Cos'è e come funziona la sospensione adattiva

Un modo per migliorare le sospensioni di un'auto è adattarle alla natura della strada, alla velocità o allo stile di guida. È possibile implementarlo con l'uso di apparecchiature elettroniche e attuatori elettromagnetici, pneumatici e idraulici ad alta velocità. La stessa auto, con un rapido cambiamento delle caratteristiche delle sospensioni, può acquisire le capacità individuali di un'auto sportiva stradale, SUV o autocarro leggero. O semplicemente migliorare significativamente il comfort dei passeggeri.

Fondamenti di adattamento organizzativo

Per ottenere la capacità di adattarsi agli influssi esterni o ai comandi del guidatore, la sospensione deve acquisire un carattere attivo. I meccanismi passivi reagiscono sempre inequivocabilmente a determinate influenze. Quelli attivi sono in grado di cambiare le loro caratteristiche. Per fare ciò, hanno un'unità elettronica di controllo, che è un computer che raccoglie informazioni dai sensori e da altri sistemi del veicolo, riceve istruzioni dal conducente e, dopo l'elaborazione, imposta la modalità sugli attuatori.

Come sapete, la sospensione è composta da elementi elastici, dispositivi di smorzamento e una pala di guida. In teoria, è possibile controllare tutti questi componenti, ma in pratica è sufficiente modificare le proprietà degli ammortizzatori (ammortizzatore). Questo è relativamente facile da fare con prestazioni accettabili. Sebbene se la velocità di reazione non sia richiesta, ad esempio la modalità di parcheggio, la modifica del gioco o la rigidità statica siano soggette a modifiche, è del tutto possibile adattare la configurazione delle sospensioni per tutti i suoi componenti.

Per l'adattamento operativo, sarà necessario tenere conto di molti parametri di input:

• dati sulle irregolarità del manto stradale, sia in corso che imminenti;
• velocità di movimento;
• direzione, ovvero l'angolo di rotazione delle ruote sterzanti e l'accelerazione angolare dell'auto nel suo insieme;
• posizione e velocità di rotazione del volante;
• i requisiti del conducente in base all'analisi del suo stile di guida, nonché quelli inseriti in modalità manuale;
• la posizione del corpo rispetto alla strada, i parametri del suo cambiamento nel tempo;
• segnali di sensori di tipo radar che analizzano lo stato della copertura davanti all'auto;
• accelerazioni longitudinali e trasversali della vettura, modalità di funzionamento del motore e dell'impianto frenante.

Il programma del blocco di controllo contiene algoritmi per rispondere a tutti i segnali in ingresso e per accumulare informazioni. I comandi sono tipicamente inviati agli ammortizzatori a comando elettrico di tutte le ruote, singolarmente per ciascuna, nonché agli agganci attivi delle barre antirollio. Oppure ai dispositivi che li sostituiscono quando funzionano come parte di sospensioni completamente a controllo idraulico, così come ai prodotti più tecnologici che funzionano esclusivamente sull'interazione elettromagnetica. In quest'ultimo caso, la velocità di risposta è così elevata che è possibile ottenere un comportamento quasi ideale dall'azionamento della sospensione.

Composizione del sistema

Il complesso comprende dispositivi che forniscono lavoro sulla regolazione delle proprietà di smorzamento e rigidità dinamica, oltre a ridurre al minimo il rollio:

• controllore sospensione con microprocessore, memoria e circuiti I/O;
• meccanismi attivi di parata del rollio (barre antirollio controllate);
• complesso di sensori;
• ammortizzatori che consentono il controllo elettronico della rigidità.

I comandi del cruscotto, il più delle volte si tratta di un display interattivo di bordo, il guidatore può impostare una delle modalità operative in base alle sue preferenze. È consentita la predominanza di comfort, sportività o capacità fuoristrada, nonché una più avanzata personalizzazione delle funzioni con memoria modalità. L'adattamento accumulato può essere prontamente ripristinato alle impostazioni originali.

I requisiti per gli stabilizzatori trasversali sono sempre controversi. Da un lato, il loro scopo è garantire il minimo rollio del corpo. Ma in questo modo la sospensione acquisisce il carattere di dipendenza, il che significa che il comfort è ridotto. Quando si guida su strade dissestate, una caratteristica più preziosa sarà ancora più libertà delle singole ruote per ottenere la massima articolazione degli assi. Solo in questo modo, tutte le riserve di escursione delle sospensioni saranno completamente utilizzate per garantire un contatto costante degli pneumatici con il rivestimento. Uno stabilizzatore con una rigidità costante, che di solito è una semplice barra di acciaio per molle, che funziona secondo il principio di una barra di torsione, non sarà in grado di funzionare ugualmente bene in tutte le condizioni.

Nelle sospensioni attive lo stabilizzatore è sdoppiato, con possibilità di regolazione elettronica. Diversi principi possono essere utilizzati per controllare la rigidità ridotta. Alcuni produttori utilizzano un precarico per la torsione di un motore elettrico con cambio, altri utilizzano un metodo idraulico, installando cilindri idraulici su uno stabilizzatore o il suo attacco al corpo. È inoltre possibile imitare completamente la barra stabilizzatrice con singoli cilindri idraulici operanti in parallelo agli elementi elastici.

Ammortizzatori regolabili

Un ammortizzatore convenzionale ha la proprietà di modificare la sua rigidità dinamica a seconda della velocità e dell'accelerazione del movimento dell'asta. Ciò è ottenuto da un sistema di valvole di strozzamento attraverso le quali scorre il fluido di smorzamento.

Per il controllo operativo delle valvole a farfalla di bypass, sono possibili due modi: installare valvole elettromagnetiche a bobina o modificare le proprietà del liquido in un campo magnetico. I produttori utilizzano entrambi i metodi, il secondo meno spesso, poiché richiederà un fluido speciale che cambia la sua viscosità in un campo magnetico.

Le principali differenze operative delle sospensioni adattive

Le sospensioni attive con la proprietà di adattamento offrono la possibilità di controllare in modo programmatico le qualità di consumo di un'auto su qualsiasi strada:

• il corpo mantiene sempre una determinata posizione rispetto alla strada, le cui deviazioni sono determinate solo dalla velocità del sistema di adattamento;
• le ruote hanno il massimo contatto costante ottenibile con il rivestimento;
• il livello di accelerazione in cabina dai dossi è molto inferiore rispetto a una sospensione tradizionale, il che aumenta il comfort di viaggio;
• l'auto è meglio controllata e più stabile alle alte velocità;
• i sistemi più avanzati possono anticipare i dossi scansionando la strada davanti alle ruote e regolando in anticipo gli ammortizzatori.

Lo svantaggio, come per tutti i sistemi complessi, è uno: l'elevata complessità e gli indicatori di affidabilità e costo associati. Pertanto, le sospensioni adattive vengono utilizzate nel segmento premium o come equipaggiamento opzionale.

Gli algoritmi di lavoro e una serie di apparecchiature diventano costantemente più complessi e migliorati. L'obiettivo principale dello sviluppo nel campo delle sospensioni adattive attive è ottenere il massimo riposo della carrozzeria dell'auto, indipendentemente da ciò che accade alle ruote e alle masse non sospese associate. In questo caso, tutte e quattro le ruote devono mantenere costantemente il contatto con la strada, mantenendo l'auto su una determinata traiettoria.