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LA FORCELLA by toky

ELEMENTI BASE DI UNA FORCELLA Il compito della forcella è quello di assicurare il contatto ruota – terreno per garantire trazione e direzionalità in tutte le circostanze d’uso e di isolare il pilota dalle asperità stradali dal. In una forcella lavorano in parallelo un elemento elastico ed uno idraulico. Il primo, generalmente costituito da una molla, è sensibile alla “posizione” e serve per garantire la corretta altezza da terra in tutte le situazioni. L’elemento idraulico governa la “velocità” dell’escursione della forcella e smorza le oscillazioni altrimenti indotte dalla molla. L’elemento elastico è in genere costituito da una molla in acciaio mentre l’azione idraulica si esplica grazie ad un fluido che, passando attraverso una serie di fori calibrati, incontra una resistenza proporzionale al quadrato delle velocità . La forcella di cui è dotata la nostra motina è costruttivamente molto semplice: i foderi (a cui è vincolata la ruota anteriore) e gli steli (solidali alle piastre di sterzo) sono gli unici elementi visibili esternamente. All’interno dei foderi è alloggiato un cilindro allungato, cavo internamente e che riporta una serie di fori disposti radialmente ad entrambe le estremità attraverso i quali scorre l’olio contenuto nella forcella quando questa si comprime od estende. La molla appoggia sulla base superiore del “flauto” e tramite un tubo distanziale fa battuta contro il tappo superiore dello stelo. Analizzando nel particolare il funzionamento si nota che durante la fase di compressione, gli steli agiscono come un pistone sull’olio contenuto nella camera A. Essendo incomprimibile, l’olio passa attraverso i fori alla base del “flauto”, incontrando una certa resistenza ( responsabile della frenatura idraulica in compressione), per sfociare nella camera C. Una parte di olio trafila attraverso la valvola di controllo per finire nella camera B. Durante la fase di estensione, l’olio per passare dalla camera B ad A deve forzatamente attraversare i fori superiori del “flauto” ( ed è questo flusso che genera l’azione di frenatura idraulica in estensione) e tra il gap che valvola e “flauto”. Poiché sopra all’olio contenuto in C agisce l’aria precedentemente compressa, si assiste ad un flusso d’olio che ripercorre il “flauto” verso il basso, attraversa i fori alla base e ritorna nella camera A.





Un concetto base per comprendere il funzionamento della forcella , è che questa è sensibile alla velocità di scorrimento verticale e non a quella a cui procede il veicolo. Una velocità verticale bassa significa una quantità di olio minore da spostare, quindi una velocità di passaggio attraverso i fori bassa e una resistenza idraulica generata molto piccola. Viceversa, per velocità verticali più alte, la frenatura idraulica aumenta notevolmente ( ricorda, che essa varia con il quadrato della velocità, quindi se questa raddoppia, la resistenza idraulica quadruplica). Il limite più grosso di qs forcella è costituito dalla sezione di passaggio obbligatoriamente fissa dei fori, che origina ad una frenatura idraulica troppo “progressiva”. Per piccole velocità di scorrimento verticale (nel caso si affronti un avvallamento molto raccordato, ad esempio), la frenatura idraulica è quasi inesistente. Diversamente, affrontando asperità pronunciate, più secche, tali cioè che impongano una velocità di scorrimento verticale molto elevata ( ad esempio uno scalino), si generano resistenze idrauliche altissime, fino a far sembrare la forcella bloccata. Insomma il peggio in entrambe le situazioni. SOSPENSIONE POSTERIORE Un concetto base per comprendere il funzionamento della forcella , è che questa è sensibile alla velocità di scorrimento verticale e non a quella a cui procede il veicolo. Una velocità verticale bassa significa una quantità di olio minore da spostare, quindi una velocità di passaggio attraverso i fori bassa e una resistenza idraulica generata molto piccola. Viceversa, per velocità verticali più alte, la frenatura idraulica aumenta notevolmente ( ricorda, che essa varia con il quadrato della velocità, quindi se questa raddoppia, la resistenza idraulica quadruplica). Il limite più grosso di qs forcella è costituito dalla sezione di passaggio obbligatoriamente fissa dei fori, che origina ad una frenatura idraulica troppo “progressiva”. Per piccole velocità di scorrimento verticale (nel caso si affronti un avvallamento molto raccordato, ad esempio), la frenatura idraulica è quasi inesistente. Diversamente, affrontando asperità pronunciate, più secche, tali cioè che impongano una velocità di scorrimento verticale molto elevata ( ad esempio uno scalino), si generano resistenze idrauliche altissime, fino a far sembrare la forcella bloccata. Insomma il peggio in entrambe le situazioni.   S Il reparto sospensioni posteriore della nostra moto prevede un mono-ammortizzatore sollecitato dal movimento del forcellone, attraverso una serie di leveraggi che ne rendono progressiva l’azione ( morbida nella prima fase dell’escursione e progressivamente più rigida verso il fondo corsa). È un ammortizzatore molto semplice costruttivamente, in cui l’elemento idraulico lavora con un emulsione a base di aria olio. L’unica regolazione esterna possibile è quella del precarico molla (tarabile su sette posizioni).   IMPARIAMO A REGOLARE LE SOSPENSIONI I modelli SV/SV-S ‘99-’01 hanno solo la possibilità di regolare il precarico al mono posteriore. Il modello SV/SV-S ’02 prevede questa possibilità anche per la forcella. Già da queste poche righe appare chiaro che c’è poco da smanettare. Un primo passo, molto importante e spesso sottovalutato, per la messa a punto delle sospensioni consiste nel regolare di quanto si chiudono dalla situazione moto completamente scarica e con pilota a bordo in posizione di guida. Questa misura è nota anche come Sag statico.


SAG STATICO

  Uso Stradale Uso Pistaiolo
ANTERIORE 25-30 mm 30-35 mm
POSTERIORE 25-30 mm 30-35 mm

RETROTRENO
1. Sollevare la moto in modo che non ci sia peso sulla ruota posteriore e misurare la distanza verticale tra il perno della ruota ed un riferimento al di sopra dello stesso ( ad esempio i chiodini della maniglia per il ragno). Questa distanza la chiamiamo L1.
2. A questo punto il pilota deve salire a bordo, vestito come se dovesse guidare, senza far oscillare la moto. eventualmente un amico può tenere in equilibrio la moto all’anteriore mentre l’altro dovrebbe far abbassare il retrotreno di circa 20 mm e farla estendere molto lentamente. Prendere la misura come al passo precedente ed annotarla come L2.
3. Far sollevare il retrotreno di circa 20 mm e farlo riabbassare molto lentamente. Dove si ferma , effettuare la terza misurazione che annoteremo come L3. In questo modo si tiene conto dell’attrito dei leveraggi.
4. Fare la media tra L2 e L3, sottrarla a L1 e quello che si ottiene è il Sag statico. Per regolarlo si deve agire sulla ghiera posta sopra la molla dell’ammortizzatore.
5. Considerazione: comunque lo si regoli, deve essere sempre presente una corsa negativa dovuta al solo peso della moto di 8-12 mm. Questo valore è importantissimo perché permette al retrotreno di estendersi in frenata, assecondando la naturale tendenza della moto ( leggi: trasferimento di carico all’anteriore). Senza questa possibilità, il retrotreno sarebbe “impiccato” e potrebbe provocare scodinzolamenti in frenata.
6. Nel caso si trasportasse un passeggero, è consigliabile aumentare di una tacca o due il precarico ( in base al peso dello “zainetto”).
AVANTRENO 1. Sollevare completamente la ruota anteriore e misurare la distanza dal bordo superiore del parapolvere al bordo inferiore della piastra di sterzo e annotarla come L1.
2. Far sedere il pilota e bilanciare la moto tenendola magari da dietro. Abbassare l’avantreno e rilasciare in maniera controllata. Ripetere la misura al punto 1 ed annotare come L2
3. Sollevare l’avantreno e lasciarlo abbassare lentamente senza oscillazioni. Dove si ferma, ripetere la misura ed annotare come L3.
4. Sottrarre la media tra L2 e L3 a L1 per ottenere il Sag statico anteriore
5. Considerazione: deve essere sempre presente un sag dovuto al solo peso della moto di circa 10 mm. In accelerazione, l’avantreno tende ad alleggerirsi e senza quella corsa a vuoto, la moto potrebbe allargare la traiettoria in uscita di curva.
Per cambiare il valore di sag:
• Modello 2002: si agisce sul registro posto in cima a ciascuno stelo
• Modello 1999-2001: si deve cambiare la lunghezza del distanziale sopra la molla, aggiungendo delle rondelle di 36 mm di diametro esterno per aggiungere precarico o realizzando distanziali più corti. Una volta effettuato un primo ciclo di misure, sarebbe bene ripetere la misura al retrotreno almeno, in quanto la distribuzione del peso sarà sicuramente cambiata.
Le indicazioni numeriche che ho riportato sopra sono indicative, ma comunque ci si dovrebbe attenere all’interno di quel range. Se a qualcuno piace una misura leggermente diversa o un rapporto diverso tra sag statico anteriore/posteriore e ci si trova bene, meglio per lui. Ad esempio, nella nostra motina può accadere che per contenere l’abbassamento del retrotreno in accelerazione si precarichi di una tacca superiore al necessario il monoammortizzatore (anche se non è la medicina giusta).
Alla luce di quanto scritto, la regolazione di serie del mono posteriore ( 2° tacca per la nuda, 4° tacca per la S) non vuol dire niente ed andrà rivista caso per caso.
La messa a punto delle sospensioni è un po’ arte e un po’ scienza, ma permettetemi di sfatare un mito:
• Il precarico NON irrigidisce la molla, ne cambia solo il punto di inizio lavoro. La rigidità di una molla è indicata dalla costante elastica, k espressa in N/mm o kg/cm. Il k è funzione dei parametri costruttivi della molla stessa e non si può modificare a posteriori (ai fini di questa discussione). Consideriamo una molla libera di costante elastica k = 0.65 N/mm. Se la comprimiamo con una forza F, la molla si abbasserà di una quantità pari a F/k. Se la stessa molla la pre-carichiamo di una quantità a = 10 mm, essa non si deformerà fino a che la forza che la sollecita non avrà un intensità superiore a F=k*a=0.65*10=6.5 N. In soldoni, il precarico serve unicamente a settare il Sag statico.
CONDIZIONI A MARGINE La sospensioni della nostra moto escono tarate di serie per appagare i gusti della platea di clienti più ampia possibile. Questo non vuol dire che soddisfi tutti, però. Così come esce dal concessionario, la moto è godibilissima nell’uso diportistico senza disdegnare qualche puntata sportiva. Accade, però che quando si inizia a spingere, la facilità di guida e la maneggevolezza alle andature medio- basse presentino il conto. Anche il neofita nota in modo palese che la forcella affonda troppo quando ci si aggrappa ai freni, che il retrotreno oscilla in curva se si apre il gas con un po’ di decisione e si fatica a mantenere la traiettoria impostata. Il tutto rimane ampiamente gestibile e la moto avvisa, con molto anticipo, che si sta andando un po’ sopra le righe. Il set-up di serie prevede per la forcella, una molla molto tenera unita ad un’idraulica poco frenata (l’olio di serie è un Suzuki Fork Oil G10 (#10), più simile ad un SAE 5 che un SAE10) ed un ammortizzatore loro degno compagno. Già regolando in modo corretto l’altezza di lavoro delle sospensioni si ottengono discreti miglioramenti, ma per sfruttare tutto il popò di telaio di cui è dotata la moto, si deve adottare una soluzione più radicale. Premesso che ogni modifica al reparto sospensioni non dovrebbe essere eseguita a step, ma dovrebbe coinvolgere entrambe le estremità contemporaneamente, perché è importante il bilanciamento tra avantreno e retrotreno; è inutile avere un avantreno da MOTOGP e il mono originale. Siamo comunque abbastanza fortunati, in quanto il mono in confronto alla forcella è passabile, quindi il primo upgrade riguarda senz’altro la forcella.
In commercio esistono diverse possiblità, nella sezione articoli è riportato l’intero articolo di una comparativa fatta dalla rivista “Special tuning bike”. Lungi da me il voler dare “consigli per gli acquisti”, ma:
• Le molle WP (www.andreanigroup.com ) sono lineari, diversamente da quanto citato sul coperchio della confezione. Sono anche le più rigide del lotto; ciò non vuol dire che ci si spacca i polsi in città, però sono un bel salto rispetto a quelle di serie. Pertanto le sconsiglierei ai pesi piuma o per chi non ha in mente un uso abbastanza sportivo.
• FG (www.fgspecilaparts.com) ; sono progressive: presentano due livelli di rigidità ed inizialmente non si discostano molto da quelle di serie.
• Ohlins: lineari, più morbide rispetto alle WP, il difficile sembra trovarle.
• Hyper-pro: molle progressive in modo continuo: non esistono step “discreti” di durezza. Possibilità di sostituire la molla anche all’ammortizzatore posteriore; Il punto è che qualsiasi set di molle alternative si adotti, si noterà un marcato miglioramento della percorrenza di curva ( sia come velocità, che come rigore nel mantenere la traiettoria). Cambiando molla, si deve adeguare anche la risposta idraulica ed ogni costruttore raccomanda un tipo di olio ed il suo livello: il miglior consiglio è: attenetevi a quanto vi dicono loro. Alcuni costruttori propongono anche uno step successivo: la modifica “hard” dell’idraulica.
• FG sostituzione completa del flauto con uno forato diversamente;
• WP prima maniera: coppia di viti più lunghe da sostituire alle originali. Sono quelle viti che fissano il “flauto” al fodero e vanno ad ostruire i primi due fori (sul “flauto”) responsabili della frenatura in compressione; risultato, frenatura idraulica in compressione più elevata (= minore velocità di affondamento). Olio raccomandato SAE 20.
WP seconda maniera: oltre alle molle più dure, cambia radicalmente l’idraulica interna, con l’introduzione di una cartuccia non regolabile esternamente; se il cliente lo desidera è possibile ritararla secondo le proprie esigenze, smontando la forcella. In questo caso l’olio raccomandato è il SAE 5.
• K- Service (www.k-service.com) : sostituzione di molla e idraulica interna, possibilità di regolare esternamente il precarico (modifica antecedente al modello ’02) e il freno idraulico in compressione.
• Lanci suspension: mantengono solo l’aspetto esterno delle forcelle di serie. Viene introdotta un’idraulica con cartuccia, regolabile esternamente sia in compressione che in estensione, oltre alla possibilità di regolare il precarico ( per una cifra non indifferente)
• Emulatori: soluzione introdotta dalla Race-tech (www.racetech.com ), introduce una “cartuccia” da posizionare tra molla e “flauto”, influisce solo sulla compressione, regolabile internamente. Per i più facinorosi, esiste la possibilità di cambiare avantreno completo ( piastre, semimanubri, forcella, pinze, ruota , dischi..) con l’analogo proveniente da un GSX-R (600/750/100). A seconda dell’anno di produzione, l’intervento è +- fattibile. Ma per un uso prettamente stradale, secondo me non ne vale la pena. Il discorso cambia se si vuole avere qualcosa di esclusivo…   FORCELLA A CARTUCCIA O A POMPANTE In una forcella a cartuccia, l’olio è costretto a passare attraverso i fori ricavati nella testa di un pistoncino ( un disco di acciaio forato). In questo caso i fori ( più simili ad asole, veramente) sono parzialmente chiusi da un pacco di rondelle flessibili che l’olio flette nel suo passaggio. Per cartuccia si intende l’assieme della testa del pistone e delle lamelle ad esso collegate. Alle basse velocità si avranno sezioni di passaggio piccole, mentre per velocità più alte le sezioni di passaggio sono più elevate. In questo modo, però l’azione idraulica è molto meno “progressiva” e si può agire su più parametri per una buona messa a punto. Ad esempio variando il diametro, lo spessore, il materiale ed il precarico delle lamelle, si può regolare indipendentemente l’idraulica veloce o lenta. Le regolazioni esterne in queste forcelle agiscono sul precarico del pacchetto di lamelle.

 
Schema della cartuccia di compressione ed estensione
Forcella a Cartuccia

Per la diatriba forcelle tradizionale Vs. rovesciate il discorso è un più ampio. Le forcelle USD (UpsideDown) hanno fatto la comparsa alla fine degli anni ‘80 su alcuni modelli di moto da cross. Il vantaggio macroscopico che offrivano era di una maggior rigidità (torsionale e flessionale) ed inoltre eliminavano la sporgenza al di sotto del perno ruota, facilitando la percorrenza delle traiettorie con solchi ruota profondi. Cercando di riassumerne i vantaggi per un uso stradale, possiamo dire che sono essenzialmente questi:
• Maggiore rigidità: deriva dalla maggiore sezione di ancoraggio alle piastre di sterzo, che in qs caso stringono i foderi. Tutto ciò si traduce in una geometria di sterzo più precisa.
• Minori masse non sospese: la parte di forcella vincolata alla ruota (gli steli) hanno una massa minore dei foderi, quindi è minore l’inerzia che oppongono al moto.
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