Le barre antirollio collegano le sospensioni delle ruote dello stesso asse e lavorano per torsione. Quando il veicolo affronta una curva, la forza centrifuga risultante tende a inclinare la cassa verso l’esterno della curva, generando il movimento di rollio.
La barra antirollio si oppone al movimento di rollio trasferendo parte della forza dalla sospensione più sollecitata a quella meno sollecitata, riducendo l’escursione differenziale delle sospensioni e quindi il rollio.
Le barre antirollio sono generalmente costituite da un tondo di acciaio piegato a forma di “C” o “U”, ancorato elasticamente alla scocca del veicolo nella parte centrale e fissato alle sospensioni alle estremità.
In alcuni casi, specialmente nelle vetture racing e formula, sono invece barre tonde e dritte, vincolate alle estremità da due “coltelli”, collegati alle singole ruote dello stesso asse.
Esistono anche soluzioni più sofisticate, come le barre a rigidità variabile e le barre disconnettibili utilizzate nei veicoli fuoristrada. Le barre antirollio delle vetture stradali hanno generalmente un diametro che varia da circa 15 mm a 25 mm.
Come funzionano le barre antirollio
La barra antirollio è collegata alle due estremità alle ruote ed è infulcrata alla scocca attraverso due boccole. Durante il rollio, lo sforzo non avviene soltanto alle estremità della barra ma anche in corrispondenza dei due ancoraggi.
Quando un veicolo affronta una curva, la scocca tende ad inclinarsi verso la parte esterna, esercitando uno sforzo che viene trasmesso sulla ruota interna, che tende a sollevarsi. La ruota è però spinta verso il basso dalla sospensione e pertanto resiste a questo tentativo producendo una torsione nella barra. Al tempo stesso, si genera una coppia di forze sugli ancoraggi della barra, opposta al senso di rollio, tendendo quindi a raddrizzare la scocca e a ridurre l’angolo di rollio. Anche un improvviso sobbalzo su una ruota tenderà a sollevare anche quella opposta, facendole perdere una certa quantità di carico e aderenza.
Per questo motivo, non si può esagerare con la durezza delle barre antirollio ma occorre anche una certa rigidezza del gruppo molle-ammortizzatori per ottenere un buon controllo del rollio e della stabilità del veicolo. In caso di sollecitazioni verticali uguali su entrambe le ruote, la barra invece non oppone resistenza, permettendo alle sospensioni di assorbire le irregolarità del terreno.
Materiali
Le barre antirollio sono generalmente costituite da profili tondi di acciaio, dal diametro variabile a seconda del peso della vettura e delle caratteristiche prestazionali che si vogliono ottenere, in termini di rapidità di inserimento in curva, come vedremo nel paragrafo successivo.
L’acciaio, oltre che per il suo basso costo, è scelto principalmente per la sua resistenza e la sua capacità di sopportare le forze di torsione. Si utilizza l’acciaio armonico speciale o l’acciaio al silicio, materiali elastici che non soffrono di fragilità e non plasticizzano, anche quando sono sottoposti a tanti gradi di deformazione. Oltre al silicio, altri elementi importanti che vengono legati con l’acciaio sono il cromo, il nichel e il molibdeno. Alcuni esempi di materiali utilizzati sono i seguenti: 52SiCrNi5, 50SiCrMo6, 55Si8, 60SiCr7.
In alcune vetture, molto sofisticate o racing, possono utilizzare materiali compositi o addirittura alluminio legato altoresistenzale, per ridurre il peso, mantenendo però la rigidità necessaria.
Le boccole, che vincolano le barre alla scocca, sono generalmente costituite da una parte elastica in materiale polimerico e da una struttura metallica o in fibra di nylon.
Effetti dinamici
Il primo effetto di una barra antirollio sul comportamento di guida è quello di aumentare la rigidezza al rollio dell’asse in cui è installata.
Nella fase di transitorio, come nell’ingresso di curva, questo porta indubbiamente ad avere una migliore rapidità di inserimento dell’asse in cui è installata.
Ma l’effetto della barra antirollio è soprattutto quello di aumentare il trasferimento di carico trasversale, trasferendo maggior carico verticale tra la ruota interna alla curva a quella esterna.
L’aumento del trasferimento di carico, a causa della non linearità di comportamento degli pneumatici, porta a una diminuzione della tenuta di quell’asse in fase stabilizzata al centro della curva, successivamente alla fase di transitorio in ingresso di curva.
Influenza il sovra e il sottosterzo
Quindi, per esempio, una barra antirollio particolarmente rigida all’anteriore, porta ad avere una vettura più reattiva in ingresso curva, ma tendente al sottosterzo in percorrenza e in uscita curva.
Al contrario, una barra antirollio più rigida al posteriore rispetto che all’anteriore, provocherà una migliore tenuta di strada all’anteriore e la tendenza al sovrasterzo in condizioni stabilizzate.
La differente rigidezza al rollio dei due assi modifica quindi in modo sostanziale il comportamento di guida.
Per modificare la rigidezza al rollio, si può intervenire anche sulle molle, ma in questo caso si irrigidisce e si limita l’escursione delle ruote non solo in curva, ma anche in frenata, in accelerazione e nei movimenti oscillatori dovuti all’irregolarità starale.
Un altro effetto di una barra antirollio più rigida è quello di ridurre l’escursione in curva del gruppo ruota-sospensione.
Questo effetto fa sì che gli angoli caratteristici delle ruote, primo tra tutti il camber o angolo di campanatura, lavorino più vicini al valore statico, anche nelle curve più impegnative dal punto di vista della forza laterale.
Ciò deve essere tenuto in considerazione dai tecnici quando vengono selezionati gli angoli in fase di setup.
Muovendosi meno la cassa, grazie al ridotto rollio, anche gli effetti aerodinamici diventano più prevedibili, perché l’altezza da terra rimane più costante.
Mondo Racing
Le barre antirollio delle auto da corsa sono progettate per essere più rigide rispetto a quelle delle auto di serie, per aumentare la reattività tra le curve e minimizzare il coricamento laterale della scocca.
Possono avere un diametro che varia da circa 20 mm a oltre 30 mm.
La scelta del diametro e della rigidità della barra dipende da vari fattori, tra cui il tipo di pista, le condizioni di gara e le preferenze di guida del pilota, visto che come abbiamo descritto sopra modificano in modo sostanziale il bilanciamento della vettura.
Inoltre, nel mondo racing le barre antirollio possono essere regolabili, permettendo ai team di modificare rapidamente la rigidità per adattarsi meglio alle condizioni specifiche della gara.
Barre antirollio elettro-meccaniche
Le barre antirollio elettro-meccaniche, chiamate anche barre stabilizzatrici attive, rappresentano l’ultima frontiera in termini di tecnologia per questo componente.
Questi sistemi utilizzano attuatori elettronici per controllare la rigidità della barra in tempo reale, adattandosi alle condizioni di guida istante per istante, applicando quindi un controllo attivo del rollio.
Questo tipo di barra è particolarmente utile nei veicoli stradali di alta gamma e sportivi, dove le prestazioni e il comfort sono due parametri imprescindibili, specialmente quando la massa del veicolo è piuttosto elevata e, nel caso dei SUV, il baricentro è alto.
Per mantenere infatti sotto controllo il coricamento dell’auto in curva, ma al tempo stesso non penalizzare troppo il comfort di marcia, rappresentano un’ottima soluzione, tra l’altro regolabile a seconda della modalità di guida scelta dal guidatore.
Nel 2017 è stato introdotto dal Gruppo Porsche il PDCC Sport (Porsche Dynamic Chassis Control Sport), il sistema di controllo di rollio elettronico, che sostituisce le classiche barre meccaniche.
Si tratta di una scatola di ingranaggi alle cui estremità sono fissate le parti terminali delle barre antirollio, vincolate ai movimenti verticali delle ruote.
Tramite un motore elettrico (a 48 V) viene generata una coppia contraria a quella generata dalle barre, di intensità più o meno elevata a seconda della logica elettronica, per contrastare il rollio generato dall’escursione delle ruote.
La velocità di intervento è di soli 200 millisecondi.
