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Sospensioni in F1, meglio push-rod o pull-rod?

Il retrotreno Red Bull

Il retrotreno Red Bull

Meglio push-rod o pull-rod? La domanda si ripropone da quando Adrian Newey, nel 2009, ha riesumato la tipologia pull-rod al posteriore per la sua Red Bull RB5. Differenze, storia, applicazioni spiegate attraverso supporto fotografico.

Carpire i segreti delle vetture da competizione è più difficile di quanto si pensi. Soprattutto nella F1 odierna, in cui sono in vigore regolamenti tecnici assai vincolanti e restrittivi. Nelle competizioni, infatti, non è mai un dettaglio o un singolo particolare a fare la differenza, bensì la perfetta amalgama tra le molteplici aree di progetto, sapientemente miscelate alla ricerca del miglior compromesso. È per tale ragione che, per vincere, non è sufficiente riprendere singolarmente o copiare una o più soluzioni impiegate dalla auto vincente di turno. In questo complesso gioco di incastri, possiamo affermare che tutte le strade conducono all’assetto e al comportamento della vettura in ogni condizione di marcia.

Telaio, aerodinamica, posizionamento del motore e trasmissione (che possono lavorare come parte stressata), pneumatici, freni, ripartizione dei pesi influenzano e determinano l’assetto e, allo stesso tempo, molti di questi parametri sono influenzati a loro volta dall’assetto stesso. Come ovvio, le sospensioni giocano in questa partita un ruolo basilare. Anzitutto, per “sospensione” si intende la cosiddetta “massa non sospesa“, cioè l’insieme di organi interposta tra suolo e corpo vettura (”massa sospesa”). Le sospensioni, in senso verticale, hanno il compito di assorbire le ondulazioni del terreno, le accelerazioni, di trasmettere al o dal suolo il peso, le azioni aerodinamiche, i trasferimenti di carico. In più hanno il compito di trasmettere, in senso orizzontale, al o dal suolo le azioni frenanti, aerodinamiche, motrici, centrifughe. In secondo luogo, le sospensioni mantengono e controllano l’assetto della vettura (ad esempio, l’altezza da terra del fondo rispetto al suolo). Le sospensioni, inoltre, interagiscono direttamente con il cinematismo dello sterzo e con gli angoli caratteristici (convergenza, campanatura, incidenza longitudinale e trasversale del fusello si sterzo, avancorsa, etc.), i quali non debbono variare in rollio, beccheggio, scuotimento e in ogni condizione di marcia.

Scendendo ancor di più nel dettaglio, importantissimi, ai fini di un assetto ottimale e dello sfruttamento appieno delle prestazioni della vettura, anche schema, geometria e cinematica delle sospensioni. Ebbene, da oltre 20 anni, le vetture Formula 1 impiegano due tipologie di sospensioni: push-rod e pull-rod. Ma già negli Anni 70 venivano introdotte sospensioni che anticipavano concettualmente le push e pull-rod. Il sistema più diffuso per gran parte degli Anni 70 e sino ai primissimi Anni 80 consisteva in sospensioni a bilanciere. Una sospensione molto efficace, ma che mal si sposava con la sempre più crescente rigidità dei telai. I bilancieri, ossia dei bracci oscillanti trasversalmente, erano troppo flessibili; il bilanciere stesso, pertanto, diveniva componente elastica, con effetti nocivi sulla bontà dell’assetto.

Foto A - di: Paolo Pellegrini

Foto A - di: Paolo Pellegrini

Nella foto A (sotto) si illustra una tipica sospensione a bilanciere anteriore. La vettura in questione è la Williams FW06 del 1978-1979 che fu di Alan Jones: gruppi molla-ammortizzatore inboard ed inclinati azionati direttamente dal braccio più avanzato del triangolo superiore, lavorante come un bilanciere.

Le prime sospensioni push e pull-rod compiute si devono al genio di Gordon Murray, progettista Brabham, sul finire degli Anni 70. Il passaggio da sospensioni a bilanciere a quelle a puntone (push-rod) o a tirante (pull-rod) si rese necessario per ovviare agli effetti dannosi connessi al wheel rate e allo spring rate. Il wheel rate è la forza necessaria per alzare la ruota di una certa misura, caricando la molla. Lo spring rate, invece, è la forza necessaria per flettere la molla stessa. Nelle vetture da competizioni, ove è fondamentale ricercare e mantenere assetti assai rigidi (ma non troppo!), si ricorre, appunto, al push-rod e al pull-rod, in cui i puntoni o i tiranti non flettono (entro certi limiti), favorendo la rigidità delle sospensioni.

Ma come funzionano tali sospensioni? La push-rod presenta un puntone, lavorante in compressione: esso trasmette il moto e collega la parte inferiore del portamozzo al bilanciere (o rocker) che comanda il gruppo molla-ammortizzatore o barra di torsione-ammortizzatore. La pull-rod, al contrario, presenta un tirante, il quale lavora in trazione ed aziona il gruppo molla-ammortizzatore o ammortizzatore-barra di torsione: esso trasmette il moto e collega la parte superiore del portamozzo al bilanciere (o rocker) che comanda il gruppo molla-ammortizzatore o barra di torsione-ammortizzatore.

Il tutto trova disposizione nel classico schema a triangoli sovrapposti. È prassi ormai generalizzata, da qualche anno, di installare due gruppi molla\barra di torsione-ammortizzatore anteriormente e posteriormente (in passato, era in uso anche il monoammortizzatore), interconnessi ad un terzo elemento, un terzo ammortizzatore preposto al controllo dell’altezza e dell’inclinazione della vettura rispetto al suolo. Questo terzo elemento, ereditato dalle vetture Indy (tanto per ribadire che non è la sola F1 ad esportare idee e tecnologia…), è stato introdotto per la prima volta in F1 da Alan Jenkins nel 1994 sulla Arrows. A ciò, si aggiungano le sempre utili barre antirollio, dalle dimensioni assai ridotte.

Foto B - di: Paolo Pellegrini

Foto B - di: Paolo Pellegrini

Analizziamo, ora, mediante il supporto fotografico le caratteristiche principali delle due tipologie di sospensioni, push-rod e pull-rod. La foto B mostra la Brabham BT49C di Gordon Murray, portata in gara da Nelson Piquet nel 1981 ed equipaggiata con i famigerati correttori d’assetto. La vettura presenta, all’anteriore, uno schema pull-rod: sono visibili i due triangoli sovrapposti ed il tirante che dalla estremità del triangolo superiore scende verso la parte bassa del muso.

Foto C - di: Paolo Pellegrini

Foto C - di: Paolo Pellegrini

La Tyrrell 012 del 1985 progettata da Maurice Philippe e Brian Lisles (foto C) e appartenuta a Martin Brundle consente di apprezzare una caratteristica del pull-rod. Poiché il o i gruppi molla-ammortizzatori sono posti lateralmente o in basso rispetto alle gambe del pilota, è possibile disegnare un muso molto basso, appena inclinato verso il basso e “pulito” nella zona superiore. Inevitabilmente, sarà necessario, poi, provvedere a porre un apposito rigonfiamento, atto a contenere e carenare strumentazione, volante e mani del pilota.

Foto D - di:Paolo Pellegrini

Foto D - di:Paolo Pellegrini

Le foto D ed E illustrano le sospensioni pull-rod, tanto all’avantreno che al retrotreno, della Ferrari F.1\87 del 1987 e portata in gara da Gerhard Berger. La vettura, dalla quale nascerà la F.1\88C dell’anno successivo, era stata progettata da Gustav Brunner e successivamente ritoccata da John Barnard. Lo schema è chiaro: due triangoli sovrapposti, più avanti il tirante dello sterzo, quindi il sottile tirante del pull-rod.

Foto E - di: Paolo Pellegrini

Foto E - di: Paolo Pellegrini

I gruppi molla-ammortizzatore son collocati entrobordo, verticalmente e lateralmente rispetto alle gambe del pilota. Al posteriore, stesso schema: due triangoli sovrapposti, in mezzo il semiasse, quindi il sottilissimo tirante del pull-rod. Sottilissimi, appunto: tanto sottili e leggeri da deformarsi ed accorciarsi, uno dei problemi che afflisse tale monoposto.

Foto F - di: Paolo Pellegrini

Foto F - di: Paolo Pellegrini

Nel 1989, la Ferrari si converte al push-rod. In questi anni, e durante i primi Anni 90, era normale veder convivere assieme push e pull-rod, non solo nelle diverse vetture, ma anche a bordo di una singola vettura. La foto F mostra la Ferrari 641\2, vincitrice del GP di Francia 1990 con Alain Prost. La differenza è ben visibile: due triangoli sovrapposti, tirante dello sterzo posto davati al triangolo superiore ma puntone, il quale, dalla estremità del triangolo inferiore, sale sino ad azionare i gruppi molla-ammortizzatore, ora collocati sopra le gambe del pilota (zona alta del muso) ed orientati in senso longitudinale.

La collocazione dei gruppi molla\barra di torsione-ammortizzatore è una delle differenze più evidenti tra push-rod e pull-rod. Il push-rod, il quale prevede un puntone e quindi la necessità di collocare i gruppi molla\barra di torsione-ammortizzatore sopra le gambe del pilota (vincolandoli alla scocca e collocandoli longitudinalmente o appena divaricati), ben si sposa con i cosiddetti “musi alti“, in voga in F1 sin dai primi Anni 90, sulla scia della rivoluzionaria Tyrrell 019. Il bisogno di liberare la parte inferiore del muso, affinchè si faccia affluire una lamina d’aria più abbondante e meno perturbata verso il fondo vettura, è uno dei fattori che ha concorso, dagli Anni 90, ad abbandonare progressivamente il pull-rod all’anteriore, a favore del push-rod.

Il push-rod, inoltre, consente interventi di regolazione rapidi e meno complicati; è sufficiente, infatti, smontare la parte superiore della carrozzeria del muso per accedere ai gruppi molla\barra di torsione-ammortizzatore, operazione che, al contrario, richiede molto pià lavoro per un pull-rod.

Il pull-rod, dal canto suo, ha il pregio di ingombri assai ridotti, tanto per il tirante (la cui sezione è assai più sottile di un puntone push-rod) che per l’altezza generale dell’intero sistema, quindi con conseguenti benefici sul baricentro della vettura. Il pull-rod, infatti, consente di disegnare una aerodinamica assai pulita, affusolata e rastremata.

Foto G - di: CircusF1.com

Foto G - di: CircusF1.com

Per tali ragioni, Mike Coughlan e Eghbal Hamidy progettano l’Arrows A21 nel 2000 (foto G) e Gustav Brunner assieme a Gabriele Tredozi la Minardi PS01 nel 2001 (foto H). Entrambe le vetture presentavano un pull-rod all’anteriore per ragioni anzitutto aerodinamiche.

Foto H - di: CircusF1.com

Foto H - di: CircusF1.com

Nonostante la configurazione a muso alto delle due monoposto, grazie al pull-rod è stato possibile disegnare musi assai filanti, affusolati, bassi, rastremati nella zona superiore, alla ricerca di una più spiccata penetrazione aerodinamica. Inevitabilmente, la zona inferiore del muso non poteva essere molto rialzata e “scavata”, in quanto preposta ad accogliere gli ammortizzatori e l’attacco dei triangoli inferiori.

In tempi ancor più recenti, è stata la Dallara a rispolverare il pull-rod anteriore, per la sua monoposto Indycar, ancora in uso. Muso assai rastremato nella zona superiore (quasi orizzonatale!), più “gonfio” nella parte inferiore, rigonfiamento in corrispondenza di strumentazione, volante e mani del pilota. Ma ancor prima della Red Bull RB5 del 2009 è stata la francese Mygale ad installare un pull-rod al posteriore per le sue vetture di Formula 3.

Foto I - di: Paolo Pellegrini

Foto I - di: Paolo Pellegrini

Qui, nella foto I, è apprezzabile il pull-rod posteriore sulla Mygale M-09 gestita dalla scuderia italiana Alan Racing e condotta con risultati magnifici, nella stagione 2009 della Formula 3 italiana, dal messicano Pablo Sánchez López. Come è possibile ammirare, il pull-rod consente di disegnare una aerodinamica assai rastremata e “libera” nella zona superiore, ma senza mangiare spazio all’estrattore, dagli sbalzi identici a quelli delle Dallara, le quali adottano un push-rod anche al posteriore.

È per tale motivo che Newey, per le sue Red Bull RB5 e RB6, ha optato per un pull-rod posteriore: aerodinamica più pulita, flusso d’aria meno perturbato diretto alla base dell’alettone posteriore, fiancate più basse in corrispondenza del retrotreno e Coca Cola più rastremata, baricentro più basso. Il tutto, senza intaccare l’efficienza del fondo vettura e dell’estrattore.

Sulle attuali vetture di Formula 1, adottare un pull-rod anteriore sarebbe ormai operazione pressochè impossibile da realizzare. I musi, infatti, sono troppo alti (addirittura in salita!) e troppo scavati inferiormente per poter accogliere i gruppi molla\barra di torsione-ammortizzatore. Non a caso, affinchè si liberasse ulteriormente la zona inferiore del muso per accoglirere anche eventuali appendici aerodinamiche e deviatori di flusso, è stata eliminata la chiglia centrale quale attacco per i triangoli inferiori delle sospensioni. Questi ultimi, pertanto, sono vincolati direttamente alla scocca: è per tale ragione che i triangoli si presentano orientati verso il basso. Non solo: il tirante, inoltre, sarebbe praticamente orizzontale (anzi, più simile ad un puntone push-rod!), quindi inefficace e sottoposto a stress abnormi, più di quanto non accada già nei “normali” pull-rod rispetto al puntone push-rod, il quale grazie alla sua marcata inclinazione, è in grado di sopportare maggiori sollecitazioni.

Posteriormente, invece, essendoci maggior spazio, è possibile sbizzarrisrsi: push-rod e pull-rod, ma anche posizionamenti dei gruppi molla\barra di torsione-ammortizzatore molto diversificati ed originali.

Peraltro, la Red Bull RB6 adotta geometrie molto estreme in fatto di sospensioni. Ad esempio, il puntone push-rod anteriore ancorato non alla estremità del triangolo inferiore, bensì direttamente al portamozzo. Soluzione che, unita ad altre “trovate” di Newey (pinze freno coricate orizzontalmente in basso, etc.) fa sì che in questa zona si concentrino forze e sollecitazioni assai rilevanti.

In definitiva, è meglio il push-rod o il pull-rod? Non esiste una risposta esatta e definitiva. Entrambe le tipologie sono affidabili, funzionali, redditizie, equivalenti. Come spesso accade, la scelta dell’uno o dell’altro schema dipende solo ed eslusivamente dalla volontà e dalle valutazioni del progettista. E, come spesso accade quando si parla di tecnica dell’auto, non esistono dogmi, ma solo alternative.

Scritto da: Paolo Pellegrini
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21 Commenti

  1. Preferisco di gran lunga questo tipo di articoli, sarà che sono un appassionato di tecnica.
    Davvero interessante la carrellata storica (anche se molto breve..non si può pretendere di più) dell’evoluzione del sistema sospensivo.
    E’ chiaro che non esiste un sistemo sospensivo migliore in assoluto, ma ovviamente bisogna trovare la soluzione migliore, che meglio si adatti alla filosofia del progetto.
    Certo che la Ferrari 641/642 degli anni 1989/90 era davvero fantastica!!! Ogni volta che la vedo è sempre un piacere!!

    • Concordo su quanto dici

      • Sarebbe bello se la redazione proponesse a “puntate” tutta l’evoluzione tecnica della formula uno
        partendo dagli albori, focalizzandosi magari sulle soluzioni che più hanno fatto scuola e corredandole con immagini dell’epoca.

  2. QUESTI SONO ARTICOLIIIIIIIIIIII

  3. Meglio il push-rod o il pull-rod?
    Un progettista all’inizio di un nouvo progetto va in cerca a delle soluzioni aerodinamiche innovative o alternative per dare maggiore carico alla vettira,eventualmente sceglie quali delle due adottare senza compromettere troppo lo studio aerodinamico,purtroppo,l’aerodinamica per quanto sia una materia bellissima è entrata troppo di nelle gare automobilistiche e alla domanda “Meglio il push-rod o il pull-rod?” si puo solo rispondere dipende dall’aerodinamica.

    Per fermare questo fenomeno sarebbe sufficente che alla fine delle gare si valutasse quanta benzina resta nei serbatoi delle vetture ed assegnare dei punti,in questo modo oltre che andare forte si deve anche consumare poco così da spostare la ricerca aerodinamica in diverse direzioni.

  4. Ok questo è quello che chiedo ad un blog di F1.
    Spero che continuiate a fare di questi articoli, per il resto c’è Novella 2000

  5. l ho apprezzato molto, ma con una certa vergogna non posso negare la difficolta nel seguirlo, e ancor di piu, mi cheido dove mai potranno portarci le eventuali nuove soluzioni, mi sorge un dubbio, le sospensioni attive usate dalla williams negli anni ottanta erano un esasperazione di push pull-rod o una cosa diversa e non collegata?

    • Provo a spiegarti (se mi riesce).
      Il sistema Push-rod o pull-rod riguarda la “geometria” della sospensione, cioè come sono disposti geometricamente i braccetti che collegano i portamozzi (su cui sono montate le ruote) al telaio della vettura e il “puntone” della sospensione che trasmette il movimento verticale della ruota all’ammortizzatore(costituito da molla e ammortizzatore vero e proprio).
      Il push-rod come dice la parola significa asta che spinge, quindi in questo sistema il puntone trasmette all’ammortizzatore il movimento verticale della ruota tramite spinta;
      Mentre il pull-rod, che significa asta che tira o tirante, il movimento è opposto, cioè trasmette il “carico” all’ammortizzatore tramite “trazione”.
      L’effetto visivo nei due casi si manifesta con un’asta inclinata dall’alto verso il basso partendo dall’asse della vettura e procedendo verso le ruote nel caso dei push-rod (basta vedere tutte le sospensioni delle F1 di oggi), mentre l’inclinazione dell’asta è contraria nel caso delle pull-rod, cioè procedendo dall’asse della vettura e arrivando alle ruote l’asta “sale” (basta guardare il retrotreno delle Red Bull).
      Riguardo le sospensioni attive, questo è un sistema che riguarda l’ammortizzatore vero e proprio (e non i bracci).
      Infatti l’ammortizzatore ha la funzione di smorzare le oscillazioni e vibrazioni dell’automobile, tramite un pistoncino inserito in un cilindretto riempito di solito da olio. Il pistoncino collegato al sistema sospensivo tramite il “puntone” smorza il movimento in quanto incontra attrito da parte dell’olio contenuto nel cilindretto, e quindi, si evita che la macchina si metta a “ondeggiare”.
      Le sospensioni attive “agivano” proprio su questo attrito aumentandolo o diminuendolo rendendo la vettura più “rigida”, quando si trattava di affrontare una curva, o più “morbida” nel caso di salita su un cordolo, il tutto gestito ovviamente dall’elettronica (sistema attivo).
      Ovviamente intuirai sicuramente il grande vantaggio che porta questo sistema, ed infatti le williams per due anni hanno stradominato (soprattutto il primo anno con Mansel).
      Spero di essere stato chiaro, cmq per qualsiasi dubbio non esitare a farmi altre domande.
      saluti

      • ti ringrazio molto. a presto

  6. Si dovrebbe ormai sapere che ovunque non esiste MAI un meglio…. tanto meno in FORMULA UNO:
    Tutto DIPENDE… una F1 viene pensata in funzione di certe scelte … se si desidera una vettura velocissima in prova e con assetti estremi o dolce in gara, con un “innato” carico aerodinamico oppure con una sorprendente efficienza aerodinamica in quanto a bassa resistenza… poi attorno al “carattere” della vettura vengono decise delle scelte tecniche quali sospensioni, sterzo, alettoni, etc etc. Paradossalmente Adrian, con l’evento del double decker è stato spiazzato, aveva scelto il pull-rod per abbassare e centrare le masse e ha DOVUTO mantenere tali sospensioni per non rifare completamente il cambio. Il GENIO di un GENIO stà nel far di una necessità … virtù vincente.
    Avesse potuto RB oggi avrebbe le “tradizionali” push e nessuno starebbe qui a parlare di questo… che è un modo di non parlare della “flessibilità” generale della vettura vera arma vincente in casa reb-bull.

  7. pensare di vincere il mondiale con una macchina forte, facendo qualche podio magari con un aiutino da parte di Massa…non è ragionare da campione..la Ferrari merita molto di meno..

  8. Complimenti per l’articolo !
    Riflessione riferita alla Ferrari: visto e considerato che non se ne parla nemmeno di portare Adrian Newey alla rossa e considerando che i vari Harvey Postlethwaite, Jean-Claude Migeot, John Barnard, Gustav Brunner e scusate se ne ometto qualcuno, hanno già lavorato per la Ferrari, che ne direste di richiamare in F1 un certo Gordon Murray che forse è stato il papà del push-rod e del pull-rod ? ;-)

  9. davvero un bellissimo articolo che ci illumina sulle sofisticate viedella tecnica che ha fatto la storia della formula uno, invito con grande stima la redazione a continuare con questa politica di informazione, sicuramente più piacevole e più interessante delle crocifissioni alla Ferrari..come in un articolo precedente che si metteva alla gogna la Ferrari per aver nella sua storia di formula uno alzato polemiche su alcuni episodi che si erano sviluppati nella sua carriera, senza però scrivere le malefatte degli altri team, leggendo quell’articolo ho pensato che si stava colpevolizzando un team come nello stesso modo ANNOZERO di Santoro mette a giudizio, senza avere titoli, Silvio Berlusconi, quella è politica sporca, noi siamo persone intelligenti che a certe cose non piace stare, per questo, vi invito caldamente a informarci sulla tecnica, sulle statistiche, su gli articoli inerenti alla formula uno e non su pezzi scritti come se si fosse nelle vesti del gran Giudice.
    Con stima Raffaele.

    • ottimo! ti nomino “paladino della giustizia!” ahahah…

      • sicuramente delle tue nomine non me ne può fregar di meno.
        tu sei uno di quelli che supportano articoli minatori e tendenziosi, senza guardarsi intorno….sii realista!
        ridicolo!

  10. Parlando di sospensioni e di tecniche di F1 mi piacerebbe vedere come è fatto al suo interno un airscope,un particolare interessante e semplice….(?)

  11. 9′09′90

  12. L’evoluzione tecnica della F1 a puntate su Circus F1 è meglio di un invito a nozze per Paolo Pellegrini.
    Però ci vuole tempo. Mai dire mai.

  13. su un altro portale ho letto che adrian newey ha avuto un incidente mentre partecipava a una gara di turismo inglese… ed è stato portato in ospedale per accertamenti, a voi risulta qlcs ? correva su una ginetta g50

    • confermo è scritto pure sulla gazzetta, cmq nulla di grave.

  14. Come la mettiamo con questa F2012?

    “Sulle attuali vetture di Formula 1, adottare un pull-rod anteriore sarebbe ormai operazione pressochè impossibile da realizzare. I musi, infatti, sono troppo alti (addirittura in salita!) e troppo scavati inferiormente per poter accogliere i gruppi molla\barra di torsione-ammortizzatore”