Sospensioni e curva di compressione: meglio progressive o lineari?

Molto spesso nei nostri test parliamo di sospensioni progressive o lineari, ma vi siete mai chiesti che cosa significhino esattamente questi due termini? Quali sono i vantaggi di una sospensione progressiva? E quelli di una lineare?

La curva di compressione

Prima di parlare di linearità e di progressività, introduciamo un’argomento fondamentale: la curva di compressione.

La curva di compressione non è altro che un grafico che descrive il comportamento della sospensione, ovvero come varia l’affondamento al variare della forza applicata.

Si tratta di un diagramma cartesiano, sulle cui ascisse riportiamo l’affondamento e sulle ordinate la forza applicata.

Come evidenziato dallo schema precedente, possiamo identificare tre diversi comportamenti:

• Curva progressiva: si tratta di una curva la cui pendenza è progressivamente crescente. Questo significa che per ottenere un affondamento unitario (ad es. 1cm) servirà sempre più forza mano a mano che ci si avvicina al fine corse. Più la sospensione affonda, più si indurisce.
• Curva lineare: in questo la caso la curva è una retta. Il comportamento di questa sospensione risulta quindi costante su tutta la corsa. Per ottenere un affondamento unitario servirà sempre la stessa forza, sia che ci si torvi all’inizio che vicini al fine corsa.
• Curva regressiva: si tratta di una curva la cui pendenza è progressivamente decrescente (derivata seconda negativa, concavità rivolta in basso). In questo caso la sospensione diventa più morbida mano a mano che affonda. E’ evidente che un comportamento del genere è inaccettabile per una sospensione, per cui non troveremo mai una sospensione regressiva. Una curva regressiva si può trovare invece sui carri delle biciclette full, dove in abbinamento ad un ammortizzatore progressivo, permette di ottenere una sospensione posteriore complessivamente lineare (nella sospensione posteriore le curve di compressione di telaio ed ammortizzatore si sommano).

Scartando quindi il comportamento regressivo, le nostre sospensioni potranno avere un comportamento lineare o progressivo, ma quali sono le differenze tra i due?

Comportamento in pedalata: bobbing e squat

Come consuetudine, partiamo con l’analizzare il comportamento in pedalata.

Sappiamo tutti che, quando pedaliamo una bicicletta ammortizzata, parte dell’energia che scarichiamo sui pedali viene dissipata dalle sospensioni. I fenomeni di dissipazione dell’energia in pedalata sono dovuti a due fenomeni:

• Bobbing: si tratta di un movimento oscillatorio a frequenza costante, causato dal movimento verticale delle gambe. La forza che applichiamo sui pedali non è infatti costante su tutta la circonferenza descritta dal pedale, ma ha dei picchi (quando il pedale è ad ore 3 e 9) e dei punti morti (quando il pedale è ad ore 6 e 12). Questa continua variazione della forza crea una “pulsazione” che mette in movimento le sospensione causando dispersione di energia. Il bobbing esiste sia sulla forcella che sul carro posteriore.
• Squat: quando aumentiamo la nostra velocità, il nostro corpo è soggetto ad un “trasferimento di carico” verso il posteriore. Questo trasferimento di carico fa comprimere la sospensione posteriore con un fenomeno chiamato squat. La sospensione, comprimendosi, assorbe parte dell’energia che forniamo alla bicicletta, riducendo l’efficienza di pedalata. Lo squat è caratteristico del solo carro posteriore.

Bobbing e squat possono essere ridotti progettando in maniera adeguata la cinematica della sospensione posteriore, ma esiste una correlazione tra la curva di compressione e questi fastidiosi fenomeni dissipativi?

La risposta è sì. L’energia dissipata dalla sospensione dipende dall’ampiezza dell’oscillazione (il lavoro è dato da forza x spostamento). Vedremo che una curva di compressione progressiva è in grado di ridurre l’ampiezza dell’oscillazione, vediamo come.

Riportiamo due curve di compressione, una progressiva (rosso) ed una lineare (ciano). Immaginiamo di essere su asfalto, nessuna sollecitazione indotta dal terreno quindi. Da fermi l’unica forza che agisce sulle sospensioni è il peso del biker (verde) che determina un certo affondamento: il sag. Il valore del sag si ricava sul diagramma tracciando una linea orizzontale e riportando l’intersezione tra tale linea e la curva di compressione. Per semplicità immaginiamo entrambe le sospensioni tarate con il medesimo sag.

Prendiamo ora in considerazione ora una forza impulsiva (bianco) che mette in oscillazione la sospensione, ad esempio la spinta di una gamba sul pedale. Tale forza ha intensità uguale per entrambe le sospensioni e dipende da quanto energia liberiamo con le nostre gambe. Tracciamo una linea orizzontale ed identifichiamo la relativa ampiezza dell’oscillazione delle due sospensioni intersecando tale linea con la curva di compressione. Otteniamo due valori.

Analizziamo i risultati, ovvero l’ampiezza dell’oscillazione indotta dalla nostra forza: nel caso della sospensione lineare l’affondamento è maggiore, ovvero l’ampiezza dell’oscillazione è più elevata. Non avevamo detto che l’energia dissipata dipende dall’ampiezza dell’oscillazione? Il risultato è che la dispersione di energia è maggiore per la sospensione lineare.

In parole povere insomma la progressività della sospensione permette di ridurre i fenomeni oscillatori di bob e squat, rendendo la sospensione più efficace in pedalata.

Comportamento in discesa: scavalcamento di un ostacolo

Passiamo ora ad un’altra situazione: lo scavalcamento di un ostacolo. Una piccola nota: le considerazione che faremo relativamente ad un singolo ostacolo possono essere applicate anche agli ostacoli in successione (pietraie, scalinate, rock garden, radici, ecc).

Quando la ruota incontra un ostacolo, affinchè lo possa superare, essa deve spostarsi verso l’alto di una distanza pari all’altezza dell’ostacolo stesso.

Una parte di questo movimento verticale sarà assorbito dalla sospensione, una parte verrà trasferita al biker ed alla parte sospesa del telaio sotto forma di spostamento verticale. L’aliquota di movimento che viene assorbita dalla sospensione  dipende da diversi fattori:

• Escursione: è evidente che maggiore è l’escursione della ruota, maggiore sarà la capacità di assorbimento della stessa. Una sospensione con maggiore escursione sarà in grado di assorbire anche grossi ostacoli senza determinare spostamenti di rilievo delle parti sospese (biker e telaio).
• Freno in compressione: un maggior freno in compressione riduce l’affondamento della sospensione, riducendo l’aliquota di spostamento che essa è in grado di assorbire. Il risultato è che lo spostamento verticale del biker è maggiore.
• Curva di compressione: più la sospensione è progressiva, più sarà “dura” da comprimere. Il risultato è che la capacità di assorbimento dell’ostacolo si riduce. Vediamo più nel dettaglio quest’aspetto…

Aiutiamoci con uno schema:

Quando la ruota impatta su di un ostacolo, si genera una forza F. Una parte di questa forza (la componente tangente alla traiettoria ruota) si trasferisce alla sospensione, l’altra ci rallenta. Immaginando di avere la stessa traiettoria ruota, possiamo assumere la forza F che comprime la sospensione costante a parità di ostacolo.

Ricaviamo l’affondamento della sospensione con la stessa procedura che abbiamo utilizzato per squat e bobbing. Essendo la forza F uguale in entrambi i casi, i risultati che otteniamo sono analoghi a quello del paragrafo precedente: la sospensione progressiva affonda meno di quella lineare.

Che cosa significa questo? Semplice, la sospensione progressiva assorbe un’aliquota minore del movimento verticale della ruota, con il risultato che il biker e le masse sospese subiranno un più elevato spostamento verticale.

Aspetti pratici

Interessante, ma all’atto pratico?

Una sospensione progressiva tende ad assorbire meno l’ostacolo. La bici risulta più “salterina”, tende più facilmente a spiccare il volo e sollevarsi in aria. Il biker dovrà quindi lavorare maggiormente di braccia e gambe, se vuole tenere la bici attaccata al terreno. Una bici lineare tende invece a spianare il terreno, assorbendo meglio gli ostacoli senza far schizzare per aria la bici.

Quando si vuole saltare da un ostacolo all’altro o eseguire manovre come il bunny hop, la sospensione progressiva subirà di contro un minor affondamento nella fase di spinta prima dello stacco, permettendo alla bici di sollevarsi da terra con maggior facilità.

Immaginiamoci di puntare dritti contro una pietra: una sospensione lineare tende a “mangiare” l’ostacolo, una sospensione progressiva tende a far saltare la bici.

Qual’è meglio tra i due comportamenti? Dipende… Dipende da cosa vogliamo dalla bici. Vogliamo che salti bene per superare in aria sezioni sconnesse? Meglio sospensioni progressive. Vogliamo una bici che assorbe ogni cosa ed è stabile sullo scassato? Meglio una sospensione lineare.

Sfruttamento della corsa

Un’altro aspetto importante da analizzare è il modo in cui viene sfruttata la corsa.

Le mountain bike, in tutte le discipline, sono soggette a forti sollecitazioni impulsive, come può essere l’atterraggio da un salto. Le sospensioni hanno il compito di smorzare queste sollecitazioni.

E’ estremamente importante, per prevenire danni a telaio o altri componenti, che l’energia venga assorbita dalla sospensione senza che questa vada violentemente a fine corsa. Non a caso la taratura ottimale di una sospensione (o meglio la taratura della durezza dell’elemento elastico) si ottiene andando ad analizzare l’escursione utilizzata.

L’obiettivo di una buona taratura dell’elemento elastico è quindi di permettere alla sospensione di lavorare quasi completamente, evitando pericolosi fine corsa.

Se confrontiamo i due grafici qui sopra, notiamo subito il differente comportamento verso il fine corsa. La curva rossa della sospensione progressiva si impenna, il che significa che la sospensione risulta molto più dura in questa parte della corsa. La curva blu rimane invece sempre poco pendente.

Se quindi noi vogliamo sfruttare, su un dato percorso, il 90% della corsa (taratura ottimale) dovremmo adottare due diverse tarature:

• La sospensione progressiva andrà tenuta più morbida poichè tenderà a sfruttare meno corsa. Con una taratura più morbida si ottimizza l’assorbimento dei piccoli urti, mentre risulterà però sacrificato quello dei medi e grossi, visto che vanno a far lavorare la sospensione nella parte più “dura” della sua corsa.
• La sospensione lineare andrà invece tenuta più dura per evitare di sfruttare in maniera eccessiva la corsa o andare “a pacco”. Il risultato è che sarà maggiormente penalizzata sui piccoli urti, ma lavorerà meglio sui grossi impatti, dove manterrà una maggiore capacità di assorbimento perchè tende ad indurirsi di meno.

Il risultato è che quindi, in maniera indiretta, si vanno ad ottenere due comportamenti diversi. La miglior capacità di assorbimento dei piccoli urti da parte di una sospensione progressiva non è una diretta conseguenza della sua curva di compressione, ma un effetto collaterale legato al fatto che andrà tenuta più morbida per sfruttare tutta la corsa. Al contrario la sospensione lineare sarà penalizzata in questo frangente non come diretta conseguenza della sua curva di compressione, ma perchè per evitare spiacevoli fine corsa sarà necessario impostare un setup più rigido.

Considerazioni finali: cosa è meglio?

Dopo tutta questa spiegazione, una domanda sorge spontanea: quale dei due comportamenti è da preferire? E’ meglio una sospensione lineare o una progressiva?

Rispondere a questa domanda in maniera univoca non è possibile, tutto dipende dallo stile di guida…

Jack l’ha spiegato abbastanza bene nell’articolo Saltatori vs. spianatori, sottolineando come un rider “saltatore” (a cui piace saltare da una pietra all’altra o sorvolare gli ostacoli) preferirà una sospensione progressiva, mentro uno “spianatore” (a cui piace andare dritto per dritto contro gli ostacoli mantenendo traiettorie rettilinee) preferirà sospensioni più lineari, in virtù del miglior assorbimento degli ostacoli.

Insomma non c’è un meglio ed un peggio, tutto dipende dal proprio stile di guida. La battaglia sospensioni lineari contro progressive non ha e non avrà mai un vincitore, ci saranno sempre quelli che preferiscono un dato comportamento e quelli che preferiscono l’altro. L’importante  è scegliere la bici giusta per le proprie esigenze!