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Asta di reazione del Carc: a cosa serve e come agisce

L'unico, autentico, inimitabile....

Asta di reazione del Carc: a cosa serve e come agisce

Messaggioda Cane » sab mar 15, 2008 11:15 am

Ho cercato per curiosita' di capire, facendo un po' di ricerca, come agisce esattamente l'asta di reazione...
Posto queste illustrazioni, accompagnate da due righe di quello che ho capito, per qualche altro eventuale interessato...


Lo scopo dell'asta di reazione e' quello di impedire il sollevamento del posteriore della moto durante le fasi di accelerazione e di
impedirne l'abbassamento durante le fasi di decelerazione dovute al freno motore.
E' il classico effetto del tiro catena "Shaft Effect", meno percepibile con la catena perche' facilmente controllabile
posizionando al punto giusto il pignoncino dentato sul motore relativamente alla posizione dei leveraggi del forcellone, ecc.
E' invece molto piu' percepibile con il cardano tradizionale perche' i leveraggi sono sfavorevoli e le reazioni negative amplificate.
Naturalmente piu' il motore e' potente e con maggior freno motore, piu' il fenomeno e' accentuato.
Per questo motivo sui tranquilli custom con cardano l'asta di reazione non e' strettamente necessaria.
Nel vecchio cardano Guzzi e in altri simili di altre marche, per contrastare questo fenomeno era necessario contenere l'escursione
della sospensione posteriore e utilizzare quindi molle piu' dure, con aspetti negativi anche sul confort...
Nel Carc, al momento dell'accelerazione, il sollevamento del posteriore della moto e' contrastato dalla forza della
barra di reazione che tende a equilibrare le spinte sul quadrilatero articolato della sospensione...
Nelle decelerazioni con freno motore, l'asta di reazione esercita una forza simile, ma inversa, cercando
di contrastare l'abbassamento del posteriore della moto....
La spinta e la trazione all'asta di reazione e' data dalla rotazione intorno al perno della ruota posteriore di un gruppo interno alla scatola
stessa che vincola solidali tra loro il pignoncino della coppia conica con la barra uscente in alto dal soffietto della scatola
trasmissione, a sua volta imbullonata all'asta di reazione...Questo mecanismo lo vedremo dopo nel dettaglio.

Questo il classico coportamento dello Shaft Effect in una moto tradizionale a catena:

Immagine

La load transfer line (linea di trasferiemto di carico) e' quella che congiunge il punto di contatto con il suolo della ruota posteriore e
l'incrocio della linea orizzontale passante per il baricentro complessivo moto/pilota con la verticale del perno ruota
anteriore, sono le due linee blu ortogonali tra loro (vedi illustrazione)

La squat line (linea del tiro catena) e' invece quella che congiunge il punto di contatto al terreno della ruota posteriore col punto virtuale A.
Il punto virtuale A e' il punto di convrgenza tra il prolungamento dell'asse del forcellone e il prolungamento della linea
superiore di trazione della catena.(vedi illustrazione)

Quando le due linee si sovrappongono o quasi, la moto e' neutra e si annulla l'effetto Shaft Effect...
Quando la squat line e' piu' alta della load transfer line c'e' un sollevamento del posteriore in accelerazione (vedi la fig. 2 con cardano tradizionale).
Quando la squat line e' piu' bassa della load transfer line c'e' invece una compressione del posteriore in accelerazione (vedi la fig.1 con catena tradizionale).

Questo il coportamento anomalo dello Shaft Effect in una moto con cardano tradizionale:

Purtroppo nel cardano tradizionale l'asse del forcellone coincide esattamente con l'asse del cardano che ruota al suo interno e il punto A viene
quindi a trovarsi esattamente sul perno di rotazione del forcellone, dove si trova anche il giunto cardanico che da la trazione. Troppo arretrato!

Immagine

La squat line passante per il punto A, qui molto arretrato, si alza quindi moltissimo al di sopra della linea del trasferimento di
carico (notate la differenza rispetto alla Fig.1 precedente con la catena), amplificando quindi l'effetto Shaft Effect.
Il problema potrebbe essere attenuato allungando molto il forcellone, ma naturalmente questo non e' possibile farlo senza
stravolgere le misure della ciclistica...
La soluzione a questo problema? Creare anche con la trazione a cardano un punto A virtuale nella posizione corretta, simile a quello
della catena...Questa possibilita' e' offerta dall'utilizzo di un'asta di reazione...

Questo il coportamento corretto dello Shaft Effect in una moto con cardano e asta di reazione, molto simile a quello della catena

Immagine

Con l'asta di reazione si viene a creare un quadrilatero articolato di forze che porta, nel punto di congiunzione tra il prolungamento dell'asse del
forcellone e quello dell'asta di reazione, alla creazione di un punto A virtuale, simile a quello della catena, che corregge quindi l'indesiderato
effetto Shaft Effect abbassando la squat line e posizionandola correttamente vicino e piu' in basso alla load transfer line.
E' questo in pratica il "trucco" usato per correggere il difetto dello Shaft Effect del cardano tradizionale ...

Ecco come agiscono le forze sull'asta di reazione in accelerazione/decelerazione. Questi sono due disegni meccanici del Carc:

ImmagineImmagine

Tutta la piastra tratteggiata obliquamente scura e identificata col n°25 nel disegno sopra (un po' a forma di L, e visibile anche nel disegno
sotto e' libera di ruotare intorno al perno ruota. Essa e' collegata soltanto in due punti: imbullonata in alto all'asta di reazione e a destra
solidale con il pignoncino della coppia conica N°22 e i cuscinetti su cui esso ruota (quei quattro quadratini crociati visti in sezione n°38)...

Quando si accelera, per la resistenza opposta dalla ruota alla sua rotazione, il pignoncino tende ad "arrampicari" sui denti della corona
(solidale alla ruota) spostandosi quindi verso l'alto e provocando una rotazione della piastra n°25 a cui e' solidale in senso antiorario.
Questa rotazione antioraria crea naturalmente una "trazione" sull'asta di reazione.
Ho parlato di "arrampicarsi" del pignoncino e di rotazione della piastra, ma in realta' si tratta di piccoli movimenti perche' meccanicamente vincolati...
Piccoli movimenti, ma forze importanti che vanno a scaricarsi sull'asta di reazione...

Da un piccolo calcolo che ho fatto sul valore della coppia del motore penso che l'asta di reazione sia sollecitata in accelerazione da una forza di
trazione di circa 50/60kg...Non sono tantissimi, ma non sono costanti. Lavorando con la manopola del gas si puo' passare velocemente e
ripetutamente da 50/60 kg di trazione sull'asta in accelerazione a 10/15/20 o forse anche 30 kg di compressione per il freno motore in scalata, e
viceversa...Un piccolo e continuo "martellamento" sull'asta di reazione e sulle boccole...Ecco le sollecitazioni al famoso bullone del Griso e' del V11....

Il Carc, il sistema V11, e il Paralever BMW, risolvono il problema dello Shaft-Effect basandosi sullo stesso principio
di funzionamento, cioe' spostare con un'asta di reazione il punto A nella posizione piu' opportuna, ma lo fanno con alcune
diversita' meccaniche, con qualche vantaggio e con qualche svantaggio tra i vari sistemi...

Nella figura sopra del Carc si nota che accelerando il pignoncino tende ad arrampicarsi sulla corona trascinando in rotazione antioraria la famosa
staffa a L che mette in trazione l'asta di reazione....
Si nota anche che togliendo il gas e rallentando il motore, la corona solidale alla ruota tende a trascinare il pignoncino verso il basso e quindi la
staffa a L in rotazione oraria che mette in compressione l'asta di reazione...(tutti fenomeni gia' spiegati a inizio topic)

Nelle repentine aperture/chiusure del gas, si passa quindi velocemente e in modo "secco" dalla trazione alla compressione dell'asta di reazione e
quindi anche alle sollecitazioni sui suoi fissaggi, boccole e bulloni...
Questo succede perche' non ci sono masse importanti (quindi inerzie) che si oppongono a questo movimento, c'e' soltanto il peso della staffa ad L, quello del pignoncino e cuscinetti, quello del 50% dell'albero del cardano...

Se scollegassi l'albero del cardano dal cambio, con la mano e senza nessun sforzo potrei ruotarlo avanti e indietro facendo quindi ruotare anche
la staffa ad L e mettendo ripetutamente in trazione e in compressione l'asta di reazione....
A moto ferma l'asta di reazione e' a riposo, ne in trazione ne in compressione....


Nel Paralever invece, anche a fermo, l'asta di reazione a causa dello snodo sul monobraccio e la diversa geometria e' sempre in compressione, ipotizzerei almeno 50/60kg, che aumentano a carico col passeggero fino a circa 90/120kg...
In fig 4 si nota chiaramente che il peso della moto agente sul monobraccio tenderebbe a chiudere lo snodo col soffietto in gomma se l'asta di reazione messa in compressione dalla rotazione oraria della scatola della trasmissione non si opponesse...

Immagine
Fig.4

Immagine
Fig.3

Nella figura 3 del Paralever si nota che accelerando il pignoncino tende come al solito ad "arrampicarsi" sulla corona tendendo a trascinare in
rotazione antioraria tutta la scatola della trasmissione, che a sua volta tende a ridurre la compressione iniziale sull'asta di reazione...
Si nota anche che togliendo il gas e rallentando il motore, la corona solidale alla ruota tende a trascinare il pignoncino verso il basso e
quindi tutta la scatola della trasmissione in rotazione oraria, la quale tende ad aumentare la compressione gia' esistente sull'asta di reazione...

Insomma, non si passa mai dalla compressione alla trazione dell'asta di reazione, essa e' sempre "piu' o meno" in compressione...salvo forse casi estremi...
Se scollegassi l'albero del cardano dal cambio, a differenza del Carc, non riuscirei a ruotarlo con la mano, perche' per ruotare in senso antiorario
la scatola della trasmissione deve per forza sollevarsi il perno dello snodo del monobraccio (quello sotto il soffietto in gomma) e aprirsi ulteriormente
il soffietto in gomma, quindi tende a sollevarsi la moto o a comprimersi il mono...
Ecco perche' anche durante la marcia quando apro il gas l'asta di reazione e' sollecitata meno bruscamente, perche' il movimento e' smorzato dalla
massa importante (quindi inerzia) di buona parte del peso della moto...

Differente modo tra Carc e Paralever di imprimere le forze sull'asta di reazione...Forse piu' brusco nel Carc....

CARC

Immagine

PARALEVER

Immagine


SOLUZIONE ALTERNATIVA HONDA SENZA ASTA DI REAZIONE

Honda ha invece adottato una soluzione originale senza quadrilatero....
E' riuscita ad abbassare la squat line sfalsando il perno del forcellone da quello del giunto cardanico...
Un po' come sulla catena, si cerca il punto giusto spostando il pignoncino sull'uscita del cambio...

ImmagineImmagine

Nella prima foto si vede che non c'e' nessun quadrilatero e neppure aste di reazione...
Nella seconda foto si vede il forcellone col giunto cardanico (dentro al soffietto) "piu basso" del perno del forcellone...
Sia nel Carc che nel paralever il giunto cardanico coincide esattamente col perno del forcellone...
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Messaggioda stevedet » sab mar 15, 2008 11:49 am

Molto interessante.
Devo dire che sulle mie vecchie Guzzi non ho mai avvertito molto il fenomeno; forse mi ero abituato e non ci facevo più caso, ma più probabilmente è come dici tu: su tutte le mie precedenti moto, ho sempre avuto l'impressione che le sospensioni posteriori fossero dure, malgrado provassi a regolarle. Sicuramente questo contribuiva ad attutire il fenomeno.

Sullo Sport invece, dove il monoammortizzatore lavora molto bene e c'è l'asta di controreazione, il comportamento del sistema mi sembra ottimo.
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Messaggioda Bombos » sab mar 15, 2008 11:52 am

perfetto Cane!
secondo me comunque il problema del tranciamento (che io non ho mai avuto, e non ha neanche un piccolo gioco) è dovuto principalmente ad una guida un po' "selvatica" (passami il termine)
guidando con dolcezza e senza far strattonare tutto il reparto trasmissione secondo me (e i fatti finora mi cosano) non si dovrebbe manifestare il problema

ciao cane
sempre bello leggere i tuoi articoli
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Messaggioda Minatore » sab mar 15, 2008 11:55 am

cacchio bel lavoro cane.
Per chi si vuole divertire ulteriormente coi calcoli (mò me li svolgo con calma anche io) può vedere se il bullone è correttamente dimensionato o no.

tb=T/w< tb amm

dove:
tb è la tensione tagliante interna del bullone
T è lo sforzo di taglio applicato (in pratica i 60kg applicati all'asta, e quindi al bullone) per ogni superficie** di contatto a taglio
w è la sezione resistete del bullone : wr= π dr^2/4
dr è il diametro medio ed è: dr=(dn+dm)/2
dn è il diametro della parte filettata escluso lo spessore del filetto (il cuore del dado)
dm è il diametro medio ed è: dm=(dn+d)/2
d è il diametro del bullone intero nella parte più grossa

La tensione tb (tau bullone) va confrontata con i limiti di normativa tbamm (tau bullone ammissibile) che variano in base alla classe della vite allego tabella:
Bulloni normali:
classe vite 4.6 - tbamm 113 N/mm^2
classe vite 5.5 - tbamm 141 N/mm^2
classe vite 6.6 - tbamm 170 N/mm^2
Bulloni alta resistenza:
classe vite 8.8 - tbamm 264 N/mm^2
classe vite 10.9 - tbamm 330 N/mm^2

se i valori tb rimangono inferiori ai limiti l'acciaio del bullone lavora solo in fase elastica*, recuperando and ogni sforzo le deformazioni che compie - se l tensioni superano i tau ammissibili invece il bullone fupera la fase plastica e finisce per deformarsi progressivamente senza ritornare alla fase iniziale, snervandosi piano piano fino a che non si tronca sotto l'ultimo sforzo che riesce a sopportare.
Scusate se faccio il saccente ma sto studiando proprio le bullonature per un esame di merc prox :asd: magari c'è qualche minima differenza tra edilizia e meccanica... ma credo di poco, dubito che i bulloni si calcolino tanto differenztemente, magari ci sono dei parametri di sicurezza in più... ma il succo è quello.

** bisogna infatti dividere lo sforzo tagliante per il nuimero di superfici per quale esso si trasmette, nel caso del v11 per 2 (sono due le ali del telaio al quale è fissato)
*postilla, questo considerando la situazione ideale in cui il bullone lavora perfettamente a taglio e senza troppo gioco tra gli accoppiamenti.
Qui vi mostro il diagramma costitutivo dell'acciaio (tensione/deformazione) - il campo elastico è la prima parte quasi rettilinea, la seconda parte è quella plastica, in genere si deve far lavorare il metallo solo nella fase elastica, altrimenti si incorre in deformazioni irreversibili.
Immagine

quanto è grosso il bullone del v11?

EDIT 2
considerando bullone dm10 (10 mm di spessore, 1 mm di filettatura) i dati diventano:
dm (diametro medio): 9mm
dr (diametro resistente): 8,5 mm
wr (sezione resistente): 56,63 mm^2
T (carico esercitato): 60 kg / 2 superfici (le flange su cui appoggia il bullone, indiferentemente quello su telaio o quello sul cardano) = 30 kg = 295 N
tb (tau tagliante): 5,2 N/mm^2

verifica:
tb 5,2N/mm^2 < 330 N/mm^2 tamm

I valori indicano un valore di tensione al taglio notevolemtne inferiore ai limiti elastici di un bullone alta resistenza.
Le ragioni della rottura di questi dadi (se le tensioni massime esercitate di 60kg sono corrette) esulano le mie consocenze in materia - ma mi sento di dire che se le tensioni sono queste i bulloni rotti non si sono rotti per via di un errore di progetto, che anzi semba più che dimensionato.
lamps a tutti ;)
Ultima modifica di Minatore il sab mar 15, 2008 1:11 pm, modificato 4 volte in totale.
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Messaggioda Molamai » sab mar 15, 2008 12:18 pm

Mi intrometto anche se tecnicamente sono una pippa,se sulla Breva 1100 dopo le vostre analisi monto questa:
Immagine
Asta di reazione in ergal "rossopuro" quali vantaggi potrebbe apportare oltre a quello estetico?
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Messaggioda Minatore » sab mar 15, 2008 12:21 pm

Molamai ha scritto:quali vantaggi potrebbe apportare oltre a quello estetico?

imho al limite è più leggera. ;)
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Messaggioda Bombos » sab mar 15, 2008 12:23 pm

bisognerebbe vedere l'originale
se prevede dei silent-block o meno
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Messaggioda Minatore » sab mar 15, 2008 12:38 pm

errore
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Messaggioda Bombos » sab mar 15, 2008 12:40 pm

infatti quelli del v11 non sono mica normali
sono ad alta resistenza
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Messaggioda Minatore » sab mar 15, 2008 12:42 pm

bombos ha scritto:infatti quelli del v11 non sono mica normali
sono ad alta resistenza


si ma in base ai calcoli pure uno ad alta resistenza non absta. E' prbabile che i miei calcoli siano sbagliati perchè il bullone probabilmente non è di soli 10 mm di diametro... se qualcuno mi da i dati precisi correggo.
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Messaggioda Bombos » sab mar 15, 2008 12:46 pm

mi sa che stiamo facendo un errore alla base
perche sono due i bulloni
uno dietro
e l'altro avanti sul telaio
quindi teoricamente /2
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Messaggioda SimoneV11 » sab mar 15, 2008 12:50 pm

il bullone è m10 durezza 10.9 con 43 mm di parte liscia e 16 di filetto in totale lungo 59mm
ma lasta è a contatto solo con la parte liscia
i dati sono sicuri al 100 %
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Messaggioda Minatore » sab mar 15, 2008 12:53 pm

SimoneV11 ha scritto:il bullone è m10 durezza 10.9 con 43 mm di parte liscia e 16 di filetto in totale lungo 59mm
ma lasta è a contatto solo con la parte liscia
i dati sono sicuri al 100 %

grazie. ora rifaccio i calcoli e aggiorno. ;)

uhm... il diametro di un m10 è 10 mm giusto? 1 mm solo di filetto giusto?
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Messaggioda Cane » sab mar 15, 2008 1:04 pm

bombos ha scritto:mi sa che stiamo facendo un errore alla base
perche sono due i bulloni
uno dietro
e l'altro avanti sul telaio
quindi teoricamente /2

No, i 50/60 kg agiscono contemporaneamente su tutti e due i bulloni...

L'errore, se non lo hai considerato, e' che ogni singolo bullone appoggia sulle due boccole laterali del supporto, quindi la forza tranciante tra bullone e ogni singola boccola si dimezza...
Ultima modifica di Cane il sab mar 15, 2008 1:05 pm, modificato 1 volta in totale.
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Messaggioda Minatore » sab mar 15, 2008 1:04 pm

ops prima ho fatto qualche errore. riaggiorno per bene. ;)
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Messaggioda Bombos » sab mar 15, 2008 1:05 pm

ah
vero
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Messaggioda SimoneV11 » sab mar 15, 2008 1:08 pm

Immagine il diametro di un m10 è 10mm giusto
come vedi spero, la parte filettata non è a contatto con l asta reazione

ho fatto quello che potevo spero si capisca
Ultima modifica di SimoneV11 il sab mar 15, 2008 5:16 pm, modificato 1 volta in totale.
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Messaggioda Minatore » sab mar 15, 2008 1:14 pm

aggiornato - mi sembrano tutti corretti i dati.
grazie simone dei dati e del disegno. E' tutto chiarissimo. Il fatto che il filetto non incida è un fattore in più per aumentare la sezione resistente del bullone, quindi direi che i risultati che ho tirato fuori sono da considerare anche a vantaggio di sicurezza.

E con questo chiudo il mini OT riguardante il dado dell'asta di reazione - ma senza il lavoro di cane non si sarebbe potuto fare
;)
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Messaggioda Cane » sab mar 15, 2008 1:30 pm

stevedet ha scritto:Sullo Sport invece, dove il monoammortizzatore lavora molto bene e c'è l'asta di controreazione, il comportamento del sistema mi sembra ottimo.

Certamente che e' ottimo...hai l'asta di reazione...
In tutti i sistemi con asta di rezione come anche il V11 o il paralever BMW, il principio di funzionamento e' lo stesso, cioe'
spostare il punto A nella posizione piu' opportuna....
Lo fanno con qualche differenza meccanica, con qualche pregio e con qualche difetto rispetto al Carc...
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Messaggioda motoube » sab mar 15, 2008 9:13 pm

bombos ha scritto:infatti quelli del v11 non sono mica normali
sono ad alta resistenza




i bullono del v11 sono ad alta resistenza.


anche quelli del griso



pero' sul v11 la parte cilindrica e' troppo corta e la filettatura lavora a taglio.



sul griso no.


la parte cilindrica e' adeguatamente lunga, la filettatura lavora correttamente.


non ho notizia di rottura del bullone sulla griso.


sui v11 succede MA conl'ultima versione del ricambio il problema e' risolto.





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