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L’elettro-idraulica: la virtù meno apparente delle macchine di F1

Dagli anni di molle, leve, bilancieri e aste a quelli del computer onnisciente e degli attuatori idraulici

Elettro-idraulica e Formula 1: non un colpo di fulmine ma un matrimonio inevitabile

Non è l’argomento più divertente, l’elettro-idraulica. Niente a che vedere col rombo assordante dei motori, con le flessuose linee descritte dalle carrozzerie o l’odore della gomma bruciata che morde l’asfalto. Tutti stimoli golosi per i tre sensi con cui l’appassionato gusta il motorsport e la Formula 1 in particolare. Invece l’elettro-idraulica fa pensare a circuiti integrati miniaturizzati, schede madri, cablaggi, tubi, olio in pressione, pistoncini. Roba che si studia malvolentieri anche all’università, questo è sicuro.

Eppure uno dei campi di sviluppo in cui si è avuto la più incisiva evoluzione degli ultimi decenni è proprio questo. Decenni, ma sembrano secoli, in cui le auto si sono trasformate da capolavori di meccanica pura, orologi ultra leggeri molto delicati, in “pacchetti” avvolti da fili elettrici e impianti idraulici, che percorrono la vettura da cima a fondo trasportando segnali elettrici e forza per attuare tutti i dispositivi di bordo.

AFFIDABILITA’ E LEGGEREZZA: LA “REGOLA” DI CHAPMAN

Diceva il fondatore, proprietario, progettista e chissà cos’altro della Lotus, Anthony Bruce Colin Chapman, che i vantaggi di un motore potente (lui voleva dire quello della Ferrari) si sfruttano solo in rettilineo, mentre quelli di una macchina leggera sia in rettilineo che in curva. Aveva ragione. Solo che la sua passione per la leggerezza delle volte cozzava con le regole ancora poco conosciute dell’affidabilità.

Alberi tranciati, fili del gas rotti, braccetti piegati su una Lotus erano la norma, tanto che il buon Graham Hill, che sulle Lotus ci è salito molte volte, affermava: “Se a un certo punto vedi una tua ruota che ti supera allora vuol dire che sei su una macchina di Colin”. Aveva ragione anche Hill. Evidenziavano, il pilota e il suo team principal, i due estremi del compromesso alla base della progettazione meccanica: efficacia e affidabilità nell’attuazione di freni, cambio, acceleratore, sterzo ottenuti col minimo peso possibile.

LA RIVOLUZIONE DEGLI ANNI ’80

Fu negli anni ’80 che gli ingredienti con cui si realizzavano i sistemi di controllo su una macchina cambiarono drasticamente. Le centraline elettroniche comparvero all’inizio solo per controllare i motori, ma poi furono utilizzate sempre più estesamente su tutti i sistemi della vettura. Nell’89 apparve sulla Ferrari il primo cambio semiautomatico ad attuazione elettroidraulica.(nella foto l’abitacolo col cambio dietro al volante).

Ferrari 1989
Credits: UCD_FS

Al posto della leva, dell’asta e del pedale della frizione che azionavano il cambio trovava (poco) spazio sul telaio un sistema di cavi elettrici che a loro volta comandavano delle elettrovalvole montate sulla scatola della trasmissione.

Una volta messo a punto questo cambio permise il raggiungimento di prestazioni mai viste, peso ridottissimo e affidabilità assicurata. Da lì all’acceleratore il passo fu breve: i primi sistemi “drive by wire” (si può tradurre “guida elettronica”) integrati comparvero all’inizio degli anni ’90. L’acceleratore non era più collegato ad un filo metallico, ma era schiacciato dal pilota contro una semplice molla. Al resto ci pensava un sensore che poi trasmetteva un segnale elettrico alla centralina del motore e comandava così la farfalla.

L’IDROGUIDA, LE SOSPENSIONI ATTIVE E IL CONTROLLO DEL DIFFERENZIALE

La strada era tracciata. Ovunque fosse necessaria una forza controllata dal pilota (o dal software che piano piano ne stava prendendo tristemente il posto) la soluzione più facile da utilizzare diventò il cilindro idraulico controllato elettronicamente.

Blocco valvole di cambio, frizione e differenziale
Credits: Craig scarborough

I comandi a disposizione del pilota, persino lo sterzo, non agivano più direttamente sulle ruote o sul motore, ma davano un impulso elettrico ad un relè. Questo, spostando una valvola (nella foto un blocco di controllo del cambio), indirizzava olio in pressione in un cilindro, in quantità e direzione tale da azionare il dispositivo. Facile, affidabile, leggero, sicuro. In certi casi anche automatico. Fin troppo, tanto che soluzioni come le sospensioni attive o il controllo di trazione sono state giustamente vietate, per evitare che il pilota diventasse alla fine un mero passeggero a bordo di una macchina che praticamente si guidava da sola.

L’ELETTRO-IDRAULICA AL POSTO DEI MUSCOLI DEL PILOTA

Tuttavia molte delle soluzioni nate negli anni ’90 sono ancora presenti, e anzi la filosofia si è estesa a tanti campi, dalla frenata assistita che compensa l’effetto frenante delle MGU dei motori ibridi, ai vari sistemi di sospensioni che utilizzano smorzatori idraulici fino al controllo della distribuzione della frenata e del differenziale. Applicazioni impensabili al tempo del “tutto meccanico” di Colin Chapman. Insomma, senza voler essere nostalgici a tutti i costi, quando si dice che le macchine di adesso sono, almeno dal punto di vista fisico, molto più “comode” da guidare…beh non si va lontani dal vero. E si capisce anche chi è “il colpevole”.

David Bianucci

David Bianucci

Mi chiamo David Bianucci, nato a Prato ma trasferito per amore e lavoro sui colli Euganei in provincia di Padova. Sono uno sportivo a livelli di fanatismo, ho praticato la pallanuoto per vent'anni e ora faccio i campionati di nuoto Master. Ma le sensazioni più forti me le ha sempre regalate la Formula 1, sin da quando a nove anni ho visto il Gran Premio di San Marino del 1981. Sono seguite sveglie notturne per vedere i gran premi asiatici, autentiche fortune spese in riviste specializzate, giornate tra le frasche del Mugello per guardare girare di nascosto Michael Schumacher. Essere diventato nel frattempo Ingegnere Meccanico non ha migliorato la cosa... Scrivo perchè non posso fare niente per evitarlo.

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