Campanatura – Convergenza – Incidenza nel SimRacing

Benvenuto in un nuovo articolo del blog realizzato dal Setup and Telemetry Specialist Massimo Zecchinelli in cui approfondiremo la Geometria delle Sospensioni: Campanatura - Convergenza - Incidenza nel SimRacing.

Tre aspetti cruciali che influenzano significativamente sia il comportamento dinamico e la maneggevolezza del veicolo in pista, sia le temperature di esercizio e l'usura degli pneumatici.

Scoprirai cosa sono e come settarli al meglio, uno ad uno.

I concetti da esprimere sono tanti, per cui non perdiamoci in chiacchiere e iniziamo subito!

Convergenza (Toe)

Questo termine indica l'angolazione delle ruote di uno stesso asse rispetto all'asse longitudinale del veicolo. 

In pratica, le ruote non sono perfettamente parallele tra loro, ma presentano un angolo molto sottile, difficile da notare ad occhio nudo.

La convergenza (o divergenza) è l'angolo verso il quale le ruote puntano quando si guarda il veicolo dall'alto. 

Questo concetto si può semplificare considerando la differenza di distanza tra gli pneumatici dello stesso asse.

Differenza tra Convergenza Positiva e Convergenza Negativa

La convergenza positiva (toe-in) significa che le punte degli pneumatici puntano verso l'interno. 

Al contrario, una convergenza negativa (toe-out) indica che gli pneumatici puntano verso l'esterno. 

Queste regolazioni, pur essendo misurate in gradi minimi, sono fondamentali per la stabilità e la manovrabilità del veicolo.

Il Bumpsteer

Una ruota che perde aderenza a causa di un dosso può causare una perdita di stabilità, poiché l'altra ruota guadagna più trazione, tirando l'auto nella sua direzione.

Questo fenomeno, noto come "Bump Steer", significa che l'auto può iniziare a sbandare senza input di sterzo dal conducente, richiedendo correzioni continue.

Per mantenere l'auto stabile, in genere, si opta per una convergenza positiva, dove entrambe le ruote puntano leggermente verso l'interno.

Questo aiuta a generare forze opposte che mantengono l'auto più stabile, anche se una ruota tira più dell'altra.

Tuttavia, questa configurazione può anche introdurre un po' di sottosterzo in curva, particolarmente indesiderabile in auto da corsa.

Convergenza nelle auto GT

Nelle auto GT, spesso si adotta una convergenza negativa alle ruote anteriori e una leggermente positiva alle posteriori. 

Questa configurazione è ottimizzata per le caratteristiche di guida specifiche di questi veicoli, come la trazione posteriore predominante.

Il valore di convergenza impostato nel setup di una vettura da corsa, come su Assetto Corsa Competizione, riflette la configurazione statica della vettura ferma ai box.

Tuttavia, questo valore può variare leggermente durante il movimento a causa della compressione e dell'estensione delle sospensioni, specialmente su fondi sconnessi.

La regolazione della convergenza si effettua intervenendo sui braccetti dello sterzo, con modifiche di pochissimi gradi, impercettibili ad occhio nudo. 

Queste regolazioni influenzano direttamente la stabilità del veicolo, specialmente in fase di ingresso in curva.

Qui, una convergenza ottimizzata può fare la differenza nella gestione della traiettoria e nella risposta del veicolo alle sollecitazioni della pista.

Una convergenza positiva alle ruote anteriori garantisce maggiore stabilità sia in curva sia in rettilineo, specialmente a velocità elevate, perché le ruote, anche se solo una viene sollecitata da una sconnessione, puntano entrambe verso l'interno, mantenendo l'auto stabile. 

Questa configurazione può però introdurre sottosterzo all'ingresso delle curve.

Al contrario, un angolo di convergenza negativa alle ruote anteriori, comune nelle auto da corsa, riduce il sottosterzo e favorisce l'agilità e l'inserimento in curva, oltre a rendere l'auto più reattiva agli input di sterzo. 

Tuttavia, un'eccessiva convergenza negativa può portare a sovrasterzo e instabilità, specialmente nei rettilinei a velocità elevate, dove la gestione diventa complessa.

Per l'asse posteriore, una convergenza che punta verso l'interno è comune nelle auto a trazione posteriore, stabilizzando il retrotreno, riducendo la tendenza al sovrasterzo, e contribuendo alla stabilità generale del veicolo.

Questa scelta, pur aumentando la stabilità, può introdurre un certo grado di sottosterzo.

La convergenza, sia negativa che positiva, influisce sulla velocità di punta della monoposto.

Pneumatici non perfettamente paralleli creano una resistenza al rotolamento maggiore, riducendo la velocità massima. 

Questo effetto è simile a quello di pneumatici sgonfi, che aumentano la superficie di contatto con l'asfalto e di conseguenza la resistenza, rallentando il veicolo.

Dopo l'introduzione della patch 1.9 su Assetto Corsa Competizione, valori estremi di convergenza negativa, combinati con valori estremi di campanatura, possono causare un surriscaldamento eccessivo della parte interna dello pneumatico, influenzando negativamente il grip in frenata, ingresso e percorrenza di curva.

Anche se un tempo era comune utilizzare convergenze e campanature estreme per ottenere extra rotazione, le modifiche apportate dalla patch hanno richiesto un adattamento delle strategie di setup.

I piloti più esperti tendono a preferire settaggi di massima convergenza e campanatura per ottenere quanta più rotazione possibile, ma ciò può risultare eccessivo per piloti con un approccio più cauto, che richiedono setup più stabili. 

La patch 1.9 di Assetto Corsa Competizione ha introdotto una caratteristica che modifica la distribuzione della temperatura in base alla convergenza, sebbene questo sia considerato poco realistico e derivi da un bug nella fisica del gioco.

Nonostante ciò, conoscendo questo aspetto, è possibile sfruttarlo a proprio vantaggio.

Campanatura (camber)

Passando alla campanatura, utilizziamo F1 23 per chiarire meglio il concetto. 

La campanatura, o "camber" in inglese, è l'angolo tra l'asse verticale delle ruote e quello del veicolo, visto di fronte. 

Questo angolo è negativo quando la parte superiore degli pneumatici è inclinata verso l'interno del veicolo.

Nel motorsport, si ricerca una campanatura negativa sia all'anteriore che al posteriore per massimizzare la superficie di contatto degli pneumatici in curva, aumentando così il grip.

Tuttavia, come ogni parametro di setup, anche la campanatura non può essere esagerata senza conseguenze.

Un'eccessiva campanatura negativa può portare a un aumento delle temperature interne degli pneumatici e a una distribuzione non uniforme del calore, che idealmente non dovrebbe superare i 15°C di differenza tra l'interno e l'esterno dello pneumatico. 

La scelta della campanatura giusta dipende dal layout della pista e dalla necessità di bilanciare aderenza in curva e velocità di punta.

La corretta regolazione della campanatura tiene conto del trasferimento di carico laterale in curva, garantendo più grip quando è più necessario. 

Tuttavia, piste con molte curve lente, dove il trasferimento di carico è minore, possono beneficiare di una campanatura meno negativa per massimizzare la trazione e distribuire uniformemente il calore.

Mentre un veicolo curva, il trasferimento di carico causa il raddrizzamento dello pneumatico esterno alla curva, che tende a ritornare a un camber neutro, garantendo così la massima superficie di contatto e una distribuzione uniforme delle temperature.

Al contrario, un camber neutro (0°) in rettilineo potrebbe sembrare ideale per la velocità e la temperatura, ma in curva, questo trasforma lo pneumatico in uno con camber positivo, riducendo il grip e peggiorando la distribuzione delle temperature.

La patch 1.9 di Assetto Corsa Competizione ha introdotto modifiche che permettono una maggiore rotazione del veicolo, soprattutto in accelerazione, rendendo meno necessari setup con convergenza estremamente negativa.

Incidenza (caster)

L'angolo di incidenza (caster) è un altro fattore chiave nel setup, descrivendo l'inclinazione dell'asse dello sterzo sia in avanti (incidenza negativa) sia indietro (incidenza positiva), vista lateralmente. 

Nel motorsport, gli angoli di incidenza sono sempre positivi, mirando a dare stabilità alle ruote sterzanti, specialmente nelle auto da corsa.

Il caster influenza direttamente il comportamento dello sterzo e la forza di riallineamento del volante dopo una sterzata.

Un angolo di incidenza maggiore porta a un ritorno più marcato dello sterzo verso la posizione neutra, rendendolo più "duro".

Questo effetto non solo aumenta la sensazione di stabilità ma influisce anche sulla campanatura degli pneumatici in curva.

Più elevato è l'angolo di caster impostato, maggiore sarà la variazione di camber durante la curva, aumentando il grip, ma richiedendo anche una maggiore attenzione nella gestione del sottosterzo.

La variazione dell'angolo di caster, e quindi del recupero della campanatura in curva, varia significativamente tra diversi modelli di auto, come Ferrari, Lamborghini, Audi, e Porsche, a seconda delle loro specifiche esigenze di setup e comportamento dinamico.

La costruzione e la progettazione delle auto influenzano significativamente il grado di incidenza, che non sarà mai uguale tra diverse vetture. 

Gli pneumatici, operando in un range di campanatura da meno uno a meno quattro gradi, mostrano che anche l'incidenza varia da vettura a vettura.

Pertanto, è essenziale effettuare test per ottimizzare l'angolo di incidenza in base alle caratteristiche specifiche di ogni auto.

Un aumento dell'angolo di incidenza offre numerosi vantaggi, tra cui una maggiore sensazione di sterzata e feedback dall'auto, grazie a un volante più "duro" che fornisce più dettagli sul comportamento della vettura durante la fase di sterzata.

Questo permette al veicolo di cercare autonomamente la linea retta in uscita di curva, riducendo lo sforzo del pilota e migliorando la prontezza della vettura.

Un angolo di incidenza maggiore garantisce inoltre una maggiore stabilità a velocità elevate, soprattutto sui rettilinei, riducendo le oscillazioni che possono verificarsi a causa di un force feedback leggero o vuoto. 

Inoltre, un maggiore angolo di incidenza consente una velocità e precisione più elevati nell'inserimento in curva non appena viene dato l'input di sterzata, elemento cruciale nella ricerca di prestazioni ottimali.

Quando si sterza, l'angolo di incidenza crea una differenza di altezza della scocca tra le sospensioni, con lo pneumatico esterno che tende ad abbassarsi e quello interno ad alzarsi, generando così un contributo autosterzante sul lato esterno che facilita la rotazione in curva. 

Questo effetto, noto come contributo autosterzante, è amplificato dal trasferimento di carico laterale in movimento, che accentua ulteriormente l'alzamento e l'abbassamento della scocca dovuto alla sterzata, migliorando la capacità di sterzata.

Il bilanciamento tra le forze autosterzanti e autoallineanti cambia dinamicamente con il movimento del veicolo e il trasferimento di carico in curva, rendendo gli pneumatici esterni fondamentali nel fornire il grip necessario per navigare efficacemente attraverso le curve.

Un valore elevato di Caster migliora la prontezza della vettura durante la sterzata, facilitando l'inserimento in curva con un anteriore più reattivo che guida la monoposto nella direzione desiderata.

Tuttavia, un angolo di Caster eccessivo comporta alcuni svantaggi.

Il principale effetto negativo è l'aumento della campanatura negativa durante la curva, che può influenzare negativamente la distribuzione della temperatura e l'usura degli pneumatici.

Un'eccessiva campanatura porta a sottosterzo, compromettendo la maneggevolezza della vettura in curva.

Inoltre, poiché il Caster influisce principalmente sulle ruote anteriori, dato che l'asse dello sterzo si trova all'anteriore, un angolo di Caster troppo elevato può causare un'usura eccessiva della parte interna degli pneumatici anteriori. 

Questo rende l'auto meno stabile durante la frenata e in fase di ingresso in curva, a causa di un riallineamento aggressivo dello sterzo che tende a ritornare alla posizione neutra.

Questi dettagli tecnici sottolineano l'importanza di trovare un equilibrio preciso nell'impostazione del Caster per ottimizzare la performance di guida senza compromettere la stabilità e l'usura degli pneumatici. 

La configurazione ideale varia in base al tipo di vettura, al tracciato e allo stile di guida del pilota, richiedendo una sperimentazione attenta per identificare il setup ottimale.

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Questi concetti sono centrali nella nostra formazione dei piloti in UniSimRacing: li affrontiamo durante le sessioni di coaching, le analisi dei giri, e le conversazioni nei gruppi privati.

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