Angolo di deriva del pneumatico

L’anglo di deriva è un angolo che si forma tra l’asse di rotazione del cerchio e l’impronta a terra sull’asse longitudinale del pneumatico quando il veicolo percorre una variazione rettilinea del moto (una curva).

Un veicolo in movimento è sottoposto, in quanto massa, alle leggi dell’inerzia e in curva alla forza centrifuga. Questa agisce sul baricentro del veicolo e i pneumatici, oppongono resistenza alla “massa” che proseguirebbe per la tangente

Un qualsiasi veicolo è una “massa” e come tale ha un baricentro.

Sul baricentro agiscono tutte le forze a cominciare dalla forza di gravità. Le gomme sono chiamate a sostenere la massa e a permettere lo spostamento della stessa col minor attrito possibile. Queste si deformano a contatto con la superficie d’appoggio e producono attrito.

Siccome la gomma tende ad “aggrapparsi” sulla superficie di appoggio, sviluppa un attrito, leggero nel senso di rotazione e più elevato in ogni altro senso.

Quando alla massa è dato un movimento, sia una spinta, una trazione o agendo sulla rotazione dei pneumatici, questa è sottoposta a forza d’inerzia. Ossia; prosegue nel suo spostamento sino a quando i vari attriti non bilanciano la forza che ha messo in movimento la massa.

Un veicolo ha i pneumatici allineati lungo un singolo asse longitudinale e se più di 2 su assi longitudinali paralleli.

Fintanto che “la massa” procede in un moto rettilineo, l’asse longitudinale del pneumatico e del cerchio restano paralleli.

Quando si vuole imprimere alla massa un moto curvilineo, alcune ruote vengono inclinate rispetto all’asse longitudinale e queste oppongono una resistenza al moto rettilineo, scaricandola lateralmente e facendo così deviare la massa.

A questo punto, l’inerzia continua spingere nella direzione rettilinea e i pneumatici oppongono resistenza generando sul baricentro una forza laterale detta “forza centrifuga” tanto più elevata quanta più resistenza oppongono i pneumatici.

Siccome tra il cerchio e il battistrada vi è una parte morbida atta ad assorbire le deformazioni di rotolamento (spalla), il battistrada che si “ancora” alla superficie tende a mantenersi orientato nella direzione della via di fuga, mentre il cerchio si orienta verso la direzione imposta dagli organi di sterzo. Questo provoca il disallineamento di alcuni gradi che prende il nome di “angolo di deriva” (o slip angle).

L’angolo di deriva dipende innanzitutto dal carico agente sulla ruota e questo è direttamente correlato alla posizione del baricentro.

Il carico sulla ruota viene variato ampliando o restringendo l’angolo di sterzata (con la variazione della forza centrifuga varia il carico), o accelerando, o frenando (spostamento di carico).

Prendendo ad esempio una autovettura in fase di sterzata, si avrà un angolo di deriva delle ruote anteriori sottosterzante e uno alle ruote posteriori sovrasterzante (entrambi verso l’esterno della curva). Se, come nella maggioranza dei casi, il peso grava maggiormente sull’asse anteriore, l’angolo di deriva sarà maggiormente accentuato sull’anteriore e questo darà al veicolo un comportamento sottosterzante, ulteriormente incrementato se sull’anteriore grava anche la trazione, in quanto le forze che agiscono sul pneumatico hanno la stessa somma e l’aderenza laterale, che contrasta la forza centrifuga, viene a calare nel momento che viene sfruttata anche per la trazione.

Anche le ruote non direzionali patiscono l’angolo di deriva.

L’inerzia sulle varie masse, tende a far proseguire il baricentro tra le due ruote sempre in modo rettilineo, ma siccome l’asse del veicolo si inclina tendono ad inclinarsi anche le ruote e iniziano ad opporre resistenza all’avanzamento rettilineo e questo provoca angolo di deriva.

Se l’angolo di deriva posteriore è inferiore all’anglo di deriva anteriore il veicolo sarà sottosterzante, se è superiore sarà sovrasterzante e tendenzialmente neutro se gli angoli di deriva sono simili.

Per aumentare l’angolo di deriva posteriore è necessario trasferirvi del carico accelerando. Se l’asse posteriore è anche quello di trazione, col trasferimento di carico l’angolo di deriva sarà ancora più accentuato.

È facile capire come funziona l’angolo di deriva con una prova pratica.

Si percorre una curva a bassa velocità (ma costante) e si misura l’angolo di rotazione del volante (può essere sufficiente osservarlo). La si ripercorre ad una velocità maggiore (sempre costante) e si noterà come il volante debba subire una rotazione diversa (normalmente maggiore) per poter mantenere il veicolo nella stessa traiettoria.

Un angolo di deriva più accentuato all’anteriore richiederà una maggiore rotazione del volante, un angolo di deriva più accentuato al posteriore richiederà una rotazione minore.

Il superamento dei limiti di tenuta del pneumatico riduce l’angolo di deriva ma questo significa perdita di aderenza con conseguenze facilmente immaginabili.

Uno pneumatico a spalla alta passerà dall’anglo di deriva alla perdita di aderenza in modo graduale e facilmente controllabile. Mentre uno pneumatico a spalla ribassata avrà un passaggio molto repentino rendendo il veicolo difficilmente controllabile.

Lo Zingaro