Sottosterzo e sovrasterzo

Il comportamento dell'auto in curva - Sottosterzo e sovrasterzo

Chi di voi non ha mai sentito parlare di sottosterzo e sovrasterzo?(Understeer e Oversteer per gli anglofoni)

Credo che tutti, nelle discussioni con gli amici, nelle trasmissioni televisive sull'automobilismo sportivo oppure leggendo riviste specialistiche di settore, siano incappati in questi due termini tecnici, ma  cosa significano veramente?

Nelle puntate precedenti - Le gomme

Prima di passare ad analizzare i diversi comportamenti dell'auto durante i cambi di direzione vi ricordo i precedenti articoli relativi ai pneumatici ed al loro ruolo nella tenuta di strada di un'auto, partendo da forza di attrito e pressione per passare all'importanza di temperatura, mescola e disegno del battistrada terminando con Slip Angle, Cornering Force e Cerchio di Aderenza.

Sottosterzo

Come detto nei post precedenti, quando un'auto percorre una curva a raggio costante ad una velocità costante, le forze in gioco sono la forza centrifuga che tende a portare verso l'esterno il veicolo e la reazione opposta dai pneumatici il cui contributo risulta essere uguale e contrario annullando l'effetto della forza centrifuga.

Nel caso teorico in cui il baricentro dell'auto si trovi in posizione esattamente centrale lo slip angle assunto dalle gomme anteriori risulterà essere uguale a quello generato sulle gomme posteriori. In questo caso saremmo in presenza di un assetto neutro, la deriva sui pneumatici anteriori coinciderebbe con quella dei pneumatici posteriori. (trascurando tutti gli effetti dinamici quali ad esempio accelerazioni e frenate con relativa generazione di trasferimento di carico).

Nella realtà la maggior parte dei veicoli attuali sono caratterizzati da un centro di gravità spostato verso l'asse anteriore (meccanica motore-cambio-differenziale posizionata sull'asse anteriore), pertanto le ruote anteriori assorbiranno un carico maggiore e conseguentemente avranno un grip maggiore  oltre ad uno slip angle superiore rispetto alle ruote dell'asse posteriore come mostrato nella figura che segue.

In questo caso abbiamo un veicolo caratterizzato da un assetto sottosterzante, il pilota lo avverte perché l'auto curva meno di quanto teoricamente dovrebbe in rapporto all'angolo imposto alle ruote anteriori dallo sterzo. Si ha la sensazione di "andare larghi" e per percorrere la traiettoria voluta è necessario sterzare ulteriormente.


Un assetto sottosterzante, abbinato alla trazione anteriore, è considerato dalle case costruttrici una forma di sicurezza passiva perché le reazioni naturali ed automatiche che vengono inconsciamente eseguite dai comuni guidatori in presenza di sottosterzo sono di girare ulteriormente lo sterzo e di alleggerire il piede dal pedale dell'acceleratore. Queste azioni diminuiscono la velocità (e la forza centrifuga) ed il veicolo, grazie allo spostamento del peso sulle ruote anteriori dovuto al rallentamento, aumenta il grip sulle ruote anteriori che riacquistano maggiore aderenza e quindi direzionalità (contestualmente lo slip angle si riduce).

Queste considerazioni risultano valide nelle normali condizioni di guida, ovviamente in caso di scarsa aderenza e/o eccessiva velocità il muso dell'auto punterà inesorabilmente verso l'esterno della curva e, se la larghezza della strada non è sufficiente per rallentare quanto basta a riacquistare aderenza sulle ruote anteriori, l'incidente è certo ed ovviamente, in queste condizioni, frenare con decisione peggiora ulteriormente la situazione (vedi qunto detto a proposito del cerchio di aderenza visto nei post precedenti).

Sovrasterzo

Quando la vettura presenta un centro di gravità spostato verso il posteriore, come nel caso di auto con il motore posizionato centralmente e la trazione è posteriore, si viene a creare una condizione opposta a quella illustrata precedentemente, con le ruote posteriori che hanno uno slip angle maggiore rispetto a quelle anteriori.
Questa differenza fa si che l'effetto percepito dal pilota e quello di avere un maggiore inserimento in curva rispetto all'angolo di sterzo grazie al contributo delle ruote posteriori che si comportano come se fossero sterzanti.
Il posteriore si inserisce sudi una traiettoria più larga e l'anteriore chiude puntando verso il centro della curva come è schematizzato nella figura sottostante.

A questo punto il pilota, per correggere la traiettoria dell'auto, è costretto a sterzare verso l'esterno della curva effettuando il così detto controsterzo.


Un altro caso di sovrasterzo, molto più comune sulle auto moderne dotate di trazione anteriore e dotate di gomme larghe su entrambi gli assi, è causato dal troppo basso carico sul retrotreno, situazione che peggiora quando si percorrono ripide strade in discesa.
Il basso carico su di un pneumatico largo genera una pressione specifica al centimetro quadrato troppo bassa per generare grip, non si genera slip angle e senza slip angle non si ha nessuna reazione e conseguentemente nessun grip.

In questa condizione il retrotreno dell'auto non ha aderenza e parte senza controllo verso l'esterno della curva.

L'assetto neutro

A primo avviso un veicolo ad assetto perfettamente neutro, ove le ruote anteriori e quelle posteriori assumono lo stesso slip angle, sembrerebbe la scelta ottimale, soprattutto per una guida veloce.
Invece, contrariamente a quanto comunemente si pensa, nella guida al limite questa situazione è estremamente pericolosa e difficile da gestire.
Infatti, se l'auto inizia a sbandare lateralmente su tutte e quattro le ruote, questo avviene quasi senza preavviso, le ruote si comportano come dei pattini e ritrovare l'aderenza richiede una grande quantità di spazio laterale.... in pista  questo spazio a volte è disponibile, sulle strade comuni assolutamente no!!!.

Per oggi ci fermiamo qui, nel prossimo articolo proviamo a vedere come è possibile intervenire su alcuni parametri dell'assetto dell'auto per correggere una tendenza troppo marcata al sottosterzo o al sovrasterzo.