Tecnica | Tutto quello che bisogna sapere sull’angolo di Ackermann nel kart

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Tecnica

L’ANGOLO DI ACKERMANN

Carlo Forni

27 Giugno 2017

Lo sterzo del kart è ben più complesso di un semplice sistema per girare le ruote anteriori in percorrenza di curva. Il suo funzionamento sfrutta il sistema di Ackermann: una rivoluzionaria soluzione, inventata e brevettata nel 1817, per ottimizzare l’orientamento degli pneumatici anteriori e, di conseguenza, la percorrenza in curva

COS'È

COME FUNZIONA

IN PRATICA

Il punto di partenza per spiegare cosa sia l’angolo di Ackermann è un dato evidente: durante la percorrenza di una curva, la ruota anteriore esterna disegna una traiettoria più ampia (ovvero, una curva più larga), rispetto alla ruota interna (che percorre una curva più stretta). Si deve considerare, inoltre, che il kart che gira deve avere un centro di rotazione intorno al quale farlo e intorno al quale le stesse ruote anteriori possano girare.
Ciò premesso, risulta evidente che, se le ruote anteriori fossero perfettamente parallele durante la percorrenza di curva, non si creerebbe alcun centro di rotazione, in quanto gli assi delle ruote rimarrebbero paralleli e senza un punto comune di rotazione (quello che si avrebbe dall’intersezione dei due assi delle ruote). In questo modo, le ruote anteriori slitterebbero, generando frizione tra battistrada e asfalto,

usura delle gomme e perdita di prestazioni.
L’angolo di Ackermann serve proprio a compensare la diversa linea percorsa dalle ruote anteriori lungo la traiettoria in curva ed evitare tutto questo. Come? facendo sì che al girare del volante le ruote anteriori sterzino in modo non lineare. Così facendo si crea un punto teorico (“teorico” perché, con lo slittamento comunque presente del kart sulle 4 ruote, il punto in realtà varia) in cui i 2 assi delle ruote anteriori e l’asse dell’assale posteriore si intersecano.
Poiché, tra l’altro, in percorrenza di curva le geometrie dello sterzo del kart, grazie all’angolo di caster, fanno abbassare la ruota anteriore interna e sollevare quella anteriore esterna, con trasferimento di gran parte del carico all’avantreno, il grip all’anteriore viene accentuato e la linea di percorrenza delle ruote risulta ancora più decisivo.

L’ANGOLO DI ACKERMANN PERMETTE DI AVERE UN CENTRO DI ROTAZIONE TEORICO COMUNE PER ENTRAMBE LE RUOTE ANTERIORI

Tiranti dello sterzo, fuselli e piantone: sono questi gli elementi che determinano l’angolo di Ackermann

COS'È

COME FUNZIONA

IN PRATICA

ANGOLO DI ACKERMANN RUOTE PARALLELE STERZATA NON LINEARE FUSELLI E PIANTONE

ANGOLO DI ACKERMANN

RUOTE PARALLELE

Se le ruote rimanessero parallele durante la percorrenza di curva, si formerebbero due centri di rotazione che porterebbero il kart a sbandare, facendo slittare e sfregare le ruote anteriori sull’asfalto.

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STERZATA NON LINEARE

Il sistema di Ackermann permette di sterzare le ruote anteriori di angoli differenti. In questo modo si crea un solo centro di rotazione, che coincide con il punto comune fra i due assi delle ruote anteriori e l’asse dell’assale posteriore

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FUSELLI E PIANTONE

I diversi attacchi sul fusello e sulla piastra del piantone permettono di variare velocemente la convergenza e l’angolo di Ackermann

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I diversi attacchi sul fusello e sulla piastra del piantone permettono di variare velocemente la convergenza e l’angolo di Ackermann

Per far sì che l’angolo di Ackermann sia diverso da zero e, quindi, le ruote anteriori sterzino in maniera non lineare, i fuselli anteriori vengono realizzati con un braccetto orientato verso l’interno del telaio, alle cui estremità si trovano i fori a cui si agganciano i braccetti dello sterzo. In questo modo, si realizza un sistema in cui la distanza fra gli assi di rotazione dei fuselli è superiore rispetto a quella tra i punti di attacco dei braccetti dello sterzo con i braccetti dei fuselli stessi. L’angolo così generato è, appunto, l’angolo di Ackermann.

COS'È

COME FUNZIONA

IN PRATICA

Ma questo non basta. Se le cose rimanessero così, infatti, la variazione dei due angoli delle ruote anteriori rispetto all’asse che unisce i fuselli anteriori non avverrebbe in moto ottimale.

Ecco che, allora, per dare maggiore progressione alla variazione dei due angoli di sterzata delle ruote anteriori (ovvero, al valore dell’angolo di Ackermann) man mano che si gira il volante, i braccetti dello sterzo vengono collegati a due diversi punti della piastra del sistema sterzante sul piantone dello sterzo, anziché alla stessa posizione.

Ciò determina la variazione non lineare dell’angolo di sterzata delle ruote anteriori, che si adatteranno al meglio a ogni angolo di sterzata.

Per riuscire ad avere un unico centro teorico di rotazione esistono delle formule che legano la carreggiata anteriore (X), il passo del kart (Y) e i due angoli, alfa e beta, delle due ruote anteriori con l’asse che unisce i fuselli anteriori.

X/Y = cotg (alfa) – cotg (beta)

Va detto, comunque che, se da un lato la soluzione con sistema di Ackermann è semplice ed economica da realizzare, allo stesso tempo tale sistema non garantisce sempre un centro di rotazione teorico perfetto: esiste quasi sempre un disallineamento che non permette la definizione esatta di un punto comune fra i due assi di rotazione delle ruote anteriori e l’asse di rotazione dell’assale posteriore.