F1 | La simbiosi della sospensione Mercedes

Il DAS è solo l'ultima delle tante innovazioni introdotte dalla Mercedes nella sospensione anteriore, la cui interazione moltiplica le potenzialità di ciascuna di esse

Le vittorie e i successi iridati della Mercedes nei recenti anni sono frutto di una supremazia tecnica su diversi fronti. Risulta difficile individuare il segreto delle Frecce d’Argento in una sola area della monoposto, in quanto nella Formula 1 moderna power unit, telaio, aerodinamica e meccanica si integrano perfettamente gli uni con gli altri, frutto di una progettazione organica di tutta la vettura.

Nel dettaglio però, la sospensione anteriore è una zona in cui la casa tedesca ha introdotto alcune tra le soluzioni più efficaci, specialmente se oltre a quelli singoli si considerano gli effetti della loro interazione.

Sin dall’avvento dei regolamenti del 2017, le Frecce d’Argento si sono sempre contraddistinte per una configurazione rialzata dei bracci della sospensione anteriore. Oltre agli attacchi al telaio particolarmente alti, il triangolo superiore è ulteriormente innalzato attraverso l’aggancio al portamozzo, la struttura interna alla ruota su cui sono installate le pinze freno e gli stessi braccetti sospensione. L’attacco del triangolo superiore infatti è collocato su un bracket che dal portamozzo si protende verso l’alto.

L’aerodinamica è solo uno dei numerosi aspetti che beneficiano di tale configurazione. La posizione rialzata dei triangoli della sospensione infatti libera il passaggio per i flussi provenienti dall’anteriore, diretti ai radiatori e nella zona dei bargeboards.

L’evoluzione del Push-rod on Upright
La Mercedes W10 del 2019 ha introdotto uno step evolutivo in avanti del gruppo sospensivo attraverso una configurazione estrema del già conosciuto POU, acronimo di Push-rod on Upright. Il nome stesso della soluzione è indice del suo principio di funzionamento. Il push-rod, vale a dire il puntone della sospensione anteriore attraverso cui viene regolata l’altezza da terra della vettura, si aggancia al portamozzo nuovamente per mezzo di un bracket. Ne risulta un punto di attacco sfalsato rispetto all’asse di sterzata della ruota, che pertanto non si trova nel centro di rotazione, ma descrive una traiettoria circolare in curva. La cinematica della sospensione è tale per cui quando il pilota sterza, una componente del movimento del puntone è diretta trasversalmente rispetto al verso di marcia della vettura. L’effetto è un cambiamento dell’altezza da terra del muso semplicemente sterzando le ruote proprio per mezzo del push-rod.

Quanto maggiore è l’angolo di sterzata, tanto più l’effetto risulta evidente. Questo spiega come mai il POU sia stato al centro delle discussioni durante l’ultimo Gran Premio di Montecarlo, quando al passaggio della Mercedes allo stretto tornante del Loews era osservabile un vistoso movimento verticale della sospensione, indice di un cambiamento dell’altezza da terra dell’avantreno.

Uno dei benefici è il leggero abbassamento del centro di gravità in curva, che riduce il trasferimento del peso verso la ruota esterna, andando a migliorare il grip complessivo garantito dagli pneumatici. Anche l’aerodinamica ne risulta alterata, permettendo di sfruttare il Push-rod on Upright per aumentare il carico aerodinamico dell’ala anteriore e contrastare così il sottosterzo di cui le Formula 1 soffrono alle basse velocità. In secondo luogo, l’abbassamento dell’avantreno accentua l’angolo di rake della monoposto e quindi migliora l’efficienza del diffusore.

Un passo in avanti: il PAS
Sempre nel 2019 sulla Mercedes W10 è stata introdotta una nuova soluzione, individuata e descritta da Giorgio Piola e Mark Hughes. Si tratta del PAS, abbreviazione di Power Assisted Steering, la cui innovazione risiede nella possibilità di variare in corsa proprio lo schema di sterzata, passando da una geometria tendente a quella di Ackermann verso una più anti-Ackermann a seconda della diversa tipologia di curve. In altri termini, la soluzione permette di variare la convergenza delle ruote anteriori, o meglio la loro orientazione reciproca, in funziona dell’angolo di sterzo del volante.

Preso singolarmente il PAS consente di ottimizzare l’angolo di slittamento delle gomme in funzione del raggio di sterzata, della velocità e quindi del carico verticale, garantendo un’ottima aderenza complessiva degli pneumatici. In secondo luogo, il Power Assisted Steering contribuisce anche ad accrescere la deportanza all’anteriore alle basse velocità, contrastando il cronico sottosterzo.

Dal momento che il PAS regola la sterzata delle ruote anteriori, esso acquisisce ulteriori potenzialità considerando il suo accoppiamento con il Push-rod on Upright, che invece permette di modificare l’altezza de terra in funzione dell’angolo volante. Vengono a delinearsi così due soluzioni che prese individualmente migliorano la prestazione in curva della vettura, ma che essendo strettamente interconnesse forniscono agli ingegneri ulteriori gradi di libertà da poter sfruttare nelle fasi di progettazione e messa a punto della monoposto.

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L’avvento del DAS
La quadratura del cerchio è stata infine raggiunta con l’attuale W11, che nei test di Barcellona ha sorpreso tutti sfoggiando il DAS, vale a dire il Dual Axes Steering. Attraverso un movimento in avanti e indietro del volante i due piloti delle Frecce d’Argento sono ora in grado di regolare la convergenza, ossia l’orientazione delle ruote anteriori rispetto al verso di marcia.

Uno dei vantaggi del DAS è da rintracciarsi nell’aumento delle velocità di punta attraverso una convergenza quasi nulla in rettilineo, che riduce la resistenza all’avanzamento derivante dallo slittamento delle gomme, migliorando al contempo l’usura degli pneumatici. In secondo luogo, l’angolo di convergenza può essere ottimizzato in funzione della curva da affrontare, aggirando i limiti del classico compromesso adottato quando si ha a disposizione una sola regolazione fissa dello stesso parametro.

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Tuttavia, come nel caso delle soluzioni precedenti, anche il DAS acquisisce ulteriore importanza tramite il suo accoppiamento con le altre caratteristiche della sospensione anteriore. Infatti, se si considera che sia il Dual Axes Steering che il Power Assisted Steering agiscono seppur in maniera differente sulla convergenza, si può comprendere come ciascun sistema amplifichi le potenzialità dell’altro.

Il DAS permette inoltre di regolare l’angolazione delle ruote anteriori, che però si è visto come attraverso il Push-rod on Upright consenta a sua volta di controllare l’altezza da terra dell’avantreno. Si apre quindi un orizzonte di nuove possibilità per i tecnici Mercedes, i quali hanno esplicitamente ammesso di stare ancora valutando le potenzialità del sistema. Il DAS ad esempio può essere esplorato per accentuare la convergenza aperta in rettilineo, contrariamente a quanto fatto attualmente, sacrificando la resistenza all’avanzamento e l’usura connesse agli pneumatici in favore di una vettura più bassa e con una minore resistenza aerodinamica. A sua volta, regolando la convergenza di partenza, è possibile controllare l’altezza da terra per una determinata curva, influenzando anche il carico aerodinamico oltre alla sola impronta a terra della gomma.

In conclusione, singolarmente il POU, il PAS e il DAS introducono dei benefici nella cinematica della sospensione in curva, migliorando l’aderenza e la gestione degli pneumatici. D’altra parte la loro interazione ne aumenta le potenzialità e il range di possibili regolazioni, che i tecnici Mercedes hanno già sfruttato per la progettazione della W11, ma che continueranno ad esplorare durante la realizzazione degli aggiornamenti e nella scelta degli assetti per ciascun circuito.

Allo stesso tempo l’introduzione da parte di un altro team di una delle precedenti soluzioni, da sola potrebbe non bastare a raggiungere l’efficacia della sospensione anteriore delle Frecce d’Argento, il cui segreto risiede proprio nell’interazione tra tutti i propri componenti. L’inizio della stagione, attualmente previsto per il Gran Premio d’Austria a luglio, fornirà un quadro di chi avrà lavorato meglio in quest’area. La sfida alla Mercedes campione del mondo è aperta.