Caster and Steering Geometry in Land Rover Vehicles


 

L'istallazione di un suspension kit è un intervento che non sempre si limita alla sostituzione di molle ed ammortizzatori. Fino a quando i centimetri da guadagnare sono una manciata, questo può anche essere vero ma se, invece, non ci si vuole limitare, bisogna essere pronti ad affrontare alcuni inconvenienti. Con questa pagina RoverWorld, in collaborazione con Marialberto Mensa, si propone di dare una panoramica tecnica sulla geometria dello sterzo e sui parametri che entrano in gioco quando si vuole "viaggiare alti" oltre a  suggerire le soluzioni attualmente in commercio per la correzione del problema.

Ricordiamo che i parametri da considerare sono molti e che noi ci limiteremo a quelli che più ci interessano. Infatti il Caster e l'Asse di Rotazione dello Sterzo, posizionando l'Asse dello Sterzo, sono direttamente coinvolti nel nostro discorso, mentre il Camber (Campanatura), il Toe Out/In( Divergenza/Convergenza) ed il Turning Radius (Raggio di Sterzata), posizionando le ruote, assumono un ruolo solo secondario anche se non meno importante. Rimandiamo quindi la definizione di questi ultimi alla letteratura presente in Rete.

Il primo parametro che alteriamo con un suspension kit è il Caster. Se da un lato le molle maggiorate ci faranno guadagnare luce da terra, articolazione dei ponti e spazio per pneumatici di maggiori dimensioni, dall'altro il Caster verrà inevitabilmente modificato rispetto alle Specifiche della Casa.

Cerchiamo innanzitutto di dare una definizione di Caster :
il Caster é l'angolo che l'asse, generalmente quasi verticale intorno a cui gira la ruota quando sterziamo, forma con il piano sui cui appoggia la ruota. 
L'asse intorno a cui si muove la ruota quando sterziamo è molto evidente in alcune macchine: nei veicoli stradali molto spesso esso è coincidente con l'asse dell'ammortizzatore (sospensione McPerson), nei fuoristrada Land Rover con i ponti rigidi (Defender, Range, Discovery) l'asse di rotazione dello sterzo passa per i due supporti degli snodi sferici agli estremi del ponte.

La regolazione del Caster gioca un ruolo importante nel determinare il feeling dello sterzo e la stabilità del veicolo alle alte velocità. Esso inoltre aiuta il ritorno dello sterzo nella sua posizione originale dopo una curva.
L'angolo del Caster può essere positivo o negativo: 
Positivo quando il prolungamento dell'asse di rotazione dello sterzo incontra il terreno davanti al punto di appoggio della ruota, negativo quando lo incontra dietro al punto di appoggio della ruota. Il valore del Caster è molto importante per la sicurezza e il feeling di guida. Un angolo di Caster positivo infatti genera una forza che tende a riportare la ruota nella sua posizione rettilinea: questo è molto importante nella guida, specie in velocità o su terreni sconnessi perché questa forza contribuisce alla stabilità della guida. Durante la guida infatti, le asperità del terreno spostano continuamente le ruote dalla loro posizione di equilibrio, in misura maggiore o minore a seconda delle asperità del terreno e della velocità di percorrenza. Un angolo di Caster positivo tende a riportare le ruote al giusto allineamento, contribuendo alla stabilità della guida. Un caster Negativo, invece, tende ad amplificare gli scostamenti dalla posizione dello sterzo imposta dal volante, con la conseguenza che lo sterzo è "ballerino", la guida diventa imprecisa fino al punto in cui può essere molto difficile mantenere la traiettoria voluta. L'effetto di un Caster Negativo può essere sperimentato da chiunque molto facilmente: basta infatti guidare in retromarcia affinché quello che era un caster positivo si traduca in un caster negativo. Sono note a tutti le difficoltà della guida in retromarcia, velocemente e su terreni sconnessi! Ma se un Caster positivo è buono, non è detto che un caster molto positivo sia meglio, anzi. Un Caster troppo positivo rispetto alle specifiche di fabbrica  causa uno sterzo pesante da manovrare, una usura prematura dei componenti dell'idroguida, una trasmissione esagerata delle asperità del terreno.
Un Caster troppo poco positivo darà invece instabilità alle alte velocità ed una maggiore facilità di manovra alle basse. 
Un Caster diverso sulle due ruote determinerà un veicolo che tirerà dal lato con Caster meno positivo. Insomma, in conclusione, il Caster ottimale é quasi sempre quello iniziale impostato dalla Casa costruttrice e che, purtroppo, aumentando la distanza tra il telaio e le ruote, viene modificato.

Vediamo adesso quali sono gli accorgimenti necessari e come si può intervenire per correggere il Caster che dopo l'adozione di un set di molle più lunghe, nelle nostre Land Rover, avrà sempre come conseguenza la sua riduzione.

- Adozione di Boccole Eccentriche

-Adozione di Radius Arms Angolati

-Adozione di Giunti Sferici regolabili

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L'Adozione di Boccole Eccentriche recupera i gradi di Caster persi dopo l'adozione di un kit di molle maggiorate. Quelle della Old Man Emu garantiscono una correzione di 2 gradi ed una lunga durata nelle condizioni più estreme.
ARB/OME

In most cases when fitting suspension to coil sprung vehicles the caster angle will need to be corrected. Symptoms of incorrect caster are vehicle wander and vague steering feel. OME's 2 degree offset correction bushes permanently cure the problem and their unique design will ensure durability under the harshest conditions.
ARB/OME

 

 


 

L'uso di molle più lunghe, portando il telaio più in alto, ruota l'asse di sterzo verso le ruote posteriori, riducendo quindi il Caster, tanto più quanto più avremo rialzato la nostra Land Rover. Insieme a ciò si verifica anche che l'angolo del pignone del differenziale ruota verso l'alto ed indietro e la piattina di base alle molle sul ponte non offre più una superficie piatta.

Per quello che riguarda il "quando" questa modifica è necessaria, anche se varia da veicolo a veicolo, si può ragionevolmente concordare che ogni "lift" al di sopra dei 2 pollici proietta il Caster in una situazione patologica. Tutti questi difetti sono correggibili con l'uso di un Radius Arm modificato. 

L'uso di questo inoltre riporta la boccola posteriore al suo angolo originale riducendo l'usura entro i limiti della normalità e permettendo un range di flessione nuovamente corretto. La robustezza originale dei RA è garantita dallo spessore dei rinforzi saldati sui suoi lati e dalla qualità delle saldature.
John Bradley-Smith, President at RoverTym

Con l'adozione del RA modificato, l'angolo della boccola è nuovamente in posizione corretta. In rosso l'angolo in precedenza.


As you lift your suspension you raise the frame, so it rotates your caster angle accordingly. Your pinion angle also rotates upward to the rear as well. Your spring pads lose the correct angle for your springs to sit flat on the pad. All these problems are correctable by our modified Radius arm. As to what lift makes your truck need correcting depends on the truck as they do react differently. Normally a good rule of thumb is any lift above 2" will throw your caster off to the point the truck feels light in the front and wanders. The reworked radius arms will also restore the threaded stem in the rear mount back to its original position in the rear mount bushing, reducing unnecessary wear and allowing the normal flex that was lost with reduced angular drop in the arms after lifting. The arm maintains it original strenght through proper thickness of the plates welded on the side, which are burnt to the shape needed to correct the caster angle. Also cutting the arms into 3 pieces as opposed to bending the arms keep the arms to the original lenght so as not to pull the front wheels closer to the front rear wheel wells and cut outs.Cutting the arms does not hurt you if the side plates are thick enough and the welds are properly done.
John Bradley-Smith, President at RoverTym

 



John E.Davis Motorworks fornisce un giunto sferico regolabile per correggere il Caster dopo che il telaio di un veicolo è stato rialzato grazie all'adozione di molle maggiorate. Un angolo di caster scorretto può avere effetti deleteri sulla stabilità dei veicoli ad alta velocità. Con l'installazione di questa parte non è necessario modificare  il pitman arm. Siamo in grado di lavorare il pezzo del cliente e rimontarlo in giornata tuttavia, per coloro che lo desiderano, possiamo dare un prezzo al kit considerando anche di ricomprare il vostro Giunto Sferico originale.
John Hales, JDM

John E. Davis Motorworks supply adjustable swivel hubs to correct altered caster angles after a vehicles chassis height has been altered via tall springs. Incorrect caster angle can have detrimental effects on your vehicles tracking at high speeds. JDM supply an adjustable swivel hub to allow higher caster settings, swivel hub only is modified the pitman arm is not altered. Ordinarily we machine the customers own swivels to suit (drive in - drive out). I'll look to pricing a kit either exchange or out right buy and advise.
John Hales, JDM

 

                        


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