Ferrari F1 sospensione f1 Pull rod
Ferrari F1 sospensione f1 Pull rod

F1 – Push-rod vs pull-rod. Ferrari verso lo schema a tirante nel 2025?

F1 Ferrari – Le sospensioni delle auto di Formula 1 sono un elemento cruciale per le prestazioni e la gestione dei flussi aerodinamici. Le due principali configurazioni utilizzate sono le sospensioni pull rod e push rod. In un recente articolo di FormulaPassion si fa riferimento a una intervista di Adrian Newey, nella quale il genio inglese ha spiegato le ragioni che hanno portato Redbull a scegliere una configurazione a tirante nella sospensione anteriore.

f1 news Red Bull Newey pull rod

E interessante dunque andare ad analizzare nel dettaglio le differenze tecniche tra questi due sistemi e il motivo per cui la scelta delle sospensioni in F1 ormai è guidata principalmente dall’aerodinamica e dagli ingombri della vettura. Nel corso degli anni si è spesso parlato anche di un possibile cambiamento della sospensione anteriore della Ferrari. La scuderia di Maranello, infatti, è rimasta fedele al push rod all’anteriore. E allora ci si chiede se il 2025 sarà l’anno del definitivo cambio. Ma andiamo per ordine cerchiamo di capire le caratteristiche tecniche, vantaggi e svantaggi di ciascuna soluzione.

Push Rod

Le sospensioni push rod utilizzano un’asta che parte dal mozzo della ruota e si inclina verso l’alto, collegandosi al telaio. Il puntone spinge verso l’alto contro il telaio quando la ruota si muove verso l’alto, venendo sollecitato in compressione. Da un punto di vista cinematico, il sistema push rod tende a restituire una risposta più lineare rispetto an un pull rod, permettendo un controllo più preciso del movimento delle ruote. Questo sistema è stato tradizionalmente favorito per la facilità di accesso e manutenzione. Inoltre permette di gestire meglio le forze verticali e trasmetterle direttamente al telaio. Il terzo elemento, barre antirollio e barre di torsione sono posizionati nella parte superiore del telaio, alzando quindi il baricentro della vettura.

Pull Rod

Le sospensioni pull rod utilizzano un’asta che parte dal mozzo della ruota e si inclina verso il basso, collegandosi al telaio. Il tirante trasmette le forze verso il basso contro il telaio quando la ruota si muove verso l’alto, venendo sollecitato in trazione. Questo sistema tende ad essere più compatto, consentendo un miglior passaggio del flusso aerodinamico. Il motivo risiede dal fatto che le sollecitazioni prevalentemente a trazione del tirante nello schema pull rod permettono un dimensionamento diverso, risultando in una sezione più snella rispetto al puntone di un push rod. Questa configurazione libera una più ampia area per il passaggio dei flussi aerodinamici, migliorando l’efficienza del veicolo. Inoltre, il design più sottile del tirante pull rod consente una maggiore libertà nella gestione dell’aerodinamica, ottimizzando ulteriormente le prestazioni complessive della vettura. Tuttavia, è importante considerare che, nonostante i vantaggi aerodinamici, il sistema pull rod può presentare delle sfide dal punto di vista cinematico rispetto al push-rod, richiedendo un bilanciamento attento tra efficacia meccanica e gestione dei flussi. Altro aspetto è che il sistema pull-rod permette di ridurre l’altezza del centro di massa, con Il terzo elemento, barre antirollio e barre di torsione sono posizionati nella parte inferiore del telaio. Questa disposizione porta a una maggiore difficoltà di regolazione e di accesso agli elementi della sospensione.

Ferrari F1 2025

Cinematica delle sospensioni

Fino adesso abbiamo analizzato solo le differenze dal punto di vista dell’asta di collegamento. Infatti il cinematismo tra i due concetti può essere simile, in quanto questo dipende dalla geometria e la disposizione dei triangoli della sospensione. Non bisogna però dimenticare che sollecitazioni a trazione nel tirante del pull-rod e a compressione nel puntone del push-rod comportano meccanismi e ampiezze di deformazione differenti. In un sistema pull rod, l’asta è sottoposta a trazione, il che può ridurre la flessibilità, ma potrebbe richiedere materiali più resistenti per evitare deformazioni significative. Al contrario, nel sistema push rod, l’asta lavora principalmente a compressione, permettendo una maggiore robustezza e una risposta più prevedibile sotto carico.

Durante la percorrenza in curva dobbiamo anche vedere come si comporta la monoposto, la sua rigidezza al rollio il jacking della sospensione e il suo recupero di camber. Questi due fattori vengono gestiti cinematicamente attraverso una opportuna disposizione dei bracci.

Per prima cosa è essenziale conoscere l’altezza del centro di rollio perché, quando un’auto affronta una curva, subisce una forza laterale. Con una buona approssimazione, possiamo supporre che questa forza si applichi al baricentro del veicolo. Il prodotto di questa forza per la distanza del baricentro dal suolo crea un momento ribaltante centrifugo, che carica le ruote esterne e scarica quelle interne. Questo fenomeno provoca una rotazione del corpo vettura lungo il proprio asse longitudinale rispetto al piano stradale, chiamata rollio; l’asse attorno al quale avviene tale rotazione è detto asse di rollio. L’individuazione di questo asse è fondamentale per studiare il comportamento del veicolo in curva. Per ciascun cinematismo piano, è possibile individuare il centro di rotazione della scocca rispetto al terreno con la seguente sequenza:

1. Individuazione del centro di rotazione della ruota rispetto al terreno: il punto di contatto con il piano stradale.

2. Individuazione del centro di rotazione della ruota rispetto alla scocca: secondo il teorema di Chasles, questo è il punto d’intersezione dei prolungamenti dei bracci della sospensione (CIR).

3. Il centro di rotazione della scocca rispetto al suolo si trova sulla linea che congiunge i due centri individuati nei punti precedenti (CR)

Intersecando le linee corrispondenti alla ruota anteriore sinistra e alla ruota anteriore destra, si individuerà il centro di rotazione anteriore (CRa) della scocca. Allo stesso modo, intersecando le linee delle ruote posteriori sinistra e destra, si troverà il centro di rotazione posteriore (CRp) della scocca. L’asse di rollio viene determinato collegando i punti CRa e CRp, che sono detti centri di rollio. L’analisi di questi punti evidenzia come l’altezza del centro di rollio varia sensibilmente rispetto al terreno e al baricentro, in base alle variazioni dell’altezza da terra del veicolo. Modificando le altezze di CRa e CRp, cambia la distanza tra l’asse di rollio e il baricentro, influenzando quindi la rigidezza equivalente al rollio della vettura.

Risulta chiaro che questa distanza va a influenzare anche gli angoli caratteristici (di cui abbiamo già parlato in un precedente articolo) della sospensione, in particolar modo del recupero di camber. Perchè quello che avviene in realtà, oltre alla rotazione è anche un abbassamento o innalzamento del corpo vettura: jacking della sospensione.

Per capire questo fenomeno dobbiamo introdurre il concetto di Front View Swing Arm Lenght (FVSAL).

Il FVSAL è una linea immaginaria proiettata sul piano stradale che rappresenta la distanza tra il punto di rotazione della sospensione e il punto di contatto dello pneumatico a terra, visto frontalmente. Esso è determinato dalle geometrie dei bracci sospensivi, in particolare gli angoli e le lunghezze dei bracci superiori e inferiori. Si traccia una linea dalla giunzione dei bracci superiori alla giunzione dei bracci inferiori, e dove queste linee si intersecano, si trova il CIR. Tracciando la retta congiungente il CIR con il punto di contatto dello pneumatico a terra, e proiettando tale retta sul piano stradale si ottiene il FVSAL.

La regolazione del FVSAL può essere effettuata modificando le lunghezze e gli angoli dei bracci della sospensione. Cambiamenti nella posizione del FVSAL influenzano direttamente il comportamento dinamico del veicolo, compreso il recupero del camber e il jacking delle sospensioni.

Un FVSAL minore tende a causare più jacking ed aumentare il camber gain, sollevando il veicolo durante l’accelerazione laterale, mentre un FVSAL maggiore riduce questo effetto, diminuendo il camber gain.

Nelle competizioni come nella F1, generalmente è preferibile un FVSAL più lungo, e ci sono diverse ragioni per cui questo è vantaggioso:

  • Minimizzazione dello scrub. Un FVSAL più lungo riduce lo scrub, ossia il movimento laterale indesiderato delle ruote durante la compressione ed estensione della sospensione. In F1, la precisione di guida è cruciale, quindi mantenere le ruote il più stabili possibile aiuta a migliorare la tenuta di strada e a ridurre l’usura irregolare dei pneumatici, che in gara può essere determinante.
  • Migliore gestione degli angoli di camber e toe. Con un FVSAL più lungo, gli angoli di camber e toe cambiano meno durante i movimenti della sospensione. Questo garantisce che le ruote mantengano un’aderenza ottimale nelle curve ad alta velocità, migliorando la trazione. Un FVSAL corto causerebbe variazioni più ampie di questi angoli, rendendo la gestione del veicolo più imprevedibile e difficile.
  • Minor stress sui componenti della sospensione. Con uno scrub ridotto, i componenti della sospensione sono soggetti a meno stress laterale. In una competizione come la F1, dove anche il minimo guasto può compromettere una gara, ridurre le sollecitazioni sui componenti aumenta l’affidabilità generale della sospensione.
  • Comportamento prevedibile del veicolo. Un FVSAL più lungo porta a un comportamento più lineare e prevedibile del veicolo durante i cambiamenti di assetto, consentendo ai piloti di gestire con precisione la dinamica dell’auto nelle diverse situazioni di gara. Questo è cruciale per mantenere alte velocità senza compromettere la stabilità.

Un FVSAL corto, invece, sebbene abbia i suoi svantaggi in termini di scrub e variazioni di angoli, potrebbe essere utile in alcune situazioni per ottenere una risposta più rapida della sospensione in condizioni particolari (ad esempio in circuiti molto tecnici e lenti).

Implicazioni aerodinamiche e conclusioni

Se guardiamo da una vista frontale le varie monoposto, vediamo come un po’ tutti i team abbiano cercato di aumentare il FVSAL e a cercare un centro di rollio più vicino possibile al baricentro. Questa costruzione è stata in particolare esasperata con l’introduzione dell’effetto suolo. Aumentare la rigidezza generale della sospensione aiuta a mantenere una maggiore stabilità e controllo ad alte velocità, massimizzando l’efficienza aerodinamica e la precisione di guida. Le sospensioni rigide permettono di mantenere l’altezza da terra più costante possibile, migliorando l’effetto suolo.

Ed ecco che allora vediamo come si sia andati alla ricerca di soluzioni simili da un punto vista meccanico e cinematico a prescindere dall’avere il puntone o il tirante come elemento di collegamento. Si può vedere addirittura come team quali Mercedes, Aston Martin e Alpine, abbiano una configurazione cinematica dei bracci molto simile a Mclaren e RedBull che adottano lo schema pull rod invece del push rod.

Di conseguenza, con questi regolamenti tecnici, la scelta delle sospensioni viene spesso fatta in base alla gestione dei flussi aerodinamici e la decisione finale dipende dall’integrazione ottimale con l’aerodinamica del veicolo.

Dobbiamo anche ricordare che il 2025 sarà l’ultimo anno con questo attuale regolamento. Se Ferrari, o qualsiasi altro team, dovesse cambiare tipologia di schema sospensivo all’anteriore lo farebbe quasi sicuramente per una migliore implementazione aerodinamica. Ma ne varrebbe davvero la pena, cambiare telaio, stravolgere la meccanica e l’aerodinamica frontale sapendo che quella vettura avrà poco più di 6 mesi di sviluppo?

Il 2026 è sempre più vicino e immaginiamo che già a metà del 2025 i team inizieranno a concentrarsi di più sulle vetture dell’immediato futuro. Anche perché il cambiamento tecnico motoristico e aerodinamico non sarà per nulla banale.

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