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parte anteriore della moto che collega la ruota anteriore al telaio Da Wikipedia, l'enciclopedia libera
La forcella di una moto è la parte anteriore della stessa, che collega al telaio la ruota anteriore, permette di sterzare e ha la funzione di sospensione (controllano il movimento del telaio rispetto allo pneumatico) e ammortizzatore (smorzano e rallentano l'oscillazione).
Le caratteristiche di una forcella sono solitamente un compromesso tra le esigenze di tenuta di strada e quelle di comfort, l'obiettivo principale del loro impiego è comunque quello di ottenere, nel complesso e durante i vari percorsi, un'ottimale stabilità del veicolo ed un elevato comfort per il pilota e l'eventuale passeggero/i.
Le forcelle si distinguono in diversi tipi, per via delle varie varianti tra i vari sistemi che assicurano il movimento relativo fra telaio e ruote.
A seconda dell'applicazione e del tipo di forcella la velocità d'escursione che in ambito stradale può variare da 0,1 a 6 m/s, mentre in ambito fuoristrada si possono raggiungere i 10 m/s.[1]
Questo tipo di forcella è diventato datato e non viene più utilizzato, in quanto eventualmente viene adoperata la Forcella Hossack/Fior (Duolever), che può essere considerata la sua evoluzione.
È costituito da una forcella formata da tubi saldati, che viene fissata alle piastre di sterzo superiori e inferiori tramite due coppie di bracci (una coppia per piastra) andando a formare un parallelogramma, dove la forcella sale e scende rispetto al telaio sotto l'azione della ruota.
La sospensione in questo tipo di forcella è generalmente costituite da una sola molla che è posizionata tra i due bracci della forcella, agganciata a una piastra presente tra i due bracci e al telaio della moto, l'ammortizzatore è costituito da due frizioni a dischi che generalmente è posizionata sulla coppia di bracci inferiori.
Questo tipo di forcella è diventato datato, ma viene ancora utilizzato su alcune moto, soprattutto nel caso delle custom artigianali per il suo stile retro.
Questo tipo di forcella ha una forma a parallelogramma, dove c'è una forcella fissa (come nelle biciclette), da cui parte un braccio, al quale è collegato un'altra forcella che va a comprimere o estendere delle molle, ovviamente questa forcella e le molle sono vincolate da un'asta su cui le molle non possono muoversi lateralmente e su cui la forcella scorre, da come si potrà capire la corsa della ruota può benissimo non essere uguale alla corsa della forcella mobile, questo dipende dalle misure del braccio che collega le due forcelle e la ruota.
Questo sistema ha dei limiti funzionali, che sono dati dal breve braccio della forcella, risulta breve anche la corsa della ruota, inoltre non sempre è provvista di ammortizzatore, per questo si ha una sua ridotta diffusione.
Questo tipo di forcella è diventato datato, ma viene ancora utilizzato su alcune moto di basso costo e dedicate ai mercati più poveri, come l'India, una ditta che utilizza ancora questa soluzione è l'Indian.
Questo sistema è costituito da una forcella rigida, come quelle delle biciclette, la quale viene collegata alla ruota tramite due bracci, i quali sono governati nell'oscillazione da una sospensione a balestra tramite un'asta a U, la quale evita che ci sia una flessione della ruota a destra o sinistra, la forcella, la ruota e l'asta ad U sono collegate in tre punti diversi dei due bracci che mettono in comunicazione la forcella con la ruota.
Questo sistema ha la caratteristica d'essere molto semplice, robusto ed economico, il che è l'ideale per paesi poveri o dove i mezzi devono avere come caratteristica fondamentale l'affidabilità.
Questo tipo di forcella ha però lo svantaggio d'avere una ridotta escursione della ruota, la quale escursione è data dalle misure dei bracci che collegano le forcelle alla ruota, inoltre dato che generalmente questa forcella è accoppiata ad un parafango fissato alle forcelle, con l'escursione della ruota verso il pilota, si ha l'avvicinamento della ruota con il parafango, il quale se sporco nella parte inferiore, può portare a sgradevoli attriti.
Questo tipo di forcella pure è datato, ma viene ancora utilizzato su alcune moto di basso costo e dedicate ai mercati di paesi che non pretendono il massimo della qualità ma dell'affidabilità, come in Russia, questo sistema è utilizzato dalla IMZ-Ural, e soprattutto per mezzi muniti di sidecar.
Questo sistema è costituito da una forcella rigida, come quelle delle biciclette, la quale viene collegata alla ruota tramite un'asta a U, la quale evita che ci sia una flessione della ruota a destra o sinistra, quest'asta viene collegata con una coppia di sospensioni (doublecross) come quelle presenti al retrotreno.
Questo sistema pur essendo molto semplice, è robusto e permette una certa finezza nel controllo del movimento della ruota anteriore.
Per contro questo tipo di forcella ha la limitazione dell'escursione della ruota, per via dell'utilizzo dell'asta ad U, ma risulta essere comunque sufficiente, soprattutto per mezzi stradali.
Questo tipo di forcella è ormai datato, ma è stato molto apprezzato in passato. Questo sistema è una variazione delle forcelle Leading Link dove, in questo caso, i componenti formano un triangolo con la ruota, mentre nel sistema Leading Link la ruota era collegata da un prolungamento di un lato del triangolo.
La forcella Earles è un sistema con forcella rigida, la quale termina dietro la ruota, e dalla quale parte un braccio a U che va a finire sul perno della ruota anteriore. La coppia di sospensioni (doublecross) sono collegati a questo braccio ad U, vicino al perno della ruota e alla forcella. Questo sistema è molto simile come comportamento a quello di un forcellone per la ruota posteriore.
Questo sistema è stato la base del brevetto, progettato dall'inglese Ernest Earles, in cui la forcella anteriore del tipo triangolare permette d'avere una maggiore rigidità in frenata. Il sistema è stato concepito per moto che devono ospitare sidecar. Dal 1955 al 1969 la BMW ha usato queste forcelle anche su moto senza sidecar.
Questa sospensione, quando veniva utilizzata con un impianto frenante del tipo a tamburo, doveva utilizzare un'asta per far sì che la parte ferma del tamburo, che alloggia le ganasce, non ruotasse.
Il limite di queste forcelle è dato dall'escursione delle due sospensioni adoperate, le quali, per via del loro posizionamento, non devono avere un'escursione elevata, limitando l'utilizzo di questo tipo di sospensione per veicoli stradali.
Questo sistema viene ancora utilizzato dalla Vespa, che permette di cambiare più velocemente la ruota, quest'esigenza era nata dal fatto che quando è nata la vespa, le forature agli pneumatici erano molto frequenti, per questo la Piaggio ha ideato questo sistema a monobraccio, che permette sostituzioni rapide della ruota.
Il sistema è composto da una forcella a singolo braccio rigido, su cui si snoda un braccio (mazzetta rivolto verso la coda del mezzo) che termina sul perno della ruota, inoltre su questo braccio si aggancia la sospensione, che in questo caso è molto simile alle unità montate al retrotreno e che si aggancia anche alla forcella rigida.
Con la forcella rigida e il braccio oscillante si ha la corretta posizione della ruota e si evita la rotazione lateralmente rispetto alla forcella, mentre con l'elemento sospensione si assorbono le asperità agendo sul braccio oscillante, l'insieme assume la forma di un triangolo.
Esattamente come tutte le forcelle che funzionano tramite braccetto oscillante, la limitazione principale rimane la ridotta corsa della forcella, anche se risulta sufficiente per l'utilizzo stradale, soprattutto se accoppiata a pneumatici con una spalla dello pneumatico alta.
La forcella teleidraulica o forcella oleodinamica (munita di regolazioni per l'ammortizzatore) è il tipo di sospensione anteriore più utilizzato, per la sua semplicità di costruzione e montaggio, oltre che per leggerezza e funzionalità; la prima applicazione di questo sistema è sulla BMW R 12 nel 1935.
La forcella telescopica si distingue per la mancanza del supporto dell'ammortizzatore.
Il sistema è costituito da due coppie di due tubi coassiali, che scorrono uno dentro l'altro, dove il tubo di minor diametro viene definito "stelo" o in questo caso anche "tubo di forza", mentre quello di diametro maggiore viene definito "fodero"; ogni coppia prende il nome di "gambale" e sono collegate al cannotto di sterzo con due trapezi (o piastre).
All'interno di questi tubi viene alloggiato l'elemento elastico (o su un solo gambale o su entrambi i gambali), che può essere una molla a spirale o una molla pneumatica (il primo esempio si ha nel 1976 con la Yamaha YZ400 con la Fox Factory Forx)[2][3] o misto (molla a spirale e molla pneumatica) come la forcella della Yamaha XT 600 2KF, le Kawasaki KX (125, 250, 420 e 500) dal 1978 al 1988 o la Kawasaki KLR 250 e 650 dal 1985 al 2005 e nel caso di forcelle teleidrauliche si ha anche l'ammortizzatore (o a funzioni differenziate o uguali su entrambi i gambali), generalmente di tipo idraulico, contenente olio sintetico di una determinata viscosità.
Per migliorare la funzionalità e la vita utile si usano come accorgimenti:
La forcella USD (acronimo di Up Side Down), detta anche "a steli rovesciati", è una forcella teleidraulica montata rovesciata, Questo per alleggerire il peso delle cosiddette "masse non sospese" forze che agiscono negativamente sul comportamento della sospensione stessa, altro risultato positivo fu la maggiore comodità nell'effettuare le regolazioni idrauliche. Con il modello classico, infatti, le regolazioni si trovano sotto al fodero della forcella, una zona molto scomoda sia per la regolazione che per la progettazione, dal momento che limita le combinazioni di collegamento della ruota. Questi problemi sono stati risolti rovesciando la forcella, mentre le altre regolazioni, come la regolazione del precarico, non hanno avuto miglioramenti. La ruota viene vincolata agli steli tramite un ulteriore elemento chiamato "piedino", che nei sistemi più economici è integrato nello stelo stesso.
La prima casa costruttrice ad utilizzare questo tipo di sospensione fu la Moto Guzzi già dal 1950 sul Falcone 500. Successivamente venne utilizzato negli anni settanta sulla V7 Speciale e V 850 GT.
La struttura di questa forcella non è molto diversa da quella teleidraulica classica, da cui si differenzia per la sola presenza del piedino che viene fissato all'estremità dello stelo.
Questa disposizione delle forcelle presenta anche qualche svantaggio:
Questa disposizione delle forcelle porta come vantaggi:
Questo tipo di forcella, oltre a poter avere quasi tutti gli accorgimenti della forcella tradizionale, può avere:
La forcella teleidraulica monobraccio, viene collegata alla ruota tramite un piedino della forcella, che è a forma di braccio curvo, mettendo in comunicazione la ruota con il singolo stelo della forcella; per evitare la rotazione della ruota rispetto al manubrio, si è adoperato un sistema a leve molto semplice, questo sistema è costituito da due leve snodate tra di loro, le quali sono snodate anche su i supporti dove vengono fissate, che sono il piedino della forcella a forma di braccio curvo (che sorregge la ruota anteriore) e la piastra di sterzo inferiore, che tiene bloccato il fodero dello stelo, per quanto riguarda la piastra superiore, questa ha un unico foro per poter fissare il fodero della forcella.
Questo tipo di forcella è stata utilizzata dalla Gilera CX, una motocicletta con motore da 125 cm³ due tempi.
Questo tipo di forcella è stata sviluppata da BMW a partire da un progetto di inizio '900 chiamato "Sistema scott".
Questo sistema è formato dalle forcelle che hanno il compito di ammortizzare (smorzare le oscillazioni) e di sterzare le ruote, la funzione di sospensione viene svolta da un braccio (simile al forcellone) che è agganciato sia al telaio che agli steli inferiori della forcella, questo braccio agisce su una sospensione uguale a quella montata sul forcellone.
Cinematicamente questo tipo di sospensione è simile a quella automobilistica tipo macpherson.
I vantaggi di questa forcella sono:
Gli svantaggi sono:
Tale forcella si distingue dal sistema girder per il fatto che separa completamente la sospensione dalle forze di governo (sterzo), è stato sviluppato da Norman Hossack e usato da Claude Fior e John Britten su delle moto da corsa, Hossack stesso ha descritto il sistema come un sistema 'guidato dritto'.
La BMW ha adottato il Duolever a partire dal 2006 su tutti i modelli della serie K con motorizzazione frontemarcia, K1200 S, K1300 S, K1300 R, K1300 GT oltre che, recentemente, sulle nuove K1600.
Tale sistema è formato da una forcella a steli rigidi (come nelle biciclette) la quale è collegata al telaio da due braccetti, formando un quadrilatero articolato, dove la sospensione/ammortizzatore è collegata alla forcella e al telaio della moto, inoltre i due braccetti e la sospensione sono snodati rispetto alla forcella, permettendole di ruotare a destra e sinistra.
Per lo sterzo si hanno due braccetti collegati in serie tra loro, che vanno dalla forcella al manubrio o piastra di sterzo, i quali permettono l'avvicinamento o allontanamento della forcella (richiudendosi) e danno la possibilità di ruotare la forcella a destra e a sinistra.
La forcella in questo caso è un forcellone oscillante esattamente come per il retrotreno e abbiamo anche in questo caso la sospensione/ammortizzatore identica a quella montata al retrotreno, che può essere fatta lavorare in compressione o in estensione, questo sistema viene denominato sterzo con ruota centrata, dall'inglese "Hub-center steering" (HCS).
Questo forcellone è molto simile a quello che generalmente viene montato al retrotreno, infatti la forma del forcellone è identica, la differenza la si trova sulla ruota, la quale ruota a destra e sinistra sul perno del forcellone, per poter far questo si utilizza uno snodo sferico che funge da secondo perno (posto all'esterni del perno che fissa la ruota completa e internamente al cuscinetto che la fa rotolare) e una guida (che permette solo la rotazione a destra e sinistra della ruota), dove la parte interna della bronzina dello snodo sferico è fissato al perno che fissa la ruota al forcellone, mentre la parte esterna (di maggiore diametro) che permette la direzionabilità della ruota è fissato internamente al cuscinetto della ruota.
Il perno della ruota e il sistema di sterzo viene tenuto e azionato al forcellone tramite tre bracci ausiliari, di cui due fissate direttamente sul telaio e che agiscono su due leve poste esternamente al forcellone, formando un parallelepipedo snodato con il forcellone, che servono per far ruotare il perno ruota rispetto al forcellone ogni qual volta questo si muova, in modo da evitare che la bussola ruoti (in avanti o indietro) in fase di frenata e permetta che i valori dell'assetto siano costanti, mentre il terzo braccio, che può essere disposto su un qualsiasi lato, serve per far ruotare la bussola in modo da sterzare la ruota, questo terzo braccio è collegato al manubrio tramite un sistema a leve e aste.
Questo tipo di forcella è stato utilizzato anche su alcune versioni di una moto da competizione, la Honda Rosset-Elf 500 dell'omonimo team, che ha partecipato alle competizioni dal '78 all'88, arrivando alla sua quinta versione (Elf 5), ma questa moto utilizzava un sistema diverso per il controllo della ruota, molto più simile al sistema usato per le automobili, infatti utilizzava due forcelloni monobraccio (entrambi con il braccio disposto sul medesimo lato) i quali reggevano il portamozzo che era libero di ruotare a destra e sinistra, alla quale era fissato il mozzo con la ruota e la pinza del freno, per poter ruotare questo portamozzo e permettere la sterzata si utilizza anche qui un sistema a leve e bracci.
Le caratteristiche di questo tipo di forcella sono:
Forcella MonoSpring Fork MSF, (EPO n. 2076424) è una forcella di tipo teleidraulica tradizionale sulla quale si è intervenuto con il duplice obiettivo di eliminare totalmente gli attriti tra molla e steli e superare il vantaggio della USD in termini di rigidezza longitudinale (utile in frenata).
L'aumento di tale rigidezza arriva sino al 40% in più inserendo opportuni setti negli steli nel tratto più sollecitato (tra piastra inf. di sterzo e DU sup. del fodero), reso disponibile dalla assenza delle molle interne.
Il collegamento tra i foderi sostiene la molla e rende più adatto l'uso di un impianto frenate monodisco per l'intrinseca resistenza allo svergolamento.
Il peso totale è equiparabile alle unità USD ma con il vantaggio di una sensibile riduzione delle masse non sospese.
Nel confronto con la USD, a pari diametro di stelo (campione di 43 mm), la MSF è circa il 25% più rigida con il vantaggio di poter differenziare la rigidezza longitudinale da quella trasversale con opportuni profili di setti.
Inoltre il comportamento dinamico di una singola molla avente un diverso rapporto altezza/lunghezza produce una maggiore reattività che all'atto pratico permette di ridurre il K a pari sostegno. Tutta la componentistica e le lavorazioni sono di tipo tradizionale.
Nel caso di forti escursioni (come l'uso in fuoristrada) è necessario far lavorare la molla disassata con maggiori ingombri ed un uso dei foderi a perno trascinato.
Le forcelle sono costituite da un elemento sospensorio e un elemento ammortizzante, di conseguenza possono avere le regolazioni di uno di questi componenti o entrambi:
Regolazioni dell'ammortizzatore:
Regolazioni della sospensione:
Le forcelle possono essere dotate di vari sistemi per migliorare la gestione del veicolo:
Alcune soluzioni o obbiettivi sono accomunabili ai diversi sistemi, quali:
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