Continuiamo la nostra introduzione alla tecnica della moto, presentata lo scorso giovedì con la nuova rubrica Pillole Tecniche, con l’analisi della struttura portante della motocicletta: il telaio! Questo elemento è, in realtà, l'ossatura della moto, la sua spina dorsale. Non serve soltanto a tenere tutto insieme, ma definisce la dinamica di guida e permette di collegare tutte le parti che compongono la motocicletta: la forcella e il braccio che oscilla, con il motore. Il telaio deve essere sufficientemente resistente per sopportare le deformazioni senza rompersi, ma deve anche permettere il movimento degli elementi sospesi. Una moto, infatti, deve avere in qualsiasi circostanza le sue ruote allineate nello stesso piano longitudinale. È la rigidità del telaio che permette ciò.
Negli anni, i telai delle moto hanno subito numerosissime variazioni strutturali, riflettendo l'evoluzione delle prestazioni e delle esigenze dei motociclisti. Per la loro realizzazione, sono stati impiegati materiali sempre più pregiati e le soluzioni progettuali si sono affinate, passando da forme semplici a geometrie sempre più esasperate.
L'Evoluzione Storica dei Telai: Dalle Origini alle Soluzioni Contemporanee
La storia del telaio motociclistico è un affascinante percorso di innovazione e adattamento, in cui ogni soluzione è stata concepita per ottenere determinati vantaggi a scapito di certi altri. Derivando dalle biciclette, le moto inizialmente erano dotate di un leggero telaio a culla sul quale veniva installato centralmente il motore. Questa è la forma più vecchia di telaio; è inutile dire che l'ha inventata l'una o l'altra casa motociclistica perché, in realtà, a quell'epoca le cose si facevano così, punto e basta. Si trattava di una serie di tubi di acciaio, ghisa o comunque un altro materiale molto rigido, che venivano saldati a formare una sorta di gabbia che circondava il motore delle motociclette del passato e sopra a cui si fissavano le carenature, quando vennero inventate. I primi telai per moto nascono, dunque, da biciclette con motore applicato.
Stagnazione e Prime Innovazioni: Gli Anni Sessanta
Gli anni Sessanta non hanno visto grandi novità per quanto riguarda la parte ciclistica delle moto. Fondamentalmente, i telai (come del resto le sospensioni, i freni e le gomme) non è che differissero molto da quelli adottati all'inizio del decennio. Le moto inglesi di serie in questo periodo hanno continuato a utilizzare telai dotati di strutture analoghe a quelle del decennio precedente. Anche la Laverda per le sue bicilindriche di 750 cm³ ha adottato uno schema analogo a quello largamente impiegato dalla Honda negli anni Sessanta. Insomma, la situazione sembrava cristallizzata. Lo stesso accadeva per le moto da competizione, salvo eccezioni come la Ossa 250.
Una soluzione molto interessante era quella adottata dalla Honda sia per la maggior parte dei suoi modelli stradali che per le sue straordinarie moto da Gran Premio. Essa prevedeva che il motore avesse i cilindri inclinati in avanti e che la testa si andasse a fissare sotto la zona del cannotto di sterzo, poco dietro di esso. In questo modo il motore, in pratica, andava a sostituire la culla. La struttura era completata da una doppia triangolatura di supporto del parafango e della sella, importante e sollecitata, dato che recava gli attacchi per i due ammortizzatori.
Il Boom e le Nuove Esigenze: Dagli Anni Settanta in Poi
Da un certo punto in poi, però, si sono avuti chiari sintomi di una ripresa del settore, che sono poi stati seguiti da un vero boom della moto, con tanti nuovi modelli, tra i quali molti di grossa cilindrata (finalmente) e di elevate prestazioni. Inutile dire che nel campo del motociclismo sportivo le innovazioni, soprattutto a partire dagli anni ’70/’80, sono state innumerevoli. Telai a traliccio, telai a doppia trave, monotrave, a doppia culla: ognuna di queste tipologie di telaio è divenuta struttura portante di moto che hanno fatto la storia.
Le prestazioni dei motori sono aumentate e, in misura forse anche maggiore, sono cresciute quelle dei freni, grazie al passaggio dai tamburi ai dischi. Il tutto si traduceva in maggiori sollecitazioni per il telaio, che si è quindi dovuto evolvere anch’esso, in particolare diventando più rigido, possibilmente senza aumentare di peso, anzi. In quanto alle geometrie, invece, non c’erano ancora particolari cambiamenti. Mediamente l’inclinazione del cannotto di sterzo era dell’ordine di 28°.
Storia della moto EP.1 : Origini 🏍️🕰️
Qualcuno ha rivolto le sue attenzioni ai telai a traliccio, mentre altri accarezzavano l’idea di strutture monoscocca, come quella della bellissima Ossa 250 da GP degli ultimi anni Sessanta, che è stata rivoluzionaria anche a livello di materiale impiegato: non più acciaio ma lamiera in lega di magnesio (o di alluminio, secondo alcune fonti). E proprio sul finire degli anni Settanta la Yamaha ha iniziato a sondare la possibilità di dotare le sue moto da competizione di telai in lega di alluminio.
Tipologie di Telai: Una Panoramica Dettagliata
La creatività dei tecnici non ha limiti e nelle moto c'è ancora spazio per soluzioni innovative. Ma perché vengono scelte diverse soluzioni e quali altre funzioni ha questo elemento oltre al tenere assieme tutto il resto del mezzo? Con l'aumento delle potenze e delle prestazioni, i telai evolvono in forme e geometrie sempre più esasperate, attraverso l’impiego di materiali innovativi. Dall’iniziale doppia culla, si arriva agli attuali telai perimetrali in lega di alluminio, inglobanti il motore nella funzione di elemento stressato dal telaio.
Il Telaio a Culla: Tradizione e Funzionalità
Il telaio a culla è, come accennato, il più tradizionale e il più diffuso nelle prime motociclette. È caratterizzato da una struttura che "abbraccia" il motore dal basso, fornendo un supporto robusto. Nella sua variante a doppia culla continua, tipica di molte moto fino agli anni Settanta, i tubi superiori che partivano dal cannotto di sterzo erano fortemente inclinati verso il basso in modo da raggiungere la zona ove si trovava il fulcro del forcellone oscillante. La doppia triangolatura posteriore del telaio diventava meno sollecitata e serviva solo come supporto della sella e del codino (o del parafango, nelle moto di serie). I telai a culla, soprattutto quelli in acciaio, sono ancora oggi apprezzati per la loro robustezza e semplicità costruttiva, adatti a moltissimi utilizzi.
Il Telaio a Traliccio: Robustezza e Versatilità
Il telaio a traliccio, come dice il nome, è una struttura tubolare, quasi sempre in acciaio. È formato da una serie di tubi saldati insieme a formare una complessa rete di triangoli, il che conferisce un'eccezionale rigidità torsionale e flessionale con un peso relativamente contenuto. Questa configurazione si adatta a moltissimi utilizzi, sia sportivi che turistici. La Ducati, ad esempio, non ha mai abbandonato il traliccio e la sua rigidità. Ha continuato per la sua strada atta a minimizzare la presenza del telaio il più possibile senza perdere rigidità. Dopo aver lasciato il motore appeso dall'alto, ha ritenuto fosse inutile prolungare il telaio per farlo scendere fino al forcellone quando questo poteva essere tranquillamente attaccato al blocco motore. Così, con il rientro nella MotoGP, la Ducati si presenta anche con telaio a traliccio ulteriormente ridotto, dove il motore funge da elemento stressato e parte integrante della struttura.
Il Telaio Monotrave: Leggerezza e Design Innovativo
Il telaio monotrave, realizzato in acciaio o alluminio, basa la sua struttura su un singolo trave (tubolare o scatolato) che passa al centro del mezzo, sopra il motore, e si raccorda con piastre laterali che agganciano il motore al posteriore. Di solito è rinforzato da bretelle o una culla sulla parte anteriore per aumentare la rigidità. Bimota, che fu la prima a credere nel vantaggio della maggior leggerezza a scapito della rigidità, decise di tentare una soluzione ancora più estrema, e anziché cercare di irrigidire il doppio trave Deltabox che sembrava essere la missione impossibile dell'epoca, pensò bene di passare ad un telaio monotrave.
Il Telaio a Doppia Trave (Deltabox): Prestazioni e Rigidità
Il telaio a doppia trave è una delle tipologie più diffuse nelle moto sportive e ad alte prestazioni. In questo caso si tratta di una doppia struttura, quasi sempre scatolata, quindi con forme squadrate, che abbraccia il motore da entrambi i lati. Il telaio perimetrale in alluminio, che per praticità chiameremo 'Deltabox', è stato subito preso di mira dalle varie case motociclistiche giapponesi in quanto la leggerezza intrinseca del Deltabox ha sconfitto gli svantaggi del fatto che era molto meno rigido del traliccio in acciaio. Deltabox è il termine utilizzato dalla Yamaha per individuare la costruzione dei telai a doppia trave scatolata, detti anche telai a diamante. Il Deltabox segna indubbiamente una pagina della più recente storia motociclistica. Sul finire degli anni 80, infatti, la casa di Iwata lanciò sul mercato moto “mitiche” come la serie FZR. Sia la 600 che la 1000 Exup (valvola parzializzatrice allo scarico) erano costruite con i telai Deltabox di prima generazione (rispettivamente in acciaio ed alluminio). Ora la maggior parte delle moto giapponesi usano un telaio chiamato Deltabox che, con la R1 del 2007, è arrivato all'evoluzione V.
Il Telaio Monoscocca: L'Integraxione Estrema
Di recente stanno nascendo soluzioni super compatte come le monoscocca derivate dalle competizioni. Un telaio monoscocca è una struttura in cui il telaio stesso è un unico guscio portante che integra diverse funzioni. Sono telai cortissimi che agganciano il motore soltanto nella parte anteriore e lasciano alla parte meccanica la funzione di elemento stressato, ovvero parte integrante della struttura. Questo approccio, che minimizza il telaio tradizionale, permette un'estrema riduzione di peso e una maggiore compattezza.
Materiali: Dalla Robusta Acciaio all'Esclusivo Composito
Tra i tanti metalli che si possono utilizzare nella costruzione di un mezzo a motore, i più diffusi sono senza dubbio acciaio e alluminio. Telai di ultima generazione vengono progettati grazie all’ausilio di sofisticati programmi computerizzati e simulazioni dinamiche, ottenendo risultati impensabili fino a pochi anni fa.
L'Acciaio: Il Pilastro della Tradizione
L'acciaio è senza dubbio il più importante nella storia delle motociclette, utilizzato fin da quando le biciclette a motore hanno iniziato ad essere più prestazionali e veloci. Questa lega, composta da ferro e carbonio, può essere utilizzata per le più svariate lavorazioni, essendo molto robusta e facilmente malleabile. L'acciaio è scelto per il suo ottimo equilibrio fra rigidità ed elasticità. A seconda del mix di varie qualità di acciaio si possono avere telai più o meno adatti alla guida sportiva (più solidi) o al turismo e commuting (più elastici). In genere, l’acciaio si utilizza per realizzare principalmente telai a traliccio, a culla o scatolati.
L'Alluminio: Leggerezza e Complessità
Dopo l'acciaio troviamo l’alluminio che, grazie alla sua leggerezza, garantisce una notevole riduzione del peso della moto senza rinunciare alla robustezza e alla stabilità. È un metallo più adatto per moto di tipo sportivo, perché tende ad essere più leggero e, in base alla forma, più rigido. Essendo più raffinato, l'alluminio però richiede metodi di saldatura più artificiosi poiché, una volta a contatto con l'aria, le saldature su alluminio si corrodono più facilmente mettendo a rischio l’intera struttura. Necessita di lavorazioni più particolari e complesse e dà il meglio quando ricavato dal pieno (quindi con una forma ottenuta dalla lavorazione di un unico blocco, non ideale per i telai seppure non è mancato qualche tentativo in passato rimasto però un esperimento) o in pressofusione (con due "gusci" di alluminio formati e uniti tra loro). Qui siamo più limitati con le forme, perché questi elementi sono quasi sempre mono o doppio trave proprio per il tipo di lavorazione necessaria e le saldature più delicate.
Il Titanio e i Materiali Compositi: L'Avanguardia Tecnologica
Altri materiali? Certo. Un materiale ancora più raffinato è sicuramente il titanio. Questo materiale è robusto come l’acciaio, leggero come l’alluminio ed è altamente resistente alla corrosione. Ormai il titanio è utilizzato per realizzare numerosi componenti della moto, dalla ciclistica al motore.Infine, il telaio più esclusivo e costoso da realizzare è sicuramente il telaio in materiale composito, costituito da fibra di vetro, fibra di carbonio, resina o Kevlar, tutti materiali ormai facilmente reperibili ma comunque molto costosi. Esistono esempi di telai in carbonio, in magnesio, in titanio o con elementi misti come acciaio/alluminio o alluminio/carbonio, che rappresentano l'estrema frontiera della tecnologia costruttiva.
Componenti Essenziali: Il Forcellone e la Dinamica di Guida
Collegato al telaio tramite un asse, il forcellone sorregge la ruota motrice posteriore trasmettendo all’ammortizzatore posteriore le sollecitazioni provocate dalla trazione, dai trasferimenti di carico e dall’asfalto. Ha diversi compiti e funzioni e può essere di varie leghe d’acciaio o d’alluminio, o persino di carbonio nel mondo delle competizioni.
Il Forcellone Bibraccio: Tradizione e Stabilità
Il primo tipo è il più tradizionale, il più diffuso, il forcellone che consente diverse tipologie di impiego e un ottimo rendimento. È una struttura simmetrica che può assumere diverse forme. Le sue dimensioni crescono con l’aumentare della potenza della moto e del peso. Tra i materiali più utilizzati troviamo l’acciaio, l’alluminio e il carbonio (nel mondo delle competizioni). Il bibraccio assicura una certa stabilità e precisione, offrendo un comportamento prevedibile in curva.
Il Forcellone Monobraccio: Rigidità e Estetica
Troviamo poi l’affascinante monobraccio, una struttura molto più rigida rispetto al doppio braccio tradizionale, dove il perno della ruota viene fissato con un mozzo al quale poi si aggiunge il disco freno posteriore. Questo tipo di forcellone, pur essendo esteticamente accattivante e facilitando il cambio ruota, riceve maggiori sollecitazioni deformandosi maggiormente rispetto al bibraccio.
Il Forcellone Cardano: Una Soluzione Specifica
Un’ulteriore tipologia è infine il forcellone cardano. Questa soluzione è meno comune e spesso associata a moto con trasmissione finale a cardano, dove il forcellone integra l'albero di trasmissione.
Geometrie del Telaio e Impatto sulla Dinamica di Guida
Un telaio è definito da 5 caratteristiche principali o valori (di angoli o di lunghezza) che sono importanti per il comportamento finale della moto. Queste geometrie, anche a parità di tipo di telaio e materiali, influenzano profondamente la maneggevolezza, la stabilità e la reattività della motocicletta.
Interasse (Lunghezza)
La lunghezza si misura prendendo la distanza tra gli assi delle ruote anteriore e posteriore. La lunghezza determina soprattutto la stabilità della moto: più la lunghezza è grande, più la moto sarà stabile, ma più sarà difficile da curvare. Più la lunghezza sarà breve, meno la moto sarà stabile ma più sarà facile fare le curve. È un compromesso fondamentale tra stabilità in rettilineo e agilità nelle svolte.
Angolo di Sterzo
L'angolo di sterzo è l'angolo che passa tra la verticale dell'asse della ruota anteriore e l'asse della colonna dello sterzo. Più quest'angolo è stretto, più la moto sarà facile da far curvare, ma ciò potrà generare vibrazioni e nervosismo. Per contro, più l'angolo sarà grande, più la moto sarà stabile ma difficile da curvare. Un angolo più "aperto" (maggiore inclinazione) favorisce la stabilità alle alte velocità, mentre un angolo più "chiuso" (minore inclinazione) rende la moto più svelta nei cambi di direzione.
Sterzo (Avancorsa o Trail)
Lo sterzo, inteso come distanza al suolo tra l'asse della colonna dello sterzo e la verticale che passa per l'asse della ruota anteriore, dipende dall'angolo di sterzo e determina la stabilità della moto. Se lo sterzo è poco, la forcella è troppo verticale, e la moto diventa "troppo" reattiva ed avrà difficoltà a tenere la traiettoria. È necessario ottenere un valore di sterzo che permette un compromesso tra stabilità e maneggevolezza. Questo valore, noto come avancorsa o trail, è cruciale per la direzionalità e la capacità della moto di mantenere la traiettoria desiderata.
Offset Forcella
Il "divario tra i tubi forcella e la colonna dello sterzo" è la distanza tra l'asse della colonna dello sterzo e i tubi della forcella. Aumentare questo divario diminuisce lo sforzo necessario al pilota per girare il manubrio. È importante notare che, aumentando questa distanza, ciò aumenta anche la stabilità della moto senza cambiare il valore di sterzo (avancorsa). Questo parametro, chiamato anche "offset della piastra di sterzo", è un altro strumento di regolazione fine del comportamento dinamico della moto.
Baricentro (Centro di Gravità)
Il centro di gravità (baricentro) è il punto in cui si concentra la massa della moto e sul quale tutte le forze esterne agiscono. La posizione del centro di gravità influenza anche la tenuta di strada. Un centro di gravità basso, per esempio, migliora la stabilità in linea retta, rendendo la moto meno sensibile alle forze laterali e più facile da controllare in rettilineo. Tuttavia, un baricentro troppo basso può compromettere la velocità nei cambi di direzione.
Manutenzione e Controllo della Geometria del Telaio
La complessità delle operazioni e la delicatezza dei materiali impongono procedure rigorose per la manutenzione e la riparazione del telaio. Per il controllo della geometria del telaio, disponiamo di strumenti computerizzati in grado di lavorare anche su moto interamente montata, e rilevare con estrema precisione eventuali anomalie sia del telaio che del forcellone posteriore.
Diagnosi e Riparazione
Teknodima, salvo casi particolari, lavora esclusivamente a telaio nudo. Si tratta di una condizione obbligatoria per la messa in dima del telaio e per garantire la precisione nella riparazione a vantaggio della sicurezza e del risultato ottenuto. L'uso del motore come punto di leva per raddrizzare il telaio sottoporrebbe il motore a carichi abnormi per i quali non è stato costruito, rendendo indispensabile la rimozione. All’occorrenza, le sedi dei cuscinetti vengono ripristinate mediante alesatura su macchine utensili visualizzate, garantendo il corretto allineamento e funzionamento.
Componenti Soggetti a Controllo
Forcelle e piastre di sterzo devono essere dritte, allineate e parallele tra loro, così come perno ruota e ruota non devono presentare difetti sulla rotazione. In caso di usura dei cuscinetti di sterzo e, ancor peggio, ovalizzazione o disassamento delle sedi causati da urto, avremmo scompensi quali ondeggiamenti, oscillazioni e derive. Queste condizioni determinano una ingovernabilità del motociclo creando pericolose situazioni. Degni di controllo sono anche i cuscinetti del forcellone e i leveraggi dell'ammortizzatore posteriore, elementi cruciali per la stabilità e la reattività della sospensione. Talvolta, però, il problema potrebbe non essere legato a tali cause, ma a banalità quali la semplice usura dei pneumatici, la pressione errata, il non perfetto bilanciamento delle ruote o la non corretta taratura delle sospensioni.
L'Influenza del Telaio sull'Esperienza di Guida: Prospettive Diverse
La scelta del telaio non è solo una questione ingegneristica, ma influenza profondamente il "feeling" di guida che una moto trasmette al pilota. Ciò che per alcuni piloti può essere un vantaggio, per altri può trasformarsi in uno svantaggio, evidenziando la soggettività nell'esperienza di guida.
Molti piloti che hanno provato diverse moto in pista, di tutti i marchi e di tutte le cilindrate, riscontrano sensazioni diverse. Ad esempio, nel caso di motociclette con telai perimetrali in alluminio quali Honda, Yamaha, Suzuki, Kawasaki e BMW S1000RR, alcuni possono aver provato una sensazione di instabilità in curva che non dava la sicurezza di spingere forte come voluto. In queste situazioni, a ogni minima reazione, la moto potrebbe rispondere con una reazione moltiplicata rispetto all'input, un comportamento che personalmente non tutti apprezzano.
Al contrario, con moto dotate di telai a traliccio più rigidi, come la Ducati 848 o la MV Agusta F4 1000, si può percepire la moto perfettamente piantata all'asfalto. Questa sensazione di stabilità può infondere fiducia, permettendo di girare di più la manetta anche con il ginocchio a terra, come se la moto fosse incastrata in una rotaia da cui non può uscire. Questa stabilità intrinseca consente di percorrere le curve a velocità ben più elevate. Tuttavia, questa stabilità può implicare una minore capacità di variare la traiettoria in curva. Se si deve sorpassare qualcuno, potrebbe essere necessario impostare la traiettoria di sorpasso prima di iniziare la curva perché, una volta in quella "invisibile rotaia", la moto potrebbe non spostarsi facilmente. Anche se ciò non permette un sorpasso immediato, questa stabilità consente di mantenere velocità superiori in curva, e una traiettoria diversa impostata per la curva successiva potrebbe comunque consentire il sorpasso.
Questa esperienza dimostra come la capacità di adattarsi alla "rotaia" della moto possa portare a risultati significativi, come finire un campionato in seconda posizione. Eppure, proprio quello che per alcuni è un vantaggio, per molti altri è uno svantaggio. Mentre alcuni preferiscono avere la moto stabilizzata nell'immaginaria rotaia, altri desiderano una moto che possa "sbalzellare" da un lato all'altro della pista per passare accanto a chi sta davanti senza dover impostare una differente traiettoria da prima della curva. Questo sottolinea come la dinamica del telaio sia un elemento chiave nella personalizzazione dell'esperienza di guida e nelle preferenze del pilota.