Le basi per un viaggio confortevole

Indipendentemente dalla futura evoluzione del settore automobilistico o dell’equipaggiamento del veicolo, un maggiore comfort di guida può essere raggiunto solo attraverso una migliore sospensione. In questo articolo esamineremo il lato tecnico dell’effetto di smorzamento delle vibrazioni fornito dal sistema di sospensione.

Come funziona lo smorzamento delle vibrazioni?

Per proteggere la struttura del veicolo dagli urti causati dalla guida su superfici irregolari, è necessario isolare il telaio dalle vibrazioni, o interporre un elemento che ne attutisca almeno parzialmente gli effetti. È importante ricordare che anche gli pneumatici hanno proprietà elastiche e ammortizzanti, ma queste non vengono considerate nei calcoli a causa del loro impatto sul comfort di guida e sulla manovrabilità.

Allo stesso tempo, va notato che il sistema di smorzamento deve reagire rapidamente. Deve funzionare quando la ruota colpisce il buco nell’asfalto, altrimenti la molla stessa trasmetterebbe vibrazioni di ampiezza gradualmente decrescente al telaio, che continuerebbe a vibrare a lungo. Questo non è né sicuro né conveniente.

Un ammortizzatore non è altro che un convertitore di energia. Compensa il molleggio del telaio convertendo l’energia cinetica della molla in calore. Nella stragrande maggioranza viene utilizzato il fenomeno dell’attrito. Esistono tuttavia soluzioni in cui la molla stessa ha una funzione ammortizzante.

La molla è costituita da lamelle che, grazie alla loro reciproca interazione, attutiscono gli urti trasmessi dalle ruote. Questa soluzione a volte è ancora presente nei camion, ma nelle autovetture è stata sostituita da una tecnologia più avanzata. Le molle non vengono utilizzate nei veicoli passeggeri leggeri perché occupano molto spazio rispetto a una molla. Grazie alla sua semplicità, tuttavia, è ancora possibile vedere le molle sui rimorchi delle auto.

Gli ammortizzatori di oggi

Gli ammortizzatori di oggi usano il cosiddetto attrito fluido, grazie al quale è facile regolare l’intensità dell’attrito. Il vantaggio degli ammortizzatori basati sull’attrito liquido non è solo la possibilità di modellare le loro caratteristiche quasi liberamente, ma anche il fatto che – a differenza di quelli basati sull’attrito di Coulomb – non sono simmetrici. È molto meglio per il telaio se esercita meno forza quando si inserisce la molla rispetto a quando la si estrae.

In passato sono stati utilizzati molti design diversi (pistoni a leva funzionanti in parallelo o sfalsati), ma oggi, con poche eccezioni estreme, vengono utilizzati solo ammortizzatori tubolari. Nel periodo iniziale furono prodotti dispositivi telescopici con funzionamento simmetrico: un pistone mobile schiaccia il liquido attraverso una ghiandola. Poiché il volume del cilindro cambia costantemente con il movimento del pistone, non è possibile riempire l’intero cilindro di liquido, una parte deve essere lasciata per il gas comprimibile, cioè l’aria.

Formazione di schiuma

Dato che il liquido viene rapidamente spostato dal pistone sotto vibrazione, può facilmente schiumare se miscelato con aria, rendendo inefficace il dispositivo. Sono state sviluppate diverse soluzioni per prevenire la formazione di schiuma.

Nella versione relativamente popolare, il liquido è diviso in due parti da uno speciale setto che blocca il liquido schiumogeno. Un’altra idea è quella di utilizzare valvole  per prevenire la formazione di schiuma. In alcune di queste soluzioni, l’aria è intrappolata in una guarnizione di gomma o separata dal mezzo fluido da un pistone che si muove liberamente.

Varianti principali: ammortizzatori tubolari

Esistono due tipi principali di ammortizzatori tubolari: tubo singolo e tubo doppio. Il vantaggio di quelli a tubo singolo è che il fluido può trasferire il calore all’aria su una superficie maggiore (minore concentrazione di calore), mentre il doppio tubo è più corto e più facile da installare.

Il metodo antischiuma è lo stesso per entrambi i tipi. Il funzionamento asimmetrico dei moderni ammortizzatori è assicurato dal fatto che i fori di strozzamento con valvole integrate nel pistone non hanno le stesse dimensioni: il pistone spinge il fluido attraverso un foro di sezione maggiore quando si sposta verso il basso rispetto a quando si sposta verso l’alto. Per garantire che anche il minimo movimento della ruota o del telaio sia adeguatamente ammortizzato, è possibile incorporare nell’ammortizzatore una valvola a navetta con una portata molto bassa.

Ammortizzatore o montante?

Sebbene entrambi svolgano funzioni molto simili, vale la pena sottolineare le differenze. L’ammortizzatore assorbe solo una forza assiale, mentre il montante deve essere in grado di assorbire forze in più direzioni. Ancora più importante, differiscono anche nel modo in cui sono collegati: il puntone è sempre fissato alle due estremità, mentre l’ammortizzatore ha solitamente un certo grado di libertà.

Futuro

Negli ultimi due decenni, lo sviluppo dinamico nel campo dell’ammortamento si è ampiamente tradotto in un cambiamento nel design del veicolo stesso. Gli attuatori possono irrigidire una struttura o ammorbidire gli urti. Questi parametri possono essere regolati manualmente in costose auto sportive. Ciò è possibile grazie al telaio autolivellante in grado di prevedere le condizioni della strada. Nelle auto ordinarie, invece, sono rari a causa del costo molto elevato.

Fonte:

• https://en.wikipedia.org/wiki/Shock_absorber
• http://www.lezo.hu/szerkezettan/futomuvek/felfuggesztes/lengescsillapitas/lengescsillapitas.html
• https://pixabay.com/illustrations/shock-absorbers-shock-absorbers-6048038/
• https://en.wikipedia.org/wiki/Leaf_spring#/media/File:Leafs1.jpg
• https://en.wikipedia.org/wiki/Shock_absorber#/media/File:Shock_Absorbers_Detail.jpg