Ferrari nel 2015 con la push rod all’anteriore? Ing. Erbetta spiega i possibili motivi di questo cambio di rotta…

Andiamo ad analizzare, attraverso l’aiuto dell’ingegnere meccanico Andrea Erbetta quali sono i problemi che la Ferrari ha riscontrato a livello meccanico in queste ultime stagione cercando di spiegare i motivi del ritorno allo schema push rod deciso da Allison.

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“Guardando le foto dell’anteriore della Ferrari sono stato da subito incuriosito dalla disposizione dei vari elementi strutturali e dalla posizione dei relativi punti di fissaggio
alla scocca ed agli ammortizzatori.
La pull-rod è una sospensione ben nota tra quelle a quadrilateri articolati ma la sua adozione sulle F1 attuali, con le esigenze aerodinamiche di alettone anteriore, muso e sottoscocca, richiede che vengano affrontate diverse problematiche.

Pur trattandosi di una sospensione collaudata essa richiede adeguati spazi per funzionare al meglio ed essere regolabile per massimizzare il grip meccanico.
In particolare, la pull-rod Ferrari è caratterizzata dal fatto che l’elemento che connette il mozzo ruota agli ammortizzatori è disposto quasi orizzontalmente per ovvie ragioni di spazio.
Questo particolare ha concentrato la mia analisi dal punto di vista cinematico, cercando di capire quali fossero le fondamentali differenze rispetto ad una push-rod e ad una pull-rod dal layout più “tradizionale” (ossia con l’elemento di connessione più inclinato rispetto al terreno).
Ho così analizzato la variazione di angolo imposto alla leva di connessione all’ammortizzatore da parte del puntone (o tirante, nel caso di pull-rod) variandone solamente la posizione del fulcro della leva lungo la verticale.
Nelle figure mostrate ho analizzato, dal punto di vista puramente cinematico a parità di geometria di sospensioni (carreggiata, scuotimento ruota, bracci della leva di connessione puntone/tirante all’ammortizzatore) i tre casi:

– sospensione push-rod Mercedes/RedBull (Figura 1),

– sospensione pull-rod Ferrari (Figura 2)

– sospensione pull-rod tradizionale (Figura 3 – tipo anni ’80, per intenderci).

Se si analizzano gli angoli di rotazione della leva di connessione all’ammortizzatore conseguenti ad un uguale scuotimento della ruota, si vede che l’angolo gamma relativo alla geometria tipo Ferrari è sensibilmente minore sia dell’angolo alfa (Mercedes/RedBull) che di quello delta di una pull-rod tradizionale. Si tratta di un’analisi piuttosto grezza, ma che mostra con efficacia come il layout possa influire sensibilmente sulla corsa all’ammortizzatore (la posizione e l’inclinazione di quest’ultimo sono indifferenti, le figure lo riportano solo per chiarezza).
Questo si riflette in una minor corsa imposta alla molla ed all’ammortizzatore (a meno di aumentare i bracci di leva in maniera considerevole peggiorando ingombri e pesi),
rendendo le regolazioni più complicate.
Mentre dal punto di vista cinematico (fatti salvi i problemi di ingombro sopra citati) queste problematiche potrebbero anche essere risolte, occorre poi considerare gli effetti dissipativi intrinseci della sospensione (attriti del cinematismo, specialmente negli uniball sotto carico) che, per scuotimenti molto piccoli della ruota, rendono ancor più difficili le regolazioni.

Perché Ferrari avrebbe scelto una architettura di sospensione tanto difficile da regolare? 

Le ragioni vanno ricercate, a mio avviso, ampliando l’analisi al beneficio che comporta questo layout in termini di posizionamento degli ammortizzatori.
Mantenere gli ammortizzatori verticali, davanti all’abitacolo (e non sopra, come si usa praticamente sempre nei sistemi push-rod per facilitare le regolazioni), permette di spostare verso l’alto la zona delle gambe del pilota innalzando di fatto l’intera cellula, e aumentando lo spazio offerto al sottoscocca per indirizzare i flussi aerodinamici.
Se Ferrari avesse utilizzato un pull-rod tradizionale, l’ingombro nella parte inferiore sarebbe stato eccessivo eliminando i vantaggi aerodinamici.
Fino al GP di Spagna del 2013, con le coperture Pirelli allora utilizzate, la sospensione Ferrari si era comportata tutto sommato bene; gli pneumatici adoperati nel seguito hanno invece mostrato tutti i limiti meccanici di questa soluzione con alti e bassi (a seconda del circuito, della mescola e del quantitativo di carburante) praticamente azzerando i benefici aerodinamici.
Ma allora perché non tornare ad una soluzione più tradizionale (push-rod) conformandosi agli altri team? Sempre a mio avviso, per motivi di costo: rifare la sospensione anteriore significherebbe cambiare significativamente la cellula dell’abitacolo per alloggiare il puntone in un’altra zona, cambiando profondamente anche l’aerodinamica. Probabilmente i già notevoli investimenti nello sviluppo della PU e il conformarsi alle novità regolamentari hanno drenato le risorse a tal punto da assumersi il rischio di correre anche quest’anno con la sospensione pull-rod, sperando di riuscire a ottenere regolazioni migliori sul campo sfruttando l’esperienza della stagione scorsa.
Sarebbe poi interessante, ma esula da questa analisi, verificare anche altri aspetti più generali legati al layout della sospensione Ferrari quali la posizione spaziale e l’inclinazione dell’asse di rollio della vettura per comprendere l’effetto (oggettivato dal distacco accumulato da Alonso nei primi giri rispetto a quello al traguardo durante il GP d’Austria) sulla monoposto del consumo di carburante. Quest’ultimo aspetto, infatti, andando a variare la posizione del baricentro e la distribuzione pesi ant/post, richiede una comprensione di come si collochi il baricentro rispetto all’asse di rollio per la determinazione dei fenomeni di “squat” in accelerazione e “dive” in frenata che permettono di aumentare la trazione e la capacità di inserimento in curva rispettivamente”.