L'irrigidimento delle sospensioni di un veicolo a motore è un tema ampiamente discusso e spesso frainteso. In realtà, il termine "barra duomi" viene spesso utilizzato impropriamente per identificare due differenti tipologie di componenti: le strut bar e le lower arm bar. Le prime sono installate sui duomi dei gruppi molla-ammortizzatori, tipicamente su vetture con sospensioni MacPherson, mentre le seconde sono collocate nel sottoscocca del veicolo, in corrispondenza dei braccetti inferiori delle sospensioni. In rete si trovano le più svariate teorie che sostengono o confutano la reale utilità di tali componenti. Questo articolo si propone di fare chiarezza sulla loro funzione e sul loro impatto effettivo sul comportamento del veicolo.
Deformazioni dello chassis durante la marcia
Durante la marcia, lo chassis di un autoveicolo è continuamente sollecitato da carichi esterni che tendono a deformarlo in modo più o meno marcato. La torsione è sicuramente uno dei parametri fondamentali che guida la progettazione del corpo vettura. Essa si manifesta con il disallineamento angolare tra la parte anteriore e quella posteriore dello chassis. La flessione verticale è il risultato dell’azione dei carichi verticali sul corpo vettura, il quale si comporta come una trave appoggiata sulle sospensioni. La flessione laterale si verifica fondamentalmente in curva: l’inerzia del corpo vettura tende a spingere il veicolo fuori traiettoria, mentre sugli pneumatici si sviluppano forze laterali che mantengono il mezzo sul percorso imposto.
Rigidezza del telaio: un compromesso
Dopo aver brevemente illustrato le principali deformazioni a cui è soggetto il corpo vettura, sorge spontanea una domanda: quanto deve essere rigida la scocca di un autoveicolo? Se parliamo di un veicolo stradale, l’obiettivo è quello di massimizzare la rigidezza del telaio. In tal modo si riducono i ritardi nei trasferimenti di carico, aumenta di conseguenza il feeling di guida e si consente alle sospensioni di lavorare nel miglior modo possibile, in quanto sono soltanto esse a deformarsi e non i loro punti di attacco. Tutto ciò è testimoniato dall’incremento dei valori di rigidezza delle scocche delle automobili con il passare degli anni.
Al contrario, se parliamo di un veicolo destinato ad affrontare percorsi accidentati, la rigidità estrema potrebbe non essere la soluzione migliore. Al crescere dell’accidentalità del terreno ed al ridursi della velocità di avanzamento, inizia ad essere premiante avere un telaio più flessibile. In tal modo esso coadiuva le sospensioni nel compito di garantire alle ruote il contatto con il suolo e quindi la capacità di trazione.
Barre duomi e lower arm bar: cosa fanno realmente?
Le barre duomi (strut bar), così come le lower arm bar, non apportano miglioramenti rilevanti alla rigidezza torsionale del veicolo. Infatti, essendo elementi di irrigidimento trasversali, esse non riescono ad opporsi in maniera efficace alla torsione del telaio. Per dimostrare questa affermazione ho simulato l’applicazione di un momento torcente ad un semplicissimo telaio a forma di parallelepipedo. Inserendo un elemento di irrigidimento simile ad una barra duomi, la deformazione del telaio non si riduce. Aggiungendo un ulteriore elemento nella zona inferiore per simulare la presenza concomitante di una lower arm bar, la deformazione della struttura si riduce, ma in maniera davvero poco apprezzabile.
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Quanto espresso in merito alla rigidezza torsionale, emerge non solo dal mio semplice modello, ma anche dai risultati di vari studi condotti al riguardo.
Il ruolo delle lower arm bar
Se parliamo di una sospensione MacPherson, i braccetti assorbono la maggior parte della sollecitazione laterale. Le lower arm bar, se installate in corrispondenza dei bracci inferiori delle sospensioni, si oppongono alla deformazione delle zone di attacco dei braccetti alla scocca riducendo la perdita di camber e la variazione di convergenza della ruota posta all’esterno della curva. Se la lower arm bar è collocata sull’avantreno, i principali effetti sono uno sterzo più diretto con conseguente miglior feeling di guida ed una leggera riduzione del sottosterzo.
L'importanza delle boccole
In secondo luogo, non bisogna dimenticare che tra l’elemento di irrigidimento e la ruota ci sono due componenti le cui caratteristiche risultano importanti per garantire il corretto assetto dello pneumatico: le boccole ed il cuscinetto ruota. Nello specifico, nella deformazione dei punti di attacco delle sospensioni alla scocca, boccole ed elemento di irrigidimento (strut o lower arm bar) si comportano come molle in serie. Maggiore è la cedevolezza delle boccole e minore sarà l’effetto sortito dall’installazione di una barra duomi o di una lower arm bar.
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