Sospensioni per bici e consigli generali

Dalle prime apparizioni con elastomeri all’introduzione dell’elettronica, le forcelle ammortizzate ne hanno sicuramente fatta di strada. Le loro applicazioni trovano spazio soprattutto in ambito mtb, senza però disdegnare l’utilizzo anche nel cicloturismo. In questo articolo vedremo da cosa sono composte le forcelle ammortizzate, come funzionano e quali sono le caratteristiche principali.

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Anatomia di una forcella ammortizzata

Il compito di una forcella ammortizzata è semplice: assorbire gli impatti dovuti alle asperità positive (dossi, radici, rocce) e negative (buche, avvallamenti) del terreno. Per farlo si comprime, immagazzinando l’energia dell’impatto.

Una forcella ammortizzata è composta da una serie di componenti differenti:

• Tubo forcella: un tubo di diametro variabile che viene innestato nel cannotto di sterzo e sul quale si monta l’attacco manubrio, rendono possibile la sterzata;
• Testa della forcella: elemento forgiato che fa da giunzione tra il tubo forcella e gli steli;
• Steli: elementi cilindrici che si comprimono e si riestendono per assorbire gli impatti. Solitamente sono realizzati in materiale acciaioso e sono rivestiti da uno speciale rivestimento (ha diversi nomi commerciali ma in pratica è solfuro di molibdeno) che ne aumenta la resistenza alla corrosione, la scorrevolezza e la durezza esterna. All’interno degli steli scorrono i pistoni, che sono solidali ai foderi;
• Foderi: coppia di tubi che accolgono gli steli. Sono collegati tra loro da un elemento denominato archetto. Nelle forcelle entry level sono solitamente in alluminio, mentre in quelle top di gamma trovano applicazione la fibra di carbonio o il magnesio. Su delle apposite cave vengono installati i raschiapolvere, che hanno il compito di sigillare lo scorrimento degli steli e impedire la fuoriuscita di olio o l’entrata dello sporco. Al di sotto dei paraoli vengono alloggiate le spugnette, elementi spugnosi che s’imbevono di olio e mantengono lubrificati gli steli;

Quando guardiamo una forcella ammortizzata dobbiamo sempre dividerla in due parti:

• Lato sinistro: è il lato che accoglie l’elemento elastico, ovvero quel componente che si deforma per assorbire l’energia dell’impatto. Questo elemento un tempo era l’elastomero, un materiale plastico che si deformava e assorbiva l’energia. Le forcelle con elastomeri offrivano poca resa e sono state presto abbandonate in favore di due elementi più performanti: l’aria e le molle. Nella dicitura tecnica, il lato sinistro viene chiamato “spring side”. Nelle forcelle entry level troviamo un solo spazio per l’immissione dell’aria, denominato “camera positiva”. Nelle forcelle più performanti invece al di sotto della camera positiva trova posto una seconda camera, definita negativa, che ha il compito di contrastare la pressione dell’aria nella camera superiore e rendere migliore la risposta generale della forcella. Alcune case produttrici (come Fox) usano una molla al posto della camera negativa;
• Lato destro: è la parte cui viene demandata la gestione della compressione e della successiva estensione dell’elemento elastico. Per realizzare questo compito si utilizza dell’olio che viene fatto passare attraverso degli orifizi calibrati dopo un passaggio obbligato e variabile. E’ per questo che spesso s’identifica questo lato con il nome di “idraulica” della forcella. Nella terminologia tecnica si parla di “damper side”;

Uno dei pochi aspetti unificati del mondo della bicicletta è la determinazione dei vari sistemi di una forcella: infatti l’elemento elastico ha un tappo di colore nero, la gestione della compressione è azzurra e la gestione del ritorno è rossa.

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Per entrare nel merito della questione tecnica, nel mondo delle forcelle è sempre meglio utilizzare la terminologia più comune che è quella inglese, per cui avremo “air” per l’aria, “coil” per la molla, “compression” per la compressione e “rebound” per il ritorno.

Funzionamento di una forcella ammortizzata

Come lavora una forcella ammortizzata? Prima di partire con la descrizione del lavoro vero e proprio è bene effettuare una premessa. Quando si utilizza una sospensione su una bicicletta, si determinano due tipi di elementi, che prendono il nome di “masse sospese” e “masse non sospese”. Le prime sono tutte le masse poste al di sopra della sospensione (ciclista, manurbio e attacco, telaio, zona sella) che subiscono l’influenza del lavoro della sospensione stessa. Le seconde invece si trovano al di sotto (le ruote, i componenti che le formano e i freni a disco) e non subiscono l’influenza delle sospensioni. Il rapporto dunque che si crea tra le masse sospese e quelle non sospese è di reciprocità: in sostanza la distanza tra di loro varierà in continuazione, in base alla compressione della sospensione. Per rendere confortevole il lavoro di una sospensione su una bicicletta bisogna fare in modo che le masse sospese rimangano più o meno nella medesima posizione (muovendosi secondo un’ipotetica linea retta), mentre le masse non sospese modifichino la loro corsa in base al movimento della sospensione. Se avvenisse il contrario, il ciclista in sella continuerebbe a muoversi sù e giù a ogni impatti, con un effetto definito “bobbing”, che è deleterio per la trasmissione dell’energia di pedalata e sicuramente non piacevole dal lato dell’esperienza di guida.

Lo schema di funzionamento di una forcella ammortizzata è semplice: quando la ruota impatta un ostacolo vi è una trasmissione di energia che dallo pneumatico passa al cerchio e ai raggi. L’energia cinetica viene immagazzinata dalla sospensione attraverso la deformazione dell’elemento elastico: in sostanza il pistone viene spinto verso l’alto dalla forza dell’impatto e, essendo solidale al fodero, l’intero sistema si muove verso l’alto. La corsa del pistone fa sì che l’elemento elastico posto all’interno dello stelo si deformi, immagazzinando l’energia ed evitando che questa si trasmetta al manubrio. Poiché la prima legge della dinamica afferma che “se due corpi interagiscono tra loro si sviluppano due forze (dette azione e reazione) di uguale entità ma con verso opposto”, l’elemento elastico, una volta cessata l’energia dell’impatto, cercherà di spingere verso il basso il pistone con la stessa forza iniziale. Se non opportunamente guidata, questa estensione dell’elemento elastico renderebbe ingestibile la forcella e poco guidabile la bici, che somiglierebbe a un cavallo imbizzarrito. E’ in questo momento che entra in gioco l’idraulica: l’olio contenuto nel fodero destro infatti viene costretto a passare attraverso fori e percorsi calibrati, assorbendo così l’energia rilasciata dall’elemento elastico e addolcendone la riestensione. Questo lavoro si ripete a ogni impatto e viene definito ciclo di lavoro di una forcella ed è un comportamento definito e determinabile. Infatti gli elementi elastici lavorano secondo dei parametri che vengono chiamati “curve di compressione”, grazie ai quali si può determinare l’energia assorbita in base alla compressione dell’elemento stesso (detta corsa o “travel”). Le molle hanno un comportamento lineare mentre l’aria è progressiva ma ne parleremo approfonditamente in un articolo dedicato.

La terminologia delle forcelle ammortizzate

Per cominciare a masticare un po’ di tecnica riguardante le forcella ammortizzate è bene conoscere al meglio la terminologia che le riguarda:

• 32/36/38/40: queste misure indicano il diametro dello stelo e solitamente vengono utilizzare per codificare la forcella. Infatti spesso si parla di “forcella da 32” per indicare una forcella con steli da 32mm di diametro;
• Travel: è il massimo valore di deformazione dell’elemento elastico, ovvero la corsa massima che una forcella può effettuare. Misurarla è semplice: basta controllare la lunghezza che passa tra la sommità del raschiapolvere e la parte inferiore della testa della forcella (ovvero la lunghezza effettiva dello stelo). Solitamente le forcelle hanno corse da 100-120-140-160-180-200-220mm. Corse più basse sono appannaggio di discipline pedalate come l’XC mentre corse generose sono specifiche per le discipline discesistiche come l’Enduro o il Downhill;
• Sag: indica l’insaccamento della forcella dovuto al peso del biker in sella ed è una regolazione fondamentale da curare prima di ogni uscita;
• Chassis: è l’insieme della parte strutturale della forcella, quindi del sistema composto dai foderi e dall’archetto;
• Olio di lubrificazione: sono degli oli specifici per l’utilizzo con forcelle ammortizzate. Hanno varie gradazioni, definite wt, che vengono indicate con un numero e prendono in esame la viscosità e il peso del liquido stesso. Solitamente sono oli leggeri da 5wt o 10wt;
• Oli per idraulica: sono oli specifici per l’utilizzo nell’idraulica delle forcelle ammortizzate. Hanno pesi più importanti rispetto a quelli per lubrificazione, che variano dai 15wt ai 25wt;
• Spring-rate: la capacità dell’elemento elastico di deformarsi in base alla forza agente. E’ molto importante nelle molle, poiché variando la tipologia di molla cambia anche il suo spring-rate;
• Boccola: elemento cilindrico in materiale ad alta scorrevolezza (solitamente Glycodur) inseriti a pressione all’interno dei foderi. Hanno il compito di guidare gli steli in compressione ed evitare che prendano gioco;
• Preload: è un precarico di tensione che si da alla molla per modificarne la curva di compressione;
• Start della forcella: è la minima forza applicabile per ottenere una deformazione dell’elemento elastico. Questo gap è dovuto al fatto che l’aria o la molla possiedono delle forze interne proprie (nel caso dell’aria è la pressione, in quello della molla è la deformabilità del materiale) che vanno superate e vinte per permetterne la deformazione. Utilizzando una camera negativa si annulla lo start della forcella, che quindi risulta immediatamente reattiva;
• Tuning: la modifica migliorativa di un aspetto della forcella;
• Service: manutenzione della forcella nel suo insieme o di un suo componente;
• Finecorsa: situazione in cui il travel a disposizione si esaurisce e i foderi picchiano contro la testa della forcella.

Concludendo

Quest’articolo è solo un’introduzione al complesso e affascinante mondo della forcella ammortizzate e delle sospensioni in generale, che tratteremo nello specifico dal punto di vista tecnico, dello sviluppo tecnologico e delle manutenzioni, dalle più semplici a quella più evolute e complesse.