Convergenza, divergenza, angolo di spinta e simmetrie di sterzata a cura di Massimo Cassano
Dopo gli articoli sulla campanatura e l’ inclinazione dell’angolo fuso ,pubblichiamo di seguito la terza ed ultima parte di un approfondimento tecnico sugli angoli caratteristici delle ruote, estrapolato dal libro “Pneumatici e assetto ruote” di Massimo Cassano, edito da Hoepli. Il tema è di grande interesse per i gommisti e in questo articolo verranno trattati: convergenza, divergenza, angolo di spinta e simmetrie di sterzata.
La convergenza (Toe in)
La convergenza è l’angolo orizzontale delle ruote, osservando il veicolo frontalmente. Viene misurata rispetto al piano longitudinale del veicolo. Vi è in pratica una chiusura delle ruote se esiste una convergenza (es. +1,0 mm), un’apertura delle ruote se esiste una divergenza (es. –1,0 mm), un perfetto parallelismo se non esiste un’apertura, né una chiusura. In questo caso vi è un valore nullo, cioè una convergenza uguale a zero (es. 0,0 mm). L’angolo di convergenza è il più importante per quanto concerne il corretto consumo degli pneumatici, sia anteriori che posteriori, pertanto, per quanto semplice sia la sua procedura di regolazione, necessita sempre di una particolare attenzione in fase di manutenzione. Esso è fortemente soggetto a possibili variazioni durante il moto dinamico del veicolo. Le alterazioni sono essenzialmente dovute alle resistenze offerte dalla strada, all’elasticità e ai cinematismi delle sospensioni, alle coppie motrici e frenanti, che sull’asse anteriore sono molto efficaci. Anche i giochi eccessivi dei componenti meccanici dell’avantreno (bracci, snodi, scatola sterzo) influiscono notevolmente sui valori di quest’angolo e pertanto devono essere preventivamente appurati ed eliminati. Solitamente una convergenza nulla, cioè di zero millimetri risulta sempre efficace per qualsiasi autoveicolo, sia in termini di usura degli pneumatici, sia in termini di direzionalità e stabilità del veicolo. Tuttavia le tolleranze fornite dai costruttori sono abbastanza ampie, per cui è il tecnico gommista o l’autoriparatore che deve saper valutare in fase pratica quale valore sia più giusto per una determinata autovettura. In particolar modo si deve tenere conto anche della tipologia del veicolo, della sua potenza e cilindrata, del tipo di sospensione meccanica adottata, del lavoro che deve svolgere l’autoveicolo e dell’eventuale carico in esso contenuto. L’angolo di convergenza raramente genera disturbi di guida eccessivi, soprattutto se è variata di 1,0 o 2,0 millimetri. L’unico modo per riscontrarla è la frequente ispezione visiva dello stato di usura degli pneumatici o comunque un controllo periodico con un banco prova da un gommista specializzato. Le anomalie di tiraggio del veicolo sono principalmente attribuibili alla presenza di tensioni anomale o forze laterali degli pneumatici a struttura radiale e quindi raramente generate dall’angolo di convergenza errato, a meno che non vi sia una delle due ruote anteriori molto aperta, cioè in divergenza (Toe out) di 4,0-5,0 millimetri, tanto da creare una traslazione della stessa dal suo piano centrale. La ruota eccessivamente aperta tende ad uscire, specialmente alle alte velocità, dal suo asse di simmetria, anche se è ben vincolata ad un gruppo meccanico (bracci della sospensione) ed alla flangia del mozzo. Ma tutto ciò comporterebbe anche e comunque una inefficiente tenuta di strada ed uno sbandamento consistente del veicolo, tanto da indurre l’automobilista ad una pronta verifica in officina. La convergenza è presente sia sugli assali anteriori che posteriori, ed è costituita dalle semiconvergenze alfa e beta di ogni singola ruota (come in figura) e dalle convergenze totali. In pratica sull’asse anteriore, la somma algebrica delle semiconvergenze di destra e di sinistra formano la convergenza totale.
Angolo di spinta posteriore
Analoga cosa dicasi per l’asse posteriore. Su quest’ultimo, se le semiconvergenze non sono uguali fra loro, ma risultano differenti e soprattutto di segno opposto, viene a generarsi il cosiddetto angolo di spinta. In pratica le ruote posteriori non sono perfettamente allineate con quelle anteriori (parallelismo incorretto degli assi) e costringono il veicolo a marciare su una direzione assunta e determinata proprio dall’assale posteriore (asse di spinta). L’angolo di spinta è pertanto l’angolo formato dall’asse di spinta con la linea di mezzeria passante per il centro del veicolo. La linea di mezzeria può essere denominata anche asse geometrico o linea direzionale. Per quanto concerne i disturbi di guida derivanti da un elevato angolo di spinta, il cui valore normale non deve essere superiore ai 0°15’, si possono verificare sbandamenti del posteriore, irregolarità di usura dei pneumatici, andamento diagonale del veicolo, sterzo decentrato anche in presenza di un corretto parallelismo anteriore. L’angolo di spinta è correggibile solo se l’assale sospensivo permette la regolazione delle semiconvergenze posteriori. Se ciò non può essere effettuato, ed in presenza di un assale rigido non regolabile, l’unico modo per centrare il volante è l’applicazione del principio dell’asse di spinta. Questo consiste, ed è effettuabile solo in presenza di lievi scostamenti (es. 0°10’), nella regolazione delle semiconvergenze anteriori in funzione proprio della variazione posteriore. In termini pratici se la ruota posteriore sinistra è aperta di 1,0 millimetro e la ruota posteriore destra è chiusa di 1,0 millimetro, altrettanti valori devono essere impostati sull’anteriore. E’ evidente che se lo scostamento del posteriore è notevole (es. 0°40’), bisogna andare a ricercare eventuali deformazioni degli organi meccanici interessati, primo fra i quali l’assale rigido, i bracci trasversali, i mozzi, gli ammortizzatori ed i vari punti di attacco alla scocca di questi componenti.
A titolo informativo, si ricorda che la convergenza va regolata, dove esistono punti di rettifica, sempre prima all’asse posteriore e che l’unità di misura è il millimetro, essendo una frazione di angolo molto piccola e quindi difficilmente interpretabile in termini diagnostici se viene misurata in gradi angolari e minuti primi. Sull’asse anteriore di qualsiasi autoveicolo, la convergenza o la divergenza sono sempre regolabili. Quando i due tiranti di regolazione della convergenza hanno uguale lunghezza e simmetria e lo sterzo è ben allineato si ottiene un perfetto angolo di sterzata sui due lati del veicolo. Quest’ultimo, quando compie le sterzate per curvare genera delle angolazioni denominate anche divergenze in curva. Questo parametro è misurabile soltanto a 20 gradi e con l’ausilio di un banco prova computerizzato dotato di piastre oscillanti elettroniche. Effettuando una sterzata interna al veicolo ed una esterna al veicolo, si possono diagnosticare eventuali deformazioni ad una barra di accoppiamento o braccetto dello sterzo e nello stesso tempo appurare se il veicolo ha una differenza anomala degli angoli di sterzata. Il valore massimo incrociato tra le due ruote anteriori non deve essere superiore a 2-3 gradi.
Angolo di spinta, causato dalla ruota posteriore sinistra aperta, che produce un asse di spinta diverso da zero. Tale linea di forza spinge il veicolo in diagonale, creando problemi di tenuta di strada al posteriore, tiraggio in rettilineo, anche in presenza di una corretta convergenza anteriore, sovrasterzo e sterzo decentrato. Se l’asse posteriore non è regolabile tramite le semiconvergenze, allora occorre sostituire il ponte fisso a l’assale rigido, a seconda dello schema sospensivo del veicolo.
Divergenza in curva o toe out on turns
Se le semiconvergenze anteriori non sono uguali, si crea un differente angolo di sterzata del veicolo, sia a destra che a sinistra, pertanto si causano problematiche nella sterzatura, soprattutto in curva.
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