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Biomeccanica, angolo di sterzo, rake e avancorsa

Angolo di sterzo, rake, avancorsa, sono 3 termini che sentiamo spesso nominare ma, molte persone, non sanno a cosa si riferiscono esattamente.

Eppure sono 3 dati che mescolati insieme determinano praticamente l’80% della guidabilità della bicicletta.

Vediamo punto per punto cosa sono, come vengono calcolati e soprattutto qual è la loro influenza sull’uso della bici.

Il rake

Partiamo dal dato che forse si sente nominare più spesso: il rake, detto anche offset o aggetto, per rimanere nel nostro Italiano.

Il rake (o curva, altresì detto “offset”) di forcella, indica la distanza tra l’asse del tubo sterzo e l’asse del mozzo anteriore. In pratica la differenza che si vede chiara nelle forcelle classiche in acciaio, che nella parte alta sono dritte mentre nel finale curvano per andare ad accogliere la ruota anteriore.

Questo dato al contrario di quello che pensano molti non è influenzato dalla forcella curva o dritta.

I fattori che lo vanno ad influenzare sono il diametro della ruota e l’altezza della forcella. Possiamo dire che esistono dati quasi standardizzati.

Per esempio nelle bici da corsa la stragrande maggioranza di forcelle si attesta ad un rake di 45 mm.

Anche nel mountain bike non ci sono grandissime differenze. Possiamo vedere forcelle con rake che partono da 44 mm per i modelli cross country fino a 51 mm per i modelli downhill.

L’angolo di sterzo

Passiamo ora al dato più variabile nella progettazione di un telaio: l’angolo di sterzo, ovvero l’inclinazione in gradi che viene imposta al tubo sterzo del telaio in fase di costruzione.

Perché viene fatto questo? Potete facilmente immaginare che una bici con la ruota anteriore a picco sotto al manubrio risulti inguidabile!

Se progettassimo biciclette con angolo di sterzo di 90°, praticamente non riusciremmo quasi nemmeno a sterzare senza cadere.

Un angolo di sterzo “più aperto” può influire positivamente sulla stabilità della bici, rendendola più facile da guidare, più docile.

Al tempo stesso la renderebbe meno reattiva, e questo comporterebbe qualche problema soprattutto in ingresso di curva.

L’avancorsa

L’avancorsa altro non è che un calcolo matematico che dà un risultato in base a rake ed a angolo di sterzo.

Parliamo della differenza fra la proiezione a terra dell’angolo di sterzo, allungandolo con una linea immaginaria fino a terra, con la verticale del centro del mozzo della ruota.

In pratica, se aumentiamo il rake, aumentiamo anche l’avancorsa. Se apriamo di più l’angolo di sterzo, aumentiamo l’avancorsa.

Con una variabile in più: l’avancorsa risente molto anche dell’altezza da terra del mozzo, quindi potrebbe variare sensibilmente anche solo montando degli pneumatici di altezza diversa.

Gli effetti di angolo di sterzo, rake e avancorsa sulla guidabilità

Sembra facile pensare che più allunghiamo l’avancorsa e più avremo stabilità, mentre accorciandolo avremo più reattività.

In realtà come già detto ci sono altri fattori che modificano la guida della bici.

Si è parlato di pneumatici. Possiamo aggiungere la pendenza del terreno. Per esempio per una mounrain bike trail progetteremo uno sterzo non solo in grado di accogliere una forcella più alta, ma anche in grado di adattarsi perfettamente a discese molto ripide.

L’escursione della forcella è chiaramente una variabile fondamentale in caso di bici ammortizzate.

Un altro fattore determinante è il bilanciamento del peso del ciclista. Aumentando i dati di avancorsa verso una maggiore stabilità, infatti, aumenta parallelamente anche la differenza di lunghezza fra movimento centrale e mozzo anteriore. Ne consegue che il ciclista avrà uno sgravio di peso maggiore sulla ruota posteriore, e questo può portare ad una perdita di capacità di dare aderenza alla gomma a terra.

angolo di sterzo guidabilità rake avancorsa

Variabili aggiuntive

A queste variabili che incidono sulla guida, che già di per sé non sono poche, vanno aggiungi alcuni dati che spesso richiedono la costruzione di telai personalizzati.

Parliamo per sempio di bici di misura molto piccola, dove il calcolo per produrre la bici più guidabile collima con un problema non da poco: la ruota anteriore che va ad impattare sulla punta dei piedi del ciclista. E’ a questo punto che si vede la differenza fra i bravi telaisti che riescono a creare e modificare la struttura della bici mantenendone le doti di guidabilità.

Anche nelle misure molto grandi di telaio entrano in gioco fattori come il peso o l’altezza della persona che influenzano la guidabilità della bici.

Cosa offre il mercato

Abbiamo già detto che la stragrande maggioranza delle forcelle viene costruita con un rake standard – o quasi.

Nel sostituire la forcella alla propria bici bisogna comunque verificare che il rake sia lo stesso, per non incappare in peggioramenti nella guida.

I telaisti possono giocare sull’angolo di sterzo per modificare la guidabilità della bici.

L’angolo di sterzo deve differire da misura a misura di telaio.

Esistono sul mercato telai con gli stessi angoli di sterzo e di piantone verticale su svariate misure, e questo è indice che su determinate misure il telaio non potrà essere performante: la misura del telaio influenza inevitabilmente l’avancorsa.

Ma non è solo la misura ad influenzare questo dato.

Nei più recenti studi di biomeccanica si rileva che l’elasticità dello sportivo è uno dei fattori più influenti nel calcolo della misura del telaio.

Questo dato non riguarda solamente altezza e lunghezza ma anche gli angoli. Per sempio, un ciclista con una mobilità elevata riuscirà probabilmente ad ottenere una migliore penetrazione aerodinamica, dovuta ad una migliore rotazione del bacino, elasticità di schiena e bicipidi femorali.

Questo porta ad un bilanciamento del peso spostato più sul triangolo anteriore.

In questo caso la soluzione potrebbe essere aumnetare leggermente l’avancorsa per ottenere più stabilità al triangolo anteriore. Calcoli del genere vengono fatti solamente nelle biciclette su misura.

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