Telaio dalla mountainbike tesina

La sospensione posteriore:

Il carro ammortizzato ha un semplice compito: far fronte alle sconnessioni del terreno, e agli urti

che ne derivano e si scaricano sulla ruota posteriore. Urti che non sono solo verticali, ma composti

anche da una componente orizzontale dovuta al movimento in avanti della bici.

Le sconnessioni del terreno non sono l’unico fattore da tenere in considerazione, infatti, anche il

peso del biker si scarica sulla bici, producendo oscillazioni aggiuntive; il biker, quando pedala,

trasmette un’ulteriore oscillazione su entrambe le sospensioni, per la rotazione delle sue gambe che

pesano da sole più dell’intera bici.

È complesso il compito di ogni designer che si appresta a progettare, rivisitare o semplicemente

ottimizzare un determinato schema di sospensione. Le oscillazioni dovute alla pedalata non

potranno mai essere contrastate completamente, proprio per questo motivo nascono i vari sistemi di

smorzamento della pedalata sull’ammortizzatore (come il Propedal) per minimizzarle.

È invece più facile contrastare le forze indotte dalla trasmissione, cioè l’effetto che ha la catena tesa

tra ingranaggio anteriore e posteriore (corona e pignone) sul comportamento del carro

ammortizzato. È chiamato “tiro catena”, il fenomeno che porta all’aumento della distanza tra il

movimento centrale (asse della corona anteriore) e il perno ruota (asse del pignone posteriore)

quando la ruota posteriore assorbe un urto e quindi la sospensione si comprime.

La ruota posteriore disegna un arco, muovendosi sia all’indietro sia verso l’alto, lungo la sua corsa,

con il tiro catena che arriva a contrastare l’azione della sospensione mentre cerca di assorbire una

sconnessione del terreno; questo fenomeno è chiamato “pedal feedback” o “pedal kickback”.

Pure la frenata ha conseguenze dannose sulla sospensione posteriore. Ci sono schemi che tendono a

irrigidirsi in frenata più di altri, con il fenomeno che diventa più avvertibile su mtb full a lunga

escursione. Quando la ruota posteriore subisce una forte e improvvisa decelerazione, segue le

sconnessioni del terreno con minore facilità e precisione rispetto a una che invece rotola senza alcun

impedimento, come su un asfalto perfettamente liscio. A questo fattore si aggiunge il naturale

trasferimento di carico sull’anteriore della bici ogni volta che si frena; con la ruota posteriore che si

scarica di peso. Le due azioni provocano in qualsiasi veicolo, a due o quattro ruote, una reazione

sfavorevole quando si verificano in contemporanea.

Un elemento fondamentale della sospensione, è il settaggio, con la corretta pressione in relazione al

peso del ciclista, e la corretta manutenzione periodica. 3

Quadrilatero Horst Link:

Il quadrilatero, con il giunto sul fodero basso, che svincola la ruota posteriore dal fodero e che

prende il nome dall’inventore, Horst Leitner, è fortemente impiegato in ambito ciclistico. Il brevetto

ha più di 20 anni, detenuto da Specialized, che lo chiama FSR.

Nel quadrilatero Horst Link, lo snodo è collocato leggermente avanzato e in basso rispetto al perno

ruota posteriore, il sistema è isolato dalle forze indotte dalla trasmissione e della frenata.

Sotto carico la bici non prova ad accorciare il fodero basso, causando l’ondeggiamento o bobbing,

con la forza della pedalata. Le forze indotte dalla pedalata sono inferiori, rispetto alla maggior parte

degli altri schemi.

Il quadrilatero con giunto Horst è neutrale, lavora bene in ogni condizione, è attivo sotto le forze

indotte dalla pedalata e dalla frenata, sembra quasi perfetto… perché non è utilizzato da tutti?

Perchè bisogna pagare per usarlo (brevetto Specialized FSR); ed è sensibile alle flessioni.

Il problema si può risolvere accorciando i foderi alti e allungando il link che aziona

l’ammortizzatore, come l’interpretazione ICT che è stata brevettata da, Tony Ellsworth. Ma il pivot

collocato sul fodero basso, in una zona soggetta alle forze applicate dal biker sulle pedivelle e

scaricate verso la ruota posteriore, é sottoposta a un alto carico laterale dagli urti e dalla

deformazione della ruota, che porta a una progettazione e realizzazione più accurata rispetto a

sistemi più semplici e meno “attivi”. Resta comunque uno dei sistemi più utilizzati sul mercato.

Sistema utilizzato sulla Norco Range 29er

link Soluzione Ellsworth con link allungato per sopportare

le sollecitazioni di flessione. 4

INGLESE

The bicycle

The bicycle is a human muscle-powered vehicle and it consists of a frame that has two wheels

attached in a perfect alignment one behind the other and equipped with a mechanical system for the

transmission of power to the drive wheel.

Structure and components:

Throughout its long history there were many attempts to introduce changes in the structure of the

bicycle, to improve efficiency in the light of scientific advances (especially biomechanics) or for

design experiments, but nevertheless, the general structure of the bicycle can now be seen

crystallized and is essentially unchanged in all the many types that exist these days.

The bearing element is composed by the frame. Many components are attached to this, wich allow

the functioning of the bycicle. These components can be grouped into a series of systems each

having a specific function.

The steering consisting of the fork that supports the front wheel connected by a pipe tilted forward

to the handlebar, allows to vary the direction of the front wheel which makes possible to take bends.

The fork steering serves as attachment point for the front wheel, while the rear of the frame holds

the rear wheel to which the driver transfers the movement through the transmission, which in many

types of bicycles is associated with a change of speed, comopsed by multiple gears on the rear

wheel, or more rarely by systems of gears contained in the hub of the rear wheel (epicyclic gear). A

free wheel mechanism is normally mounted on the rear wheel, which allows the rear wheel to turn

(in the only direction of travel) independently from the movement of the pedals, allowing the

bicycle to move forward due to inertia.

Most bikes are also equipped with a braking system that usually operates on the disks (but also v-

brakes can be used). The brake commands are normally placed on the handlebar.

There is also a countermovement command, which activates a brake drum generally if the pedals

are rotated in the opposite direction to the movement (only in the single speed bike). The driver

normally travels in a sitting position on a saddle of approximately triangular shape, connected to the

frame by means of a tube sliding within, that allows the height adjustment of the saddle by a clamp.

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TECNOLOGIA

I materiali più utilizzati nel mondo ciclistico per la realizzazione di telai, sono: Alluminio, Acciaio,

Titanio e Carbonio.

Tabella indicativa delle proprietà principali dei materiali descritti.

Non compaiono le fibre di carbonio in quanto, le proprietà di un loro manufatto sono fortemente

direzionali (il valore misurato varia, con la quantità di strati di fibra , nel solido in cui viene

verificata la proprietà fisica).

TABELLA DEI MATERIALI

Materiale E -Nmm2 Rs -N/mm2 Rm -N/mm2 P.Spc. kg/dm3 A%

Acciaio al carbonio 206000 235 360 7,8 8

Acciaio al carbonio Mn 206000 350 500 7,8 10

Acciaio al Cr-Mb 206000 600 900 7,8 12

Acciaio microlegato 206000 820 1250 7,8 12

Acciaio Microlegato-temprato 206000 920 1400 7,8 13

Lega alluminio 70000 350 400 2,7 10

Lega titanio 3Al-2,5V 103000 720 860 4,5 10

Lega titanio 6Al-4V 125000 880 1100 4,5 7

E = modulo elastico; viene misurato in Newton su millimetro quadrato (N/mm2). Definisce la capacità del

materiale di deformarsi, sottoposto ad una forza e tornare nella posizione originaria. Più il valore è elevato e

più il materiale è rigido.

Rs = carico di snervamento; rappresenta il limite, il confine fra le deformazioni elastiche (la capacità del

materiale di ritornare nella posizione precedente la sollecitazione) e quelle plastiche (permanenti).

Rm = carico di rottura; misurato anch’esso in N/mm2.

P.Spec. = peso specifico

A% = allungamento percentuale; definisce quanto un materiale si deforma prima della rottura.

Impiego dell'alluminio:

Le prime applicazioni dell'alluminio nel campo ciclistico si sono sviluppate nei primi anni 80 grazie

ad aziende come Cannondalee Alan, che per prime hanno creduto nelle proprietà delle leghe di

alluminio. L'alluminio è l'elemento più abbondante della crosta terrestre, è estratto attraverso le

rocce di bauxite, per le quali rappresenta il minerale base, tanto che l'industria mondiale

dell'alluminio ne produce ogni anno 10 milioni di tonnellate. Il processo per l'estrazione

dell'alluminio puro è il processo Bayer.

Come succede per l'acciaio, anche per l'alluminio vengono utilizzate nell'ambito ciclistico leghe

speciali, create attraverso l'aggiunta al metallo puro, di percentuali minori di altri elementi, allo

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scopo di modificarne positivamente le proprietà meccaniche. Esistono perciò molti tipi di leghe di

alluminio sul mercato, ognuna con le sue caratteristiche uniche; in genere, a seconda degli elementi

aggiunti, si raggruppano le leghe in classi specifiche.

Classificazione delle leghe d'alluminio:

La classificazione internazionale prevede un sistema di quattro cifre di cui la prima indica il

principale elemento alligante, secondo questo indice:

1XXX Alluminio con purezza minima 99.00%

2XXX Leghe Al-Cu

3XXX Leghe Al-Mn

4XXX Leghe Al-Si

5XXX Leghe Al-Mg

6XXX Leghe Al-Mg-Si

7XXX Leghe Al-Zn

8XXX Leghe Al con altri elementi

9XXX Serie sperimentale

Classe 1000: (Alluminio industrialmente puro - almeno 99%); le leghe di questa serie sono

caratterizzate da eccellente resistenza alla corrosione, conducibilità termica ed elettrica elevate,

buona lavorabilità, caratteristiche meccaniche piuttosto basse. Le caratteristiche meccaniche

possono essere aumentate, entro certi limiti, mediante incrudimento.

Le principali applicazioni comprendono: impianti chimici, corpi riflettenti, scambiatori di calore,

conduttori e condensatori elettrici, applicazioni architettoniche e decorative.

Classe 2000: (nome commerciale Avional); il principale elemento di lega è il Rame. Si tratta di

leghe da trattamento termico (richiedono un trattamento termico per sviluppare i valori meccanici di

utilizzo); dopo il trattamento termico sviluppano caratteristiche meccaniche simili a quelle degli

acciai al carbonio. La loro resistenza alla corrosione è meno elevata di quella di altre leghe di

Alluminio; per questo motivo in applicazioni critiche richiedono opportuni sistemi di protezione.

Vengono utilizzate per parti e strutture che richiedono elevati rapporti resistenza/peso (ruote di

velivoli e mezzi di trasporto terrestre, strutture aeronautiche, sospensioni automobilistiche) per

temperature di impiego fino a circa 150 °C. Sono caratterizzate da eccellente lavorabilità alle

macchine utensili. La classe 2000 è utilizzata per telai più economici, solitamente non per bici da

corsa. 7

Classe 3000: il principale elemento in lega è il Manganese; in generale il vantaggio conferito dal

Manganese è quello di aumentare la resistenza meccanica delle leghe lavorate e di ridurre la

sensibilità alla corrosione intergranulare.

Classe 4000: il principale elemento di lega è il Silicio; la sua importanza è dovuta all’aumento di

fluidità e alla riduzione del coefficiente di dilatazione termica, proprietà molto utile nella tecnologia

dei getti e nelle saldature. La durezza delle particelle di Silicio conferiscono infine una buona

resistenza all’usura.

Classe 5000: (nome commerciale Peraluman); il principale elemento di lega è il Magnesio, che

conferisce proprietà particolari di resistenza alla corrosione, oltre a buona resistenza a caldo ed

ottime capacità di duttilità e lavorabilità; le caratteristiche meccaniche sono in generale inferiori a

quelle delle leghe della serie 2XXX.

Il Magnesio fornisce un’eccellente resistenza alla corrosione e una buona saldabilità: impiegato