le considerazioni che abbiamo fatto qui.

Cosa ne pensate?


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forcella FWD
 
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17 replies since 12/1/2011, 22:44
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DeLorenzi
view post Posted on 13/1/2011, 11:27     +1   -1




Il fatto di cercare una maggiore stabilità quando si va veloci normalmente vuol dire che si predilige la stabilità alla manovrabilità.
Maggiore è l’avancorsa minore è la maneggevolezza ma questa si cerca sulle MTB per schivare gli ostacoli o sulle BDC per sgusciare nelle volate. Per la discese o la velocità è preferibile una bici “lenta” nelle correzioni ma stabile.
Le due forze coinvolte nella stabilità sono la gravità e l’effetto “carrello della spesa” dovuto all’avancorsa.
Sulla bici agisce l’avancorsa ma in maniera proporzionale alla velocità “ ruota tirata” e dipende dall’attrito laterale, da ferma è zero. Più è grande il trail maggiore è l’effetto ma con azione più lenta e meno nervosa.
La gravità agisce in due modi ma sempre legati all’avancorsa..
Sterzando la ruota si alza di più quanto maggiore è l’avancorsa, nel tuo caso sterzando di 45° di : 6 mm Av. 63mm , 4,5 mm Av. 52 , 3 mm Av. 43 mm e 0 mm con Avancorsa = 0 mm questo fa in modo che lo sterzo, cercando il punto più basso se la bici è perfettamente verticale, tenda ad avere la ruota sterzata, quindi minore è l’avancorsa minore è l’effetto sterzante fino ad averlo neutro per 0 trail .
Per fortuna la gravità agisce in un altro modo. Se incliniamo la bici il punto di contatto della ruota e l’asse dello sterzo sono coincidenti solo ad avancorsa = 0 basta un po’di avancorsa e la sua distanza genera un braccio di leva che fa sterzare la ruota nella direzione in cui è inclinata. A velocità zero si cade ma in movimento, poiché per inerzia la massa della bici ( e del ciclista ) continua nella sua direzione, una sterzata verso la direzione di caduta fa spostare le ruote sotto al baricentro ristabilendo l’equilibrio. Ovvio che maggiore è il trail maggiore è la stabilità in velocità.
Non so valutare l’altezza del baricentro sulla stabilità, più è basso e probabilmente prima di avere una correzione si deve inclinare di più la bici e quindi si hanno correzioni più lente ma non sono sicuro.
Purtroppo con la ruota piccola e leggera l’effetto volano in velocità sarà minimo.
Quanto trail ? Secondo me meglio tanto che poco ma purtroppo io sono la persona con meno esperienza in proposito. Non credo che troppa avancorsa renda difficoltosa la conduzione della curva ma mi auguro che si trovino in questo gruppo consigli e idee.

Ciao DeLo
 
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view post Posted on 13/1/2011, 21:57     +1   -1
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Luca Ciani

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Buio pesto per me.
Lo sterzo proprio non mi entra. :(
 
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view post Posted on 14/1/2011, 00:38     +1   -1
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Sullo sterzo, DeLorenzi, in un apposito 3D ha già detto tutto, quindi non m'attarderò a ripetere concetti che ormai dovrebbero essere noti ai più.
Ricordo solo, per ragioni di utilità che, assodato che è l'avancorsa a determinare la stabilità alla guida di una bicicletta, tre sono gli elementi che, combinati opportunamente, ne determinano il valore: l'angolo di sterzo, il diametro esterno della ruota ed il rake della forcella.
Quella che segue è la mia esperienza, Enrico, che non so se possa tornarti utile.
Nel mio caso, per la mia bici, ho avuto a disposizione una forcella commerciale già fatta, con un rake predefinito di circa 45 mm.
Di conseguenza, nel momento in cui decisi di adottare una ruota da 20" per l'anteriore, ho potuto giocare solo sull'inclinazione dello sterzo per trovare un'avancorsa che fosse soddisfacente sia sotto il profilo della stabilità a tutte le consuete andature, oltre che sotto il profilo della prontezza della sterzata.
Per curiosità, vuoi sapere come ho fatto?
Ebbene, la mia bici prevederebbe un ammortizzatore posteriore ed il forcellone basculante se non fosse che io ne ho voluto fare a meno sostituendolo con una staffa fissa.
Come è facilmente arguibile, variando l'altezza di tale staffa, la parte mediana della bicicletta si alza o si abbassa a volontà, determinando anche una sostanziale variazione dell'angolo di sterzo.
In questo modo ho potuto giocare un po' sia sull'avancorsa oltre che sull'inclinazione del sedile.
Nel mio caso, ho trovato un ottimo compromesso fra stabilità e guidabilità con un'avancorsa di 40 mm la quale, considerati i dati da te forniti, Enrico, prevederebbe una forcella con un rake di circa 22 mm.
Visto che te la devi costruire...
 
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Mario Sol
view post Posted on 14/1/2011, 06:18     +1   -1




ma la forcella originale del belga con che rake veniva?
la bici credo che fosse pensata per un uso stradale non senza dislivelli quindi la geometria originale dovrebbe essere plausibile
 
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bafio
view post Posted on 14/1/2011, 14:36     +1   -1




mi sembra che non si possa generalizzare il trail e il rake, perche' RWD e FWD differiscono ovviamente essendo la prima solo "tratta" (carrello supermercato), la seconda invece e' "tratta" ma e' anche "traente"; forse necessita un compromesso...

Delo puo' illuminarmi, spero...

ciao

fabio
 
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view post Posted on 14/1/2011, 17:30     +1   -1
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@Mario Sol
CITAZIONE
Dalle foto della Corabike Royale ricavo valori di trail che variano tra 15 e 40 mm a secondo della bent fotografata ... sinceramente 15 mm mi sembrano pochini per avere una controllabilità decente ... sono confuso!

Aggiungo:
Nel periodo pre-natalizio mi sono dedicato a "pimpare" la mia B2R (prima o poi documento questa attività ...); questo ha comportato anche la sostituzione della forcella montata originariamente (una in alluminio da BMX con rake di ~20 mm) con "un'altra" decisamente diversa >> il trail della B2R è passato da ~68 mm a ~80 mm >> il comportamento della bent è ora significativamente diverso: un po' più nervosa alle bassissime velocità (quasi "sovra-sterzante"), ma decisamente più "precisa" a velocità medio-alte, potrei dire che sia passata da una sensazione di guida decisamente "neutrale" ad una più "attiva", ancora più piacevole rispetto a prima ... e chiedete a LUka o a Piedi al Cielo com'è la guida della B2R "originale" ... non faccio per vantarmi ...
... quasi, quasi, mi sarei aspettato l'opposto ... ma tant'è >> se dovessi basarmi su questa esperienza, senza considerare eventuali diversità tra FWD e RWD (ma è vero che sono diverse? ... se non pedalo, lo sterzo fa la stessa funzione ...), dovrei puntare ad un rake pari a 0 che porterebbe ad un trail di 63 mm; l'unica altra differenza che non so valutare molto è che la B2R è una medium-racer mentre la Royale è una low-racer, quindi il baricentro è più in basso, più vicino all'asse delle ruote.
 
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DeLorenzi
view post Posted on 14/1/2011, 18:04     +1   -1




@ recumbent

Il fatto che a bassa velocità, con avancorsa grande, inclinandosi si abbia un effetto di sovrasterzo è normale proprio perchè l'autostabilità porta a far girare verso l'interno la ruota che poi è quello che ci serve quando andiamo dritti a far girare la bici sotto al nostro sedere radrizzandoci quando si inclina per i fatti suoi.
Zero trail sovrasterzo zero ma anche stabilità zero!
Trovare il valore giusto è un compromesso per privilegiare le condizioni di guida che desideriamo.

ciao DeLo
 
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DeLorenzi
view post Posted on 14/1/2011, 19:19     +1   -1




@ bafio

Avevo dato una risposta che poi ho cancellato perché era una fesseria !

Nella trazione anteriore, pedalando l'effetto "ruota tirata" non cambia e non cambia l'effetto gravità che fa sterzare la ruota verso la parte in cui si inclina la bici e che è il motivo principale della stabilità, anzi considerato che la ruota è "traente" dovrebbe portarsi sotto il baricentro ancora meglio.

Quando, magari per un sasso, la ruota cambia direzione è per l’attrito laterale che si ha all’inizio, quando la bici prosegue diritta, che si ha una coppia raddrizzante, il fatto che sia in trazione non incide perché la spinta è verso l’asse dello sterzo ( braccio nullo ).
In un secondo tempo si ha l'inclinazione e quindi la correzione dovuta alla gravità, la ruota spostandosi nella sua direzione porta il punto di contatto a terra lateralmente al baricentro della bici che, per un po', prosegue diritto.

In bici è tutto un serpeggiare, magari impercettibilmente, da una parte all'altra ma, se lo sterzo non è bloccato o tenuto duro e la geometria o il manubrio non sono sbagliati, in velocità va da sola.

ciao DeLo

Edited by DeLorenzi - 14/1/2011, 19:47
 
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view post Posted on 14/1/2011, 21:03     +1   -1
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Ho trovato nel "forum giallo francese" questo 3D:
http://velorizontal.bbfr.net/t12958-angle-chasse-low-racer

La richiesta è proprio relativa alla geometria di sterzo di un low-racer:
"J'aimerai votre avis sur la question concernant l'angle de chasse pour un low racer car ,pour le moment mon tai a un angle de 72° et si je chance la roue ar je passe a 70° quelle serait le meilleur angle pour avoir un vc stable a grande vitesse ...."
Questa è la risposta:
"Pour l'angle de chasse, il faut savoir que plus ta fourche est courbe ou déportée vers l'avant, plus elle diminue l'angle.
Je met toujours 69°, si la fourche est droite c'est très stable, si elle ne l'est pas cela diminue un peut l'angle.
Tes 70° devraient te donner satisfaction. Pour être plus sûr, tu prolonges ton axe de fourche jusqu'au sol, puis tu descends une verticale de l'axe de la roue.
La distance entre les deux points sur le sol doit être au minimum de 4 cm et au maximum de 6 cm.
Sur mes vélos j'obtiens une direction qui durci avec l'augmentation de la vitesse, mais qui ne nuit pas à la maniabilité."
 
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DeLorenzi
view post Posted on 14/1/2011, 21:49     +1   -1




Ma con 69° e forcella diritta sono 90 mm !!!!! :woot:

Je met toujours 69°, si la fourche est droite c'est très stable, si elle ne l'est pas cela diminue un peut l'angle. Se non capisco male dice ( io metto sempre 69° , se la forcella è dritta è molto stabile, se no diminuire un po' l'angolo . )

Io capisco che se la forcella non ha rake (dritta ) è OK altrimenri diminuire l'angolo 68° 67° ?

Comunque l'angolo di 69 ha un chè di particolare image

ciao Delo
 
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view post Posted on 15/1/2011, 09:01     +1   -1
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Boh?!
Io ritrovo i miei 40 mm di avancorsa dappertutto, nei sacri testi, in Francia come sulle foto originali della CobraBike, e voi state ancora lì a discutere. :huh:
Non riesco a focalizzare dove sia il vero problema: con 40 guido benissimo alle basse velocità, schivo prontamente buche, sassi e vecchiette che attraversano, con una mano guido e con l'altra, approfittando dello specchietto retrovisore mi rado, faccio conversioni precise e fulminanti senza sovrasterzo, se non avessi il cavo del freno che stiracchia un po' e l'occhio vigile del solito vigile che mi odia e che aspetta che faccia la cacchiata quando passo per il suo paese andrei tranquillamente senza mani, faccio il "surplace" ai semafori, mantengo una certa e salutare nervosità alle alte velocità in discesa e piego come Valentino ai tornanti.
Cosa potrei pretendere di più da una povera bicicletta semi-parzial-autocostruita?
Io proverei; senza esagerare tanto oltre i 40 mm. Se poi, Enrico, dovesse andarti male, vorrà dire che per migliorare la stabilità sgonfierai un po' la ruota davanti come facevo io sulla "camel-bike". :P

RAKE di 22 mm e non se ne parli più! :woot:

P.S.: Minchia, come siamo raffinati! Ed allora perché non cominciamo anche a misurare la distanza fra l'asse dello sterzo ed il punto di contatto a terra della ruota posteriore? ^_^

Edited by =LoScozzese= - 15/1/2011, 10:02
 
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DeLorenzi
view post Posted on 15/1/2011, 10:13     +1   -1




@ LoScozzese

Sicuramente per lo bici normali 40 mm sono perfetti ma per una recumbent ?
Io però ne ho vista una con rake negativo anche se non so valutare l'angolo e mi sembrava che si chiamasse "Galaxy F14" ! ;)

Penso che visto il lavoraccio a farsi una forcella in carbonio i dubbi siano più che giustificati !

E' naturale che tu prediliga una guida pù attiva dopo anni di BDC.

ciao DeLo

P.S. E' vero la distanza dallo sterzo alla ruota posteriore è importantissimo si chiama passo ed è la differenza tra una SWB e una LWB .

 
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view post Posted on 15/1/2011, 13:18     +1   -1
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Mi*****, come siamo raffinati!

Ebbene sì, mica si sta a scherzare :B):

Ero partito "rilassato" per un rake di 20 mm come sulla LOSNA Beta LT o la B2R, ma poi ho misurato meglio l'angolo di sterzo (che sulle "mie" è di 70°) e così ho incominciato a farmi delle domande.

Il risultato ottenuto pimpando la B2R mi ha fatto riflettere ancora più .

Cercando sul web e su altri forum ho trovato quanto ho già riportato nei post precedenti ... questa mattina ho ricevuto addirittura un file Excel da un prof universitario americano >> devo "digerirlo" e poi eventualmente lo condividerò.

Analizzando tutte le foto "utili" di Cobrabike Royale ho trovato delle differenze significative e questo mi ha ancora più confuso (allego le foto analizzate).

Come ricorda DeLo, una forcella FWD uno deve proprio autocostruirsela; indipendentemente dalla tecnica scelta, si tratta di un "lavoro" e per chi come me non ha tanto tempo libero, è importante cercare di centrare subito l'obiettivo ... ecco il perchè degli scrupoli che mi sto facendo.

La tecnica che utilizzerò sarà molto probabilmente quella descritta al fondo di questo 3D; la forcella di partenza è una vecchia forcella in acciaio con foderi Columbus e credo che le 2 "lame" le farò di alluminio in modo da ricavare direttamente gli attacchi ... documenterò il tutto appena inizierò ...

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Edited by recumbent - 21/1/2011, 08:56
 
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view post Posted on 15/1/2011, 14:33     +1   -1
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@DeLorenzi & @Recumbent: Mi pare chiaro che sto scherzando. Al posto di Enrico avrei gli stessi dubbi...e di più! :)

@DeLorenzi solamente: non mi riferivo al passo, bensì al trail posteriore. Poca roba e non molto importante, ma varia in funzione del passo, perciò in tema di sofisticherie...volendo... Mica è solo la ruota anteriore ad essere vincolata allo sterzo.


Edited by =LoScozzese= - 15/1/2011, 14:48
 
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