La forcella di una moto è la parte anteriore della stessa, che collega al telaio la ruota anteriore, permette di sterzare e ha la funzione di sospensione (controllano il movimento del telaio rispetto allo pneumatico) e ammortizzatore (smorzano e rallentano l'oscillazione).
Introduzione Le caratteristiche di una forcella sono solitamente un compromesso tra le esigenze di tenuta di strada e quelle di comfort, l'obiettivo principale del loro impiego è comunque quello di ottenere, nel complesso e durante i vari percorsi, un'ottimale stabilità del veicolo ed un elevato comfort per il pilota e l'eventuale passeggero/i.
Le forcelle si distinguono in diversi tipi, per via delle varie varianti tra i vari sistemi che assicurano il movimento relativo fra telaio e ruote.
A seconda dell'applicazione e del tipo di forcella la velocità d'escursione che in ambito stradale può variare da 0,1 a 6 m/s, mentre in ambito fuoristrada si possono raggiungere i 10 m/s.
Forcella girder
Questo tipo di forcella è diventato datato e non viene più utilizzato, in quanto eventualmente viene adoperata la Forcella Hossack/Fior (Duolever), che può essere considerata la sua evoluzione.
È costituito da una forcella formata da tubi saldati, che viene fissata alle piastre di sterzo superiori e inferiori tramite due coppie di bracci (una coppia per piastra) andando a formare un parallelogramma, dove la forcella sale e scende rispetto al telaio sotto l'azione della ruota.
La sospensione in questo tipo di forcella è generalmente costituite da una sola molla che è posizionata tra i due bracci della forcella, agganciata a una piastra presente tra i due bracci e al telaio della moto, l'ammortizzatore è costituito da due frizioni a dischi che generalmente è posizionata sulla coppia di bracci inferiori.
Forcella girder monobraccio
Differisce dalla forcella girder solo per la presenza di un solo braccio, il suo uso è stato molto limitato, un esempio applicativo si ha con la Imme R100 prodotta dal 1948 al 1951 e la ZMG R175 prodotta dal 1952 al 1954.
Forcella springer
Questo tipo di forcella è diventato datato, ma viene ancora utilizzato su alcune moto, soprattutto nel caso delle custom artigianali per il suo stile retro.
Questo tipo di forcella ha una forma a parallelogramma, dove c'è una forcella fissa (come nelle biciclette), da cui parte un braccio, al quale è collegato un'altra forcella che va a comprimere o estendere delle molle, ovviamente questa forcella e le molle sono vincolate da un'asta su cui le molle non possono muoversi lateralmente e su cui la forcella scorre, da come si potrà capire la corsa della ruota può benissimo non essere uguale alla corsa della forcella mobile, questo dipende dalle misure del braccio che collega le due forcelle e la ruota. Questo sistema ha dei limiti funzionali, che sono dati dal breve braccio della forcella, risulta breve anche la corsa della ruota, inoltre non sempre è provvista di ammortizzatore, per questo si ha una sua ridotta diffusione.
Forcella Trailing Link
Questo tipo di forcella è diventato datato, ma viene ancora utilizzato su alcune moto di basso costo e dedicate ai mercati più poveri, come l'India, una ditta che utilizza ancora questa soluzione è l'Indian.
Questo sistema è costituito da una forcella rigida, come quelle delle biciclette, la quale viene collegata alla ruota tramite due bracci, i quali sono governati nell'oscillazione da una sospensione a balestra tramite un'asta a U, la quale evita che ci sia una flessione della ruota a destra o sinistra, la forcella, la ruota e l'asta ad U sono collegate in tre punti diversi dei due bracci che mettono in comunicazione la forcella con la ruota.
Questo sistema ha la caratteristica d'essere molto semplice, robusto ed economico, il che è l'ideale per paesi poveri o dove i mezzi devono avere come caratteristica fondamentale l'affidabilità. Questo tipo di forcella ha però lo svantaggio d'avere una ridotta escursione della ruota, la quale escursione è data dalle misure dei bracci che collegano le forcelle alla ruota, inoltre dato che generalmente questa forcella è accoppiata ad un parafango fissato alle forcelle, con l'escursione della ruota verso il pilota, si ha l'avvicinamento della ruota con il parafango, il quale se sporco nella parte inferiore, può portare a sgradevoli attriti.
Forcella Leading Link
Questo tipo di forcella pure è datato, ma viene ancora utilizzato su alcune moto di basso costo e dedicate ai mercati di paesi che non pretendono il massimo della qualità ma dell'affidabilità, come in Russia, questo sistema è utilizzato dalla IMZ-Ural, e soprattutto per mezzi muniti di sidecar.
Questo sistema è costituito da una forcella rigida, come quelle delle biciclette, la quale viene collegata alla ruota tramite un'asta a U, la quale evita che ci sia una flessione della ruota a destra o sinistra, quest'asta viene collegata con una coppia di sospensioni (doublecross) come quelle presenti al retrotreno.
Questo sistema pur essendo molto semplice, è robusto e permette una certa finezza nel controllo del movimento della ruota anteriore. Per contro questo tipo di forcella ha la limitazione dell'escursione della ruota, per via dell'utilizzo dell'asta ad U, ma risulta essere comunque sufficiente, soprattutto per mezzi stradali.
Forcella Earles
Questo tipo di forcella è ormai datato, ma è stato molto apprezzato in passato. Questo sistema è una variazione delle forcelle Leading Link dove, in questo caso, i componenti formano un triangolo con la ruota, mentre nel sistema Leading Link la ruota era collegata da un prolungamento di un lato del triangolo.
La forcella Earles è un sistema con forcella rigida, la quale termina dietro la ruota, e dalla quale parte un braccio a U che va a finire sul perno della ruota anteriore. La coppia di sospensioni (doublecross) sono collegati a questo braccio ad U, vicino al perno della ruota e alla forcella. Questo sistema è molto simile come comportamento a quello di un forcellone per la ruota posteriore.
Questo sistema è stato la base del brevetto, progettato dall'inglese Ernest Earles, in cui la forcella anteriore del tipo triangolare permette d'avere una maggiore rigidità in frenata. Il sistema è stato concepito per moto che devono ospitare sidecar. Dal 1955 al 1969 la BMW ha usato queste forcelle anche su moto senza sidecar.
Questa sospensione, quando veniva utilizzata con un impianto frenante del tipo a tamburo, doveva utilizzare un'asta per far sì che la parte ferma del tamburo, che alloggia le ganasce, non ruotasse.
Il limite di queste forcelle è dato dall'escursione delle due sospensioni adoperate, le quali, per via del loro posizionamento, non devono avere un'escursione elevata, limitando l'utilizzo di questo tipo di sospensione per veicoli stradali.
Forcella a braccetto oscillante/ Monobraccio
Questo sistema viene ancora utilizzato dalla Vespa, che permette di cambiare più velocemente la ruota, quest'esigenza era nata dal fatto che quando è nata la vespa, le forature agli pneumatici erano molto frequenti, per questo la Piaggio ha ideato questo sistema a monobraccio, che permette sostituzioni rapide della ruota.
Il sistema è composto da una forcella a singolo braccio rigido, su cui si snoda un braccio (mazzetta rivolto verso la coda del mezzo) che termina sul perno della ruota, inoltre su questo braccio si aggancia la sospensione, che in questo caso è molto simile alle unità montate al retrotreno e che si aggancia anche alla forcella rigida.
Con la forcella rigida e il braccio oscillante si ha la corretta posizione della ruota e si evita la rotazione lateralmente rispetto alla forcella, mentre con l'elemento sospensione si assorbono le asperità agendo sul braccio oscillante, l'insieme assume la forma di un triangolo.
Esattamente come tutte le forcelle che funzionano tramite braccetto oscillante, la limitazione principale rimane la ridotta corsa della forcella, anche se risulta sufficiente per l'utilizzo stradale, soprattutto se accoppiata a pneumatici con una spalla dello pneumatico alta.
Forcella telescopica e teleidraulica
La forcella teleidraulica o forcella oleodinamica (munita di regolazioni per l'ammortizzatore) è il tipo di sospensione anteriore più utilizzato, per la sua semplicità di costruzione e montaggio, oltre che per leggerezza e funzionalità; la prima applicazione di questo sistema è sulla BMW R 12 nel 1935.
La forcella telescopica si distingue per la mancanza del supporto dell'ammortizzatore.
Struttura Il sistema è costituito da due coppie di due tubi coassiali, che scorrono uno dentro l'altro, dove il tubo di minor diametro viene definito "stelo" o in questo caso anche "tubo di forza", mentre quello di diametro maggiore viene definito "fodero"; ogni coppia prende il nome di "gambale" e sono collegate al cannotto di sterzo con due trapezi (o piastre).
All'interno di questi tubi viene alloggiato l'elemento elastico (o su un solo gambale o su entrambi i gambali), che può essere una molla a spirale o una molla pneumatica (il primo esempio si ha nel 1976 con la Yamaha YZ400 con la Fox Factory Forx) o misto (molla a spirale e molla pneumatica) come la forcella della Yamaha XT 600 2KF, le Kawasaki KX (125, 250, 420 e 500) dal 1978 al 1988 o la Kawasaki KLR 250 e 650 dal 1985 al 2005 e nel caso di forcelle teleidrauliche si ha anche l'ammortizzatore (o a funzioni differenziate o uguali su entrambi i gambali), generalmente di tipo idraulico, contenente olio sintetico di una determinata viscosità.
Accorgimenti
Per migliorare la funzionalità e la vita utile si usano come accorgimenti:
Boccola di scorrimento/forza, elemento interposto tra i due tubi, per fare in modo che ci sia il minor attrito possibile tra i due steli nel loro scorrere. Ha un basso coefficiente d'attrito (solitamente reca un riporto in teflon) e ridotte tolleranze. Cromatura dura a spessore dello stelo, tubo di diametro minore che scorre dentro al tubo di diametro maggiore. Solitamente i tubi sono cromati per migliorare la loro resistenza all'usura e allo scorrimento. Trattamenti antiusura si tratta di rivestimenti applicati sui steli cromati, in modo da poter aumentare la durezza superficiale e ridurre gli attriti AlTiN (Nitruro di Titanio e di Alluminio) applicato con deposizione dei composti a seguito evaporazione PVD (Physical Vapour Deposition), conferisce una colorazione nera. CrN (Nitruro di Cromo) applicato con deposizione dei composti a seguito evaporazione PVD (Physical Vapour Deposition), rimane l'aspetto originale. DLC (Diamond-Like Carbon), è una famiglia di trattamenti, generalmente è del tipo tetrahedral amorphous carbon (ta-C) applicato con deposizione chimica dei composti a bassa temperatura CVD (Chemical Vapour Deposition), conferisce una colorazione nera. TiN (Nitruro di Titanio) applicato con deposizione dei composti a seguito evaporazione PVD (Physical Vapour Deposition), conferisce una colorazione giallastra. Stelo con diametro maggiorato sui punti d'attacco, lo stelo ha un diametro maggiore nei punti in cui questo si collega alle piastre dello sterzo, aumentando la forza che vincola lo stelo alle piastre. Tale soluzione veniva usata sulle moto da fuoristrada da competizione (enduro e motocross) alla fine degli anni '80, periodo nel quale venivano ancora usate le forcelle tradizionali. Piastra antisvergolamento, alla sommità dei foderi è generalmente presente una piastra che rimane nascosta dal parafango, che permette d'irrigidire molto la struttura della forcella ed evitare lo svergolamento della stessa. Molle esterne tecnica utilizzata in modalità diverse, come nel caso della Itom super sport e Itom astero 4m (soluzione usata anche su altre moto di altri produttori come Benelli 125 Leoncino Corsa) o dalla Honda NR 500 0X, questo permette una maggiore flessibilità della struttura interna dell'ammortizzatore e rimuovere lo sbattimento dell'olio con la molla,.