La convergenza delle gomme nel motorsport e su Assetto Corsa Competizione

Introduzione

La convergenza è uno degli angoli caratteristici per l’assetto geometrico di una vettura insieme alla campanatura e all’incidenza. Si tratta dell’inclinazione conferita alle ruote di uno stesso asse rispetto al piano di mezzeria longitudinale del veicolo. In pratica le ruote non sono perfettamente parallele fra loro, sebbene si tratti di una inclinazione angolare minima, non riscontrabile a occhio. Nell’immagine sotto è rappresentata la tipica impostazione della convergenza di un’auto da corsa, classe GT, a trazione posteriore.

La convergenza risulta positiva (+) quando la parte anteriore delle ruote è inclinata verso l’interno dalla vettura (in inglese si dice “toe in”). Viceversa, se le ruote risultano inclinate verso l’esterno la convergenza è negativa (-) ed è detta anche divergenza (“toe out”). La GIF seguente mostra la modifica dell’angolo di convergenza da una vista dall’alto.

A cosa serve la convergenza?

Le ruote generano un momento di forza, grazie al quale ognuna di esse cerca di “tirare” la vettura nella propria direzione. Questa situazione è apparentemente stabile, poiché le forze prodotte sui due lati dell’auto si annullano a vicenda. Tuttavia, se una ruota entra in una buca, l’altra ruota acquista una maggiore trazione, da cui consegue una perdita di stabilità. Le ruote tendono a sterzare per conto loro, senza alcun input sul volante da parte del guidatore, e l’auto inizia a sbandare e richiede ripetute correzioni della traiettoria. Questo fenomeno è incicato nei paesi anglosassoni con il termine “bumpsteer”.

Per evitare l’esigenza di costanti azioni sullo sterzo, generalmente è sufficiente indirizzare leggermente le due ruote verso l’interno. Le ruote continueranno a creare le forze opposte, ma il sistema sarà stabile. Questo sistema, agendo su tutti gli elementi delle sospensioni e sugli pneumatici, influisce positivamente sulla guida della vettura. Ha anche i suoi svantaggi: causa un leggero sottosterzo in curva.

Ricorda: la convergenza impostata in condizioni statiche è soggetta a più o meno piccole variazioni quando si passa alle condizioni dinamiche (veicolo in movimento) e cioè al variare della corsa delle sospensioni, al variare dell’angolo di sterzo durante i cambi di direzione (effetto Ackermann), per effetto della coppia motrice applicata alle ruote (sulle ruote non motrici invece l’attrito degli pneumatici sull’asfato tende ad “aprire” la convergenza; ciò significa, ad esempio, che se in un’auto a trazione posteriore all’avantreno è impostata una convergenza negativa, durante la marcia questa tenderà ad amplificarsi), ecc…

La convergenza delle ruote negli sport motoristici

La regolazione di fabbrica della convergenza è un compromesso che tiene conto della sicurezza della vettura negli spostamenti su superfici diverse. Qual è invece la geometria del sistema di guida negli sport motoristici?

Nelle gare GT, dove dominano le vetture a trazione posteriore, spesso è adottata una geometria delle ruote anteriori divergente. Inoltre, si imposta una leggera convergenza sulle ruote posteriori.

Diversa è la situazione nei rally, dove la geometria delle ruote nell’auto è adattata alle diverse condizioni del fondo. Su superfici asfaltate e lisce, con curve ampie e veloci, la convergenza sull’asse anteriore è fatta su valori positivi, mentre l’asse posteriore è regolato al cosiddetto zero. Gli assi anteriore e posteriore sono regolati in divergenza sulle superfici morbide con ghiaia, dove la vettura non viaggia quasi mai in modo lineare. Grazie a ciò, si ottiene una reazione immediata ai movimenti del volante, a scapito tuttavia del comfort di marcia su rettilineo.

La convergenza delle ruote su Assetto Corsa Competizione

Nella schermata di ACC per la messa a punto dei pneumatici, il parametro di input “toe”, in italiano “convergenza”, è strettamente correlato ad un valore di offset (denominato “toeOutLinear” all’interno del file json del setup) attraverso il quale, analogamente a quanto avviene nella pratica comune, si ottiene il valore di convergenza effettivo (desiderato). Come chiarito da Kunos Simulazioni (pankykapus) sul forum di ACC:

il valore di convergenza impostato nella schermata del setup dei pneumatici è quello reale che si ottiene quando l’auto è ferma in garage (quindi su una superficie piana e in condizioni statiche); quando l’auto è in movimento il valore della convergenza cambia leggermente con la compressione e l’estensione della sospensione in curva o in frenata e su una superficie sconnessa ciò può persino dare origine a fenomeni di “bumpsteer”;
la relazione tra il valore di offset e quello effettivo della convergenza dipende dalla geometria del braccio dello sterzo (steering arm) e dalla sua posizione rispetto al mozzo della ruota (wheel hub).

Nell’immagine sotto invece è illustrata la modalità di intervento sull’accoppiata tirante (steering tie rod) – snodo sferico (track rod end) per la regolazione della convergenza nelle auto reali e, in particolare, nella Lotus Elise (la regolazione indicata dalla freccia rossa rappresenta il “toeOutLinear” contenuto nel file json del setup in ACC), dotata di sospensioni a doppio braccio oscillante.

Nella seguente figura è possibile osservare in dettaglio il collegamento del tirante con lo snodo sferico.

Su Assetto Corsa Competizione, così come nelle auto reali, la regolazione della convergenza può aiutare a migliorare le caratteristiche di manovrabilità dell’auto.

Avere una convergenza positiva (toe in) sulle ruote anteriori conferirà all’auto maggiore stabilità in entrata di curva, ma può causare più sottosterzo. La convergenza positiva sulle ruote posteriori contribuirà ad aumentare la stabilità complessiva dell’auto.

L’angolo di convergenza negativo all’anteriore renderà l’auto più reattiva agli input dello sterzo, ma può comportare un maggiore sovrasterzo. Sulle ruote posteriori, la convergenza negativa (toe out) renderà l’auto instabile e generalmente non è consigliata in nessuna circostanza.

N.B. Kunos ha precisato (vedi qui) che in ACC, sulla schermata per il setup dei pneumatici, l’unità di misura degli angoli è decimale; pertanto, ad esempio, una convergenza di 0,4 gradi decimali corrisponde a 0° 24′ 0″ sessagesimali (0 gradi, 24 minuti e zero secondi). Per la conversione da gradi decimali a gradi sessagesimali clicca qui.

Di seguito sono elencate le modifiche da apportare all’angolo di convergenza per la risoluzione dei principali problemi di maneggevolezza dell’auto e usura delle gomme.

Sovrasterzo

ingresso curva: ridurre la convergenza negativa (toe out) all’anteriore;
percorrenza curva: ridurre la convergenza negativa (toe out) all’anteriore;
uscita curva: incrementare la convergenza positiva (toe in) al posteriore.

Sottosterzo

ingresso curva: aumenta la convergenza negativa (toe out) all’anteriore;
percorrenza curva: aumenta la convergenza negativa (toe out) all’anteriore;
uscita curva: diminuire la convergenza positiva (toe in) al posteriore.

Scarsa velocità di punta

ridurre l’angolo di convergenza, all’anteriore e al posteriore, avvicinandosi allo zero.

Surriscaldamento e/o eccessivo degrado gomme

ridurre l’angolo di convergenza, all’anteriore e al posteriore, avvicinandosi allo zero.

Link utili

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