Rudolf Ackerman - Questo sconosciuto

Cosa vorrà dire minolli con questo titolo !!!
Beh Tutti ne parlano nel nostro mondo ma si trova poco sul suo conto, tecnico tedesco vissuto nel 1800
Un po’ di tempo fa ho avuto una discussione con acquirente su un modello posto all’asta.
Il pomo della discordia era relativo al fatto che avevo inserito una foto con le ruote anteriori sterzate e per tanto mi veniva contestato che il modello aveva qualcosa che non andasse alias(i braccetti anteriori rovinati) in quanto le ruote avevano un angolo di sterzata diversa quella interna era più sterzata di quella esterna.
BEH!!!!! Mi sono reso conto che un po’ di teoria degli autoveicoli in genere che poi trovano l’applicazione sui nostri modelli è necessaria………. naturalmente non vorrei essere frainteso nell’esporre quanto di seguito, amici modellisti, pertanto prendete ciò che scrivo come una rinfrescata di alcune nozioni a voi note !!!

SISTEMA STERZANTE
Nell’ipotesi che il carico e il peso proprio siano ripartiti in parti uguali sulle quattro ruote, un veicolo sarà in grado di percorrere regolarmente una curva e cioè senza scorrimenti trasversali, se le quattro ruote rotolano senza strisciare.
Questa condizione è soddisfatta quando le ruote percorrono archi di cerchio concentrici.
In tal caso le traiettorie descritte dai centri delle quattro ruote sono archi di circonferenze paralleli e gli assi delle ruote s’incontrano in un punto C che è il centro d’istantanea rotazione del complesso.
Mentre il veicolo percorre la curva, le ruote posseggono un movimento di rotazione attorno al proprio asse e un moto di rivoluzione attorno al centro istantaneo. Evidentemente questo centro, dovendo essere comune agli assi delle ruote, verrà a trovarsi nel punto d’incontro dei prolungamenti degli assali. La distanza del centro istantaneo C dal centro dell’assale posteriore varia in funzione dell’angolo di sterzatura. La convergenza degli assi di rotazione in un unico centro i istantaneo è sempre realizzata quando il veicolo è provvisto di assale anteriore girevole attorno ad un perno centrale o ralla, come accade sui carri a trazione animale e per i rimorchi, che sono muniti di un timone per la direzione ed il traino.



E’ chiaro che un veicolo con assale girevole non può essere realizzato in quanto provocherebbe una insufficiente stabilità dello stesso nelle curve strette perché il poligono di appoggio delle ruote si restringe aumentando l’angolo di sterzatura fino al ribaltamento.
Tali problematiche si eliminano impiegando un assale rigido fisso, ciò comporta però che tale palo dovrà essere composto da supporti per i fuselli delle ruote sterzanti. Anche nel caso dell’assale fisso, per evitare scorrimenti e sbandamenti del veicolo in curva, gli assi di rotazione delle quattro ruote debbono convergere, durante la sterzatura, in un unico centro istantaneo di rotazione. Ciò non avviene se le ruote anteriori deviano dello stesso angolo, perché in tal caso gli assi dei rispettivi fuselli incontrano l’asse delle ruote posteriori in due punti distinti C1 e C2.
Il Sistema possiede dunque due centri di rotazione e per questo si verifica uno scorrimento laterale e pertanto il veicolo sbanderà.



ALLORA A QUESTO PUNTO QUALE SARA’ LA SOLUZIONE ?????

La soluzione del problema sta in questa definizione :
Affinché gli assi di rotazione delle quattro ruote s’incontrino in un unico punto è necessario che le ruote direttrici siano sterzate di angoli diversi. Come dimostra la figura che segue, l’angolo di sterzatura della ruota interna deve essere maggiore di quello della ruota esterna Alfa>Beta. In questo caso le traiettorie percorse dai baricentri delle ruote sono circonferenze concentriche e il veicolo si dice a volta corretta.



Chi risolse il problema ?!?!?!?!?!
UN PO’ DI STORIA NON FA’ MALE………….

La soluzione viene attribuita al tecnico tedesco Rudolf Ackerman che nel 1810 inventò un sistema dello sterzo a quadrilatero articolato nonchè un veicolo con un sistema a quattro ruote sterzanti, ma non è il solo a cui viene attribuita la soluzione, nel 1878 il tecnico Francese Jeantaud approda ad una soluzione approssimata del problema sempre con un sistema a quadrilatero articolato.

In sostanza : Per permettere alle ruote anteriori di spostarsi in base al principio di Ackermann, i bracci dello sterzo delle ruote anteriori sono inclinati in modo che due rette immaginarie passanti per essi si incontrino al centro dell'assale posteriore.



PER I PIU’ ESPERTI !?!?!?!

Mi sono permesso (come per i disegni sopra riportati), grazie all’utilizzo di sofisticatissimi programmi (Autocad) di riprodurre il quadrilatero di Jeantaud e mostrarvene il funzionamento e quindi l’applicazione pratica dell’angolo di Ackerman. La figura seguente ne mostra il sistema ed il funzionamento durante la sterzata.



Allorché la ruota interna Ri viene sterzata dell’angolo alfa, la levetta B D, ruotando attorno al perno B si sposta in B E , provocando , tramite la barra di accoppiamento, la rotazione della levetta A F che viene spostata in A G deviando la ruota esterna Re di un angolo beta. Risulta evidente dalla figura che l’angolo beta di cui è stata derivata la ruota è minore dell’angolo di deviazione della ruota interna.
Questo accade nelle macchine reali, vediamo invece gli automodelli.
Gli automodelli RC utilizzano il salvaservo per comandare le ruote, il salvaservo normalmente collega attraverso l’asta utilizzata anche per la convergenza il mozzo. Ci sono due sistemi almeno da me visti, uno porta due salvaservi collegati tra loro, l’altro porta il salvaservo su colonnina centrale. Beh, se vi soffermate ad osservare indistintamente il movimento di entrambi noterete che il sistema sterzante si basa sul quadrilatero di Jeantaud naturalmente con qualche esemplificazione.
Si nota che le aste di convergenza sono collegate in entrambi i casi su due punti diversi, la distanza tra questi punti permette l’effetto Ackerman e gli stessi rappresentano il segmento F D del quadrilatero.


EFFETTI COLLATERALI: Naturalmente sulle ruote sterzanti e quindi sull’avantreno non esiste solo l’Ackerman, ci sono la convergenza e il caster (angolo del mozzo), questo implica che sul sistema ruote anteriori ci sono più fenomeni che interagiscono pertanto bisogna sempre fare i conti con un principio semplice quello della sovrapposizione degli effetti. Spero che ora non si osservi un auto con ruote sterzate pensando che abbia un difetto perché la ruota interna è più sterzata di quella esterna.
Minolli