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Le Hornet 600 fino al 2004 sono equipaggiate con forcelle a Flauti.

Forcelle e flauti.

Quanto andrò a desrivere non è altro che un'interpretazione/traduzione/completamento a quanto presente sul sito Racetech dinamicissima e qualificata azienda californiana specializzata nella progettazione di emulatori per forcelle e soluzioni che riguardano la ciclistica in genere.L'articolo originale è visibile qua  hhttp://racetech.com/html_files/DampingRodForks.HTML ed è grazie alle figure presenti nell'articolo sarà più facile comprendere/capire il funzionamento di una forcella facente uso di "flauti".Importante e rilevante è che in questi schemi sono riportate in modo dettagliato "gli spessori" dei flussi di fluido e che danno una chiara idea delle varie "quantità" di fluido che si muovono e che sono interessati nelle varie fasi di funzionamento.Freccia grande = importante quantità di fluido che si muove,freccia piccola = piccola quantitò di fluido che si muove.Vedremo che questi "flussi" possono avvenire a pressioni diverse.Niente chiarisce meglio le idee di immagini chiare e ricche di dettagli quali quelle presenti nel loro articolo,io,noi,dobbiamo ringraziare questa azienda,grazie Racetech.

Lo smorzamento idraulico in una forcella a flauto ( o piffero) è ottenuto obbligando l'olio a passare da precisi fori calibrati presenti alla base e sulla parte superiore di quel componente la forcella ancorato al piede dello stelo chiamato Flauto.Questo nome deriva dalla forma di tale componente la forcella che sostanzialmente è un tubo cilindrico forato dove sono presenti dei fori,molto spesso solo 2 (uno che determina il freno in compressione ed uno per l'estensione) ma nulla vieta che siano più di 2 disposti radialmente.

Il freno idraulico offerto dall'obbligare l'olio a passare in una sezione di dimensioni ridotte (ostruzione/fori calibrati sul flauto)) dipende sostanzialmente dalla VELOCITA' con cui si muove il fluido e L'ENTITA' di freno segue una legge esponenziale che vede una frenatura di valore del quadrato al raddoppiare della velocità del fluido che atteversa l'ostruzione.



L'altra curva presente (digressive) rappresenta nel grafico velocità/freno il comportamento ideale di una forcella a cartuccia o comunque con pacchi lamellari dove in relazione al tipo/numero/spessori/diametri di lamelle è possibile ottenere frenature importanti anche per basse velocità di escursione senza obbligatoriamente essere penalizzati per velocità di scorrimento degli steli più alte.
Velocità di escursione...nelle forcelle a flauto queste determinano entità di freno molto diverse.Basse velocità di escursione freno idaulico prossimo allo zero,alte velocità di escursione freno di valore elevato.Questa figura evidenzia il rapporto che esiste tra diametro del foro di passaggio e tipo di frenatura offerta dal "sistema".

 

Da quanto evidenziato fin'ora è praticamente difficile che utilizzando una forcella a "flauto" si possa beneficiare di un adeguato freno in compressione per le BASSE/MEDIE VELOCITA' di escursione senza rischiare che la stessa forcella faccia poi "muro" per velocità di escursione importanti.Nella pratica molte forcelle affidano ad una molla di adeguato carico il compito di frenare la discesa della forcella ma molto spesso questa molla non è smorzata adeguatamente da un'idraulica che la "controlla" con il risultato che l'opposizione all'affondamento degli steli è demandato solo/in grande parte al carico della molla.Se poi le molle forcella sono progressive o a 2 steep....è la saga dell'affondamento veloce o del pronunciato "beccheggio" con il risultato di avere importanti scompensi di assetto quando si toccano i freni anche non in maniera decisa.

Nella fase di compressione:

 

Prendendo in esame cosa accade durante una compressione si può notare che la discesa dello stelo nel fodero è causa di:

1-La pressione dell'olio nella camera A aumenta (ed il suo volume diminuisce) in relazione alla VELOCITA' di affondamento della forcella perchè i fori alla base del piffero causeranno un freno  in relazione alla sezione del/dei fori.In questo momento la pressione dell'olio nella forcella troverà il suo max nella camera A.

2-Con un leggero ritardo da quando è iniziata la compressione si sarà aperta la Chek Valve e la camera B tenderà ad avere la stessa pressione della A senza in realtà eguagliarla mai perchè normalmente la chiusura della valvola stessa è aiutata da una molla (ci ineresserà dopo) o se le pressioni si eguaglieranno questo accadrà verso la fine della compressione quando lo stelo arresterà la sua discesa.

A-Si può notare che le camere A e B hanno volumi molto diversi,il passaggio dalla Check Valve non è di dimensioni importanti,la pressione nella camera A può essere elevatissima.La velocità con la quale si carica di olio la camera B dipende da almeno 2 caratteristiche fisiche dell'olio che sono la sua viscosità dinamica e la sua densità.".Su Wikipedia in relazione al termine "viscosità cinematica" appare scritto:
"Un altro tipo di viscosità è quella cinematica che esprime il rapporto tra viscosità dinamica di un fluido e la sua densità."
Questo lo sapevamo,lo abbiamo più volte messo in conto ma forse non ci siamo soffermati a pensare che 2 fluidi idraulici aventi stessa viscosità cinematica potrebbero avere valori di viscosità dinamica e densità diversi,40=80:2 ma anche 160:.4 e quindi quando si parla di spostare importanti masse di fluido con in gioco alte velocita il solo valore di viscosità cinematica (in cSt) potrebbe non indicarci o farci immaginare l'esatto funzionamento della forcela.Questo diventa più importante per forcelle che equipaggiano veicoli da cross-enduro o comunque caratterizzati da essere equipaggiati con forcelle con ampie escursioni operanti con velocità di affondamento importanti.Su forcelle di alte prestazioni (racing) molto spesso a parità di viscosità dichiarata il tipo/marca di fluido forcella può influire sul funzionamento della stessa visto che i vari progettisti della forcella stessa hanno ottimizzato il funzionamento di questa con un preciso e specifico olio.Da quanto esposto si può pensare che il valore di viscosità di un fluido per forcelle possa dare indicazioni precise/affidabili in relazione a basse/medie velocità di escrsione dello stelo ma non ci sarebbe da meravigliarsi se due fluidi aventi la stessa precisa viscosità a 40 gradi ed operanti a 40 gradi possano rispondere come frenatura  in maniera leggermente diversa su una staccata violenta.A parità di viscosità cinematica dichiarata i valori di Densità e di Viscosità dinamica del fluido possono variare in base al tipo di base usata  ed alla formulazione.

3-Dalla figura si nota che durante la compressione la massa di olio della camera A trova il suo cammino ideale/sfogo transitando in grande parte all'interno del flauto dopo aver transitato nei fori alla base di questo ed aver procurato nel transitarvi una frenatura idraulica sfociando poi nella camera C.Sempre dalla figura si vede anche che una piccola parte di fluido defluisce nella camera C transitando dal foro del freno in estensione della camera B ma è evidente che viste le sezioni di passaggio il contributo di smorzamento offerto dal flusso dal foro in questione può essere ritenuto irrilevante a confronto di quello causato (di sezione almeno 5-7 volte superiore) dai fori alla base del flauto.E' intuibile che la pressione dell'aria presente nella camera C aumenterà in relazione all'entità dell'affondamento dello stelo.

La fase di estensione

 

Osservando questa figura è evidente che mostra la fase finale dell'estensione ma noi immagineremo la situazione di stelo completamente compresso dove la camera A presenterà il suo volume minimo possibile e la camera B il suo volume max possibile.In questo momento la pressione dell'aria nella camera C sarà al suo max perchè sarà minimo il volume di aria presente nella camera.

Terminata la fase di compressione la molla e la pressione dell'aria presente nello stelo comanderanno la fase di estensione.
La Check valve della camera B e che si era aperta in fase di compressione, come lo stelo inizia la sua risalita ora si chiuderà e la pressione all'interno della camera B sarà la max possibile visto che man mano che lo stelo si estende il suo volume diminuirà.La "velocità" con la quale questa camera si svuoterà (freno)è dipendente principalmente dalla sezione di passaggio (foro) presente in questa e che permette il deflusso dell'olio dalla camera B alla camera A che in questa fase di funzionamento vedrà aumentare via via il suo volume e diminuire la sua pressione.Una piccolissima parte di fluido transita anche tra la Check valve chiusa e lo stelo esterno del flauto visto che questo accoppiamento non è previsto "a tenuta".Questo "rimescolamento" dell'olio dove si vede questo che lascia un posto per defluire in altro è facilitato dalla pressione dell'aria presente nella camera C che "funziona da spinta verso ciò che deve muoversi". Durante l'estensione la pressione nella camera A diminuisce e l'olio viene richiamato/risucchiato in questa dalla camera C e B che sono a pressioni superiori.

B-La fase di estensione è più semplice da controllare (progettualmente) perchè le velocità di risalita/estensione dello stelo sono di entità molto minore rispetto a quelle in compressione ed in qualche maniera di entità prevedibile perchè riferite al carico della molla impiegata ed alla pressione dell'aria che è in funzione del livello dell'olio nella forcella.

Il problema dell'emulsione dell'olio

 

La temperatura di funzionamento del fluido forcella è dipendente dalle sollecitazione a cui  è sottoposto ed alla temperatura esterna con la quale è utilizzato il mezzo.A regime e per un'uso non agonistico del mezzo è pensabile che il fluido lavori ad una temperatura di un 5-6 gradi superiore a quella ambiente e quindi raramente oltre 40-45 gradi.

Negli steli è presente aria,questa non è immune dal contenere dell'umidità a meno di non aver creato del vuoto negli steli ed avverci immesso azoto a pressione ambiente.La presenza di umidità, di calore, e di variazioni di pressione non trascurabili durante il funzionamento della forcella porta inevitabilmente al formarsi di vapore acqueo dentro la stessa ed in qualche maniera a modificare la capacità di smorzamento dell'olio visto che questo sarà "inquinato" da microbolle.E' anche vero che  l'iperbole che esce dal grafico evaporazione/temperatura dellacqua ci dice che per temperature del fluido/ambiente dove opera sotto i 50 gradi questo fenomeno non si presenta di entità allarmante e che influenza in modo maggiore "circuiti idraulici" che fanno uso di fluidi forcella pochissimo viscosi (tipo 15-20 cSt) ed operanti a temperature più alte (forcelle racing).



Giotek



Linkback: http://www.hornet.it/b11_modifiche-motoristicheciclistica/t35308_forcelle-flauti/

Complimenti bel post.
Da tutto ciò deduco che andare a cambiare le molle senza modificare l'idraulica non risolve nulla.. sbaglio?

Ben fatto, l'ho letto volentieri.
Anche se arrivato in fondo ho avuto l'impressione che fosse incompleto. Ho pensato "e quindi?"
Hai spiegato (molto bene) cone funziona; sarebbe bello avere un proseguo che esponga i possibili interventi.
Per esempio a me non è chiara la differenza tra i flauti di serie, i pompanti che offre dilone, i regolatori di flusso del kit matris, quelli andreani e quelli che costruisci tu.
Mi pare di capire che i pacchi lamellari siano migliori dei flauti per uniformità di risposta, non si possono montare al posto dei flauti?
Ultima domanda, come funziona la regolazione separata del freno in compressione ed estensione?

Ps: secondo me questa discussione merita di essere spostata in pillole di officina.

Scusami, non volevo sembrare uno che legge e avanza pretese. Hai fatto un'ottimo lavoro e te ne sono grato già così. Spero avrai tempo e voglia di portare avanti questo discorso, diversamente avrai tutta la mia comprensione. Solo non ho potuto fare a meno di cogliere l'occasione per esternare tutte le mie curiosità e perplessità.
 

tutto molto interessante ,complimenti continuero' a leggere con calma

Ciao a tutti.

Quanto riporterò riguarderà la forcella della Hornet dal 98 al 2004,questo perchè il tipo di forcelle impiegato usa un'idraulica che fa riferimento a quanto illustrato nell'articolo.

Sostanzialmente le modifiche maggiormente usate/richieste per avere un'avantreno meno incline al repentino affondamento possono essere di 4 o 5 tipi.

1-Sostituzione di molla da progressiva (o 2 steep) a lineare magari con leggero maggiore K con utilizzo di olio leggermente più viscoso.Sostituzione della molla di serie con altra progressiva di K maggiore ed utilizzo di olio leggermente più viscoso.

2-sostituzione dei flauti con altri aventi i 2 fori di frenatura con diametri diversi dall'originale,a questi si possono abbinare le molle sopraindicate o tenere le originali.

3-Dotare la forcella di regolatori di flusso che, posti tra molla e testa del flauto "simulano" un flauto con fori diversi dall'originale.

4-Dotare la forcella di regolatori di flusso equipaggiati di lamelle che vengono interposti come i precedenti tra testa del flauto e molla

5 Cartuccia completa che sostituisce fisicamente il flauto e che prende il suo posto all'interno della forcella dove è possibile che siano presenti regolazioni idrauliche e che prevede l'utilizzo di pacchi lamellari.

In generale la scelta di sostituire la molla di serie dovrebbe seguire l'aver prima sistemato l'idraulica al meglio possibile


1-Soluzione di gran lunga più utilizzata anche per motivi di costo,forse non la migliore delle possibili scelte dove viene demandato il sostentamento dell'anteriore ad una molla più "dura" ma enfatizzando lo scarso freno in compressione offerto dallla risposta dei flauti che rimane pressochè immutato anche utilizzando un'olio leggermente più viscoso.Viste le sezioni di passaggio utilizzate per il freno in compressione/estensione l'idraulica della forcella "sente" un'olio più viscoso per l'estensione e le cose non cambiano sostanzialmente per quello in compressione.Avantreno più solido in staccata,nel complesso più granitico,molto spesso con diminuizione della corsa della forcella ma idraulica ancora più distante da quello che servirebbe in fase di compressione perchè questa controlla la molla in modo ancor meno indicato che con la molla originale.Per un'utilizzo polivalente del mezzo bisognerebbe che l'escursione fosse la più ampia possibile e che la forcella fosse ben controllata in ogni fase di funzionamento,NORMALMENTE con una molla più dura ci si allontana da queste necessità

A-prima di proseguire reputo utile porre l'attenzione sul fatto che guardando la figura dell'articolo che riguarda la fase di estensione si vede una grossa freccia rossa indicante un flusso di olio dalla camera C a quella A dovuto alla diminuizione del volume della camera B.La sinergia di eventi che si manifestano vede dunque lo "svuotamento" della camera B,il freno offerto dall'olio al passaggio nel foro apposito e la simultanea ricarica della camera A che aumentando il suo volume richiama olio dalla C.Se noi ostruiamo il foro per l'estensione la camera B non può "svuotarsi" (se non tramite l'inignificante trafilaggio tra flauto e check valve chiusa).Se noi ostruiamo il foro sulla testa del flauto la camera A si potrebbe ricaricare solo con l'olio che esce dal foro del freno,in ambedue i casi avremmo una forcella MURATA che non viene su.

2-Sostituendo i flauti con altri aventi i fori per la compressione generalmente abbastanza più piccoli e per l'estensione od uguali o poco più piccoli si va a modificare l'entità di freno "spostando" sulla curva freno/velocità la porzione di curva che il sistema ora utilizzerà.Se prima era AB ora sarà CD incrementando il freno su TUTTA l'escursione della forcella potendo ora godere di un minimo freno in compressione (prima praticamente nullo) ed un maggior freno per gli affondamenti più violenti.LA CURVA DI RISPOSTA RIMANE ESPONENZIALE/PROGRESSIVA,SI SPOSTA E BASTA IL SUO ARCO DI UTILIZZO.E' importante non far arrivare il "sistema" a lavorare vicino e nei pressi della zona rossa che rappresenta il fare "muro" della forcella e cioè il bloccarsi nella discesa nel vero senso del termine.



A questo punto potrebbe essere intuitivo il fatto che si potrebbero risparmiare diversi soldi intervenendo sui nostri flauti di serie semplicemente "tappando" con una saldatura che poi spianeremo e riforando tangenzialmente con punta di diametro appropriato.Appropriato = chi esegue il lavoro deve sapere cosa fa,perchè lo fa,e scegliere il diametro appropriato.Questo magari per la sostituzione dell'olio forcella perchè l'estrazione dei flauti non implica il doverla smontare completamente,via i bulloni in fondo ai foderi e via i flauti.

Flauto originale



Flauti modificati con fori per la compressione di diametro minore



Questa modifica può costare anche solo i soldi per 2 piccole saldature (5 euro) con risultati che si avvertono e sarebbe quella da consigliare caldamente o come intervento risolutivo a basso costo,implica di conoscere il/i diametri da forare.

3-Regolatori di flusso...è un qualcosa che impedisce all'olio di scendere liberamente dalla camera C nella camera A durante l'estensione e POTENZIALMENTE sarebbero da sconsigliare MA ogni forcella è dimensionata a suo modo ed è dimostrato DAI FATTI che possono funzionare alla grande SE attentamente progettati per QUESTA O QUELLA forcella.Posti tra molla e testa del flauto e presentando un foro di passaggio di diametro inferiore/sensibilmente inferiore rispetto a quello sulla base del flauto (compressione)comanderanno loro il freno per la compressione visto che sono l'ostruzione più rilevante del circuito quando l'olio in fase di discesa della forcella transiterà dalla camera A alla camera C.Importante è che questa sezione di passaggio non risulti poi colpevole di ritardi di ricarica in fase di estensione.Sono un cavallo di battaglia della Matris che ne ha venduti a migliaia..peccato che 2 pezzi di alluminio (per questi viene acquistato il kit) che fino ad ieri erano accompagnati da un regolatore di precarico e SENZA molla anche se nella pubblicità compare siano venduti a 175-180 euro.Questo è il motivo che mi ha spinto a progettarli,realizzarli,testarli e farli realizzare per 70 forcelle dell'Aprilia Caponord i cui possessori sono pienamente soddisfatti degli spiccioli spesi.Chiarisco che non è mia intenzione venderli,lucrarci MA se fosse ritenuto interessante sono disposto a mie spese a realizzarli,farli testare e demandare l'eventuale realizzazione/produzione a chi ha un'amico che potrebbe muoversi a prezzi molto molto interessanti.Se guardate le pubblicità Matris nelle quali è presente il regolatore vedrete che questo comanda la sostituzione dei distanziali e detto tra di noi è fatto molto grossolanamente dal punto di vista "indirizzamento dell'olio" non presentando svasature davanti al foro di passaggio.I miei sono questi ( la guarnizione è piana quella in foto non c'entra niente)

 

Si possono infilare (ad incastro nella molla) e sfilare velocemente comandando solo la regolazione appropriata del livello dell'olio,non necessitano di cambiare i distanziali.

Testati da me e da altri prima di produrli

http://www.apriliaontheroad.com/forum2009/viewtopic.php?f=21&t=23844&hilit=conitek

prodotti per 2 GDA a cifre irrisorie trovando chi ha lavorato senza lucrarci e dotato di macchine a controllo numerico hanno equipaggiato 70 (settanta) forcelle che tutt'ora circolano.

http://www.apriliaontheroad.com/forum2009/viewtopic.php?f=306&t=24094&hilit=conitek  primo GDA
http://www.apriliaontheroad.com/forum2009/viewtopic.php?f=15&t=29097&hilit=conitek    secondo GDA

Il "trucco" sta nell'individuare il diametro del foro che possa portare ad un sensibile aumento del freno in compressione SENZA che questa sezione di passaggio rappresenti un'ostruzione per l'olio che ci transita in fase di estensione e che si possano manifestare in modo sensibile le problematiche illustrate poco sopra.Questa è la miglior soluzione a basso prezzo,installazione reversibile,non implica modifiche e che "si sente".

4-Regolatori di flusso a lamelle,stesse problematiche,più facilmente aggirabili grazie a pacchi lamellari che non rappresentano una sezione di passaggio fissa,la possibilità di usare oli leggermente più fluidi perchè i flussi sono comandati dalle lamelle.Costi 180-200 minimi e secondo me il max da richiedere alla forcella oltre il quale è da prendere in considerazione di rivedere obbligatoriamente il mono e la ciclistica tutta.Con questi è possibile una risposta idraulica non più progressiva (digressiva)con maggior sostentamento con le basse velocità di escursione ed allontanando la possibilità di "muro" per le alte.E' anche vero che normalmente sono equipaggiati di pacchi lamellari molto semplici in una struttura elementare che deve costare poco.Una forcella che nasce a lamelle è altra cosa.

 

   


5-Cartucce complete,componenti che prendono fisicamente il posto dei flauti e se non per le dimensioni dei cilindri dove sono istallati i pacchi lamellari (poco spazio/diametro) sono delle vere e proprie forcelle a pompanti dedicate principalmente all'agonismo od a chi non guarda a spese.




Spero lo riteniate interessante od utile
Un salutone

Giotek

Per smontare i flauti basta svitare la brugola presente sotto le forcelle?
e per riavvitarli come si fà? serve qualche attrezzo particolare che blocchi il flauto nella fase di "avvitamento"?

Devo fare esattamente quelle due operazioni li!

Pulire a fondo la forcella, installare il regolatore di flusso, le molle ed i distanziali nuovi.

Sono riuscito a smontare completamente la forcella, ho estratto in ordine:
-distanziatore originale
-rondella in acciaio
-molla
-flauto con la molla.

Però ho notato un cosa molto preoccupante:
mentre nella prima forcella è andato tutto bene, olio rosso ma abbastanza fluido nella seconda c'era l'olio nero, piuttosto denso, pieno di granelli di piccole dimenisoni. Il flauto è pieno di sedimenti che avevano ostruito parzialmente i fori e sopratutto l'olio puzzava come di emulsione.

Ora faccio una bella pulizia con la benzina e le faccio asciugare per bene.

Quale potrebbe essere la causa di questa differenza?
Inoltre, mi consigli di cambiare anche tutte le guarnizioni e paraolio? sicuramente cambio la guarnizione sulla vite sotto la forcella e quella sul tappo forcella

Altro da cambiare?

Grazie e scusa per il disturbo

Quest'estate vengo a firenze per un paio di giorni e pago una cena! promesso