Funzionamento sospensioni - tecniche

Discussione in 'Schede Tecniche' iniziata da J.Kay, 13 Aprile 2006.

  1. Chiunque abbia un minimo interesse per il mondo dell'auto, avrà certamente incontrato sulla "via del sapere" automobilistico termini che identificano le diverse tipologie di sospensioni. Spesso abbiamo faticato a distinguerle ed a comprendere in cosa differiscono. Cercheremo, quindi, di tracciare un facile percorso, seguendo il quale, il lettore riuscirà a distinguere i diversi tipi di sospensione comprendendone anche il "perché".

    Costanti, in tutti i tipi di sospensioni, sono: elemento elastico, ammortizzatore e bracci. Le combinazioni di questi tre elementi (ma principalmente dei bracci) differenziano le varie tipologie. Prima d'iniziare, ricordiamo che la miglior sospensione è quella che riesca a garantire il movimento indipendente delle ruote ed a mantenere, durante l'escursione, le ruote perpendicolari al terreno, minimizzando al limite le variazioni d'assetto dell'avantreno (carreggiate, campanatura, ecc..). E' importante, inoltre, ricordare che, a causa delle forze in gioco (e del modo in cui esse sono ripartite) è necessario avere un minimo collegamento tra le ruote di uno stesso asse, questo al fine di migliorare la stabilità, senza però eccedere, per evitare di peggiorare la tenuta di strada.

    - IL PONTE RIGIDO
    La sospensione più semplice è quella a ponte rigido, ovvero un elemento portante trasversale che collega rigidamente le ruote di uno stesso asse. Tale elemento può essere classificato come "assale" nel caso abbia solo funzione portante o come "ponte" nel caso incorpori elementi come i semiassi e il differenziale. I vantaggi di questo tipo di sospensione risiedono anzitutto nella robustezza e nella relativa semplicità costruttiva, nonché nel mantenimento dei valori relativi alla carreggiata e campanatura. Purtroppo il risvolto della medaglia risiede nella scarsa attitudine ad assorbire le asperità del fondo stradale e nelle scarse doti relative alla tenuta di strada, a causa del vincolo che lega rigidamente le ruote nell'ambito dello stesso asse. Per questo motivo, in campo automobilistico, si è cercato di far evolvere il ponte rigido in qualcosa di più efficiente. Sulle sue ceneri sono nate, quindi, le sospensioni a ponte "DeDion" e le sospensioni a ruote interconnesse.

    Il ponte DeDion differisce, rispetto al ponte rigido, per la dislocazione degli organi di trasmissione (cambio e/o differenziale) che, in questo caso, sono fissati alla scocca anziché gravare sul gruppo sospensioni (si dice, in questo caso, che diventano "masse sospese"). Nel DeDion rimane, comunque il collegamento rigido tra le ruote, ottenuto tramite semplici elementi scatolati. Volendo darne una definizione poco migliore, si potrebbe definire il DeDion, più che un "ponte rigido" una sospensione ad "assale rigido" in cui, gli organi di trasmissione non sono parte integrante del gruppo sospensioni. In passato, bandiera delle avanguardie motoristiche, è salito a bordo delle Lancia Aurelia, nonché di tutta la "progenie" dell'Alfa Romeo Alfetta (sino alla coupè SZ); attualmente il DeDion è in disuso e, tra i modelli di grande diffusione, è presente solo sulle Smart.
    La sospensione a ruote interconnesse, invece, è in pratica, un assale rigido, il cui elemento portante trasversale è capace di flettersi leggermente, evitando in parte i "guai" derivanti da un rigido collegamento tra le ruote. E' stata molto in auge sulle trazioni anteriori, utilitarie e di classe media, tra la metà degli anni Ottanta e il corrispondente periodo dei Novanta.

    - SOSPENSIONE A BRACCI LONGITUDINALI
    Nell'iter verso il multilink, dopo il ponte rigido ritroviamo le sospensioni a bracci longitudinali, anch'esse molto diffuse sulle vetture di classe media, fino a pochi anni fa. Entriamo, così, nell'universo delle sospensioni a ruote indipendenti, in cui ogni ruota ha i suoi elementi portanti, in questo caso un braccio per ogni ruota, disposto parallelamente rispetto al senso di marcia. E' un tipo di sospensione molto semplice e che, teoricamente, riuscirebbe a mantenere la ruota il più possibile parallela al piano stradale, perlomeno nella marcia in rettilineo. I "contro" risiedono principalmente nella scarsa capacità di assorbire forze trasversali, qualità che, s'è capito col tempo, risulta essere importantissima, soprattutto per la tenuta di strada in curva. Molto spesso, poi, le sospensioni a bracci longitudinali, come le altre sospensioni a ruote indipendenti, richiedono la presenza di barre di torsione stabilizzatrici che, realizzando un collegamento elastico tra ruote coassiali, ne impediscono i movimenti eccessivamente "indipendenti" (e nocivi per la stabilità). In alcuni casi ha assunto il ruolo di barra stabilizzatrice una molla a balestra, disposta trasversalmente e che fungeva anche da elemento elastico.

    - SCHEMA McPHERSON
    E siamo giunti alla tipologia di sospensione universalmente più diffusa: il cosiddetto "McPherson". Si tratta di un sistema a ruote indipendenti in cui l'ammortizzatore svolge la duplice funzione di elemento sia smorzante sia portante. Infatti, quest'ultimo opera congiuntamente ad un braccio trasversale nel condurre il mozzo durante l'oscillazione. I vantaggi del McPherson sono il ridotto ingombro e la possibilità di calibrare le variazioni d'assetto della sospensione sotto carico. Questo permette di stabilire, in sede di progettazione, il miglior compromesso possibile per ogni vettura. Ovviamente si tratta di un "compromesso", ovvero il McPherson è un po' come quelle soluzioni che "accontentano tutti ma non soddisfano nessuno", infatti durante la sua escursione, una sospensione McPherson causa sia variazioni di carreggiata che di campanatura, inoltre, non riesce a mantenere la ruota parallela al suolo: ciò causa una certa "imprecisione" nella guida al limite, di cui s'accorgono solo gli "appassionati incalliti" ma risulta pressochè inavvertibile nella guida di tutti i giorni, inoltre la grande semplicità conferisce anche un notevole risparmio in fase di produzione, rispetto ad altre soluzioni. Quindi, i vantaggi pratici superano di gran lunga gli svantaggi e, per questo motivo, il McPherson in circa trent'anni di diffusione (anche se ha esordito nel '50) è riuscito ad affermarsi, soprattutto per quanto riguarda la geometria dell'avantreno nelle vetture a trazione anteriore.

    - SOSPENSIONE A QUADRILATERI DEFORMABILI
    Rimane, a questo punto, da esaminare l'ultima categoria: le sospensioni a quadrilatero deformabile. Si tratta del più classico schema e anche del più efficace. In sostanza vi sono due bracci triangolari trasversali sovrapposti per ogni ruota: si tratta delle medesime sospensioni montate sulle auto di formula1. E' uno schema molto efficace che, purtroppo, non è di semplice installazione, a causa del notevole ingombro. Era diffuso, infatti, sulle vetture a motore longitudinale. Purtroppo, solo con questo sistema si può avere una sospensione a ruote indipendenti che riesca anche a mantenere la ruota parallela al terreno, senza variazioni di campanatura. Unico neo, è una discreta modifica della dimensione delle carreggiate, con la sospensione sotto carico. Dal quadrilatero deformabile "classico" sono nati due i schemi, il multilink e il "quadrilatero alto", che gradualmente stanno sostituendo il McPherson sulle vetture di classe media (su quelle di rango elevato sono già presenti dallo scorso decennio).
    Il multilink è l'estrema evoluzione del quadrilatero. Rispetto a quest'ultimo, vi è una moltiplicazione di bracci e articolazioni in modo da favorire l'installazione anche in spazi altrimenti troppo ridotti e da rendere estremamente precisi i movimenti della ruota sia in senso verticale, sia riguardo i piccolissimi spostamenti in senso longitudinale e trasversale, lo ricordiamo, utilissimi ai fini della tenuta di strada.
    Il "quadrilatero alto", invece, è una sorta di McPherson in cui l'ammortizzatore ha perso la funzione di elemento portante, sostituito da un piccolo braccetto superiore, situato molto più in alto rispetto al omologo della sospensione classica e, ovviamente, facente la medesima funzione. In questo modo è stato possibile installare sospensioni a quadrilatero anche su telai progettati per ospitare il solo McPherson, un tipico esempio è quello relativo alle Lancia Lybra e Alfa 156, in cui la prima monta un semplice McPherson, mentre la seconda si fregia di un bel "quadrilatero alto". In genere, poi, le vetture che utilizzano il multilink o il quadrilatero alto all'avantreno, al retrotreno montano sospensioni McPherson o multilink: in questo modo si raggiunge, per una berlina, l'apice in termini di comportamento su strada, garantendo stabilità e tenuta di strada che, i moderni sistemi elettronici di gestione della dinamica del veicolo, riescono a portare ai massimi livelli.

    Tratto da www.omniauto.it
     

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  3. Bravo J.Kay, tutto molto interessante e semplificato. :Dacontratto:
     
  4. ECCEZZIUNALE! :cool027:
     
  5. Funzionamento sospensioni

    Ciao ragazzi...di questi tempi si sente parlare dell'abbandono dei quadrilateri alti, ma nel forum c'è chi continua a ricordare i famosi quadrilateri alfa.
    Ho girato un pò di siti dove spiegano qualcosa ma non ho capito molto.
    Qualcuno è in grado di spiegare il loro funzionamento, magari anche con foto?
     
  6. agganciando la sospensione a due triangoli (triangolo alto e basso) in maniera tale da creare una geometria a quadrilatero significa che durante l'escursione della sospensione la ruota tende a mantenere sempre la medesima distanza dall'attacco delle sospensioni all'auto, per cui ha un recupero automatico del camber sotto carico (e comunque anche in estensione). il recupero lo si sceglie con le dimensioni dei triangoli e in generale con la geometria della sospensione in fase di progetto. altra cosa importante è che rispetto ad altre soluzioni (es mcpherson essendo la soluzione più diffusa) il gruppo molla ammortizzatore non svolge più la duplice funzione di elemento portante della sospensione e di smorzamento. sotto la foto del quadrilatero 8c/maserati

    foto Funzionamento sospensioni - tecniche - 11

    come vedi dal mio (pessimo) disegno, nel momento in cui l'auto è in appoggio in curva con un mc pherson la ruota interna appoggerà con la parte interna del battistrada,mentre con la ruota esterna avrà una certa tendenza ad appoggiare con la parte esterna (considerando anche la deformazione dello pneumatico sotto sforzo. un quadrilatero tende ad assicurare sempre il medesimo appoggio, sia in estensione che in compressione dove recupera maggiormente camber. semplificando grossolanamente la ruota compie una semi circonferenza nell'escursione della sospensione.

    foto Funzionamento sospensioni - tecniche - 12

    il quadrilatero alto cerca di fare lo stesso lavoro di un quadrilatero evitando gli ingombri laterali e spostandoli verso l'alto, chiaro che lavora meglio di un mcpherson, però il quadrilatero vero e proprio assicura maggior precisione ancora.

    un esempio chiaro di quadrilatero? una qualsiasi F1...

    foto Funzionamento sospensioni - tecniche - 13

    :decoccio:
     
  7. Grazie per la spiegazione!
    Su un altro sito (non so se posso riportarne il nome) si parla di alfa75 e ci sono delle immagini del quadrilatero della 75.
    Inizialmente il mio quesito era nato dopo avr visto questo sito, perchè nella 75 tutto il gruppo sospensivo è abbastanza complicato.
    Se posso postare il sito, magari poi potrei riportare i miei dubbi e curiosità sul funzionamento di quel tipo di sospensione.
     
  8. eh quello dovresti chiederlo a un mod, però che io sappia i cross-forum non sono permessi...

    beh di particolare le sospensioni anteriori della 75 avevano le barre di torsione in luogo delle molle elicoidali.

    foto Funzionamento sospensioni - tecniche - 14

    1)barra stabilizzatrice
    2)asta per regolare l'incidenza
    3)attacco barra di torsione
    4)attacco triangolo superiore alla scocca
    5)attacco barra di torsione
    6)barra di torsione
    7)attacco barra di torsione alla scocca

    questa soluzione secondo me è da attribuirsi al fatto che la meccanica della 75 è derivata da quella dell'Alfetta, le barre infatti ad oggi credo si usino solo su camion o mezzi pesanti, mentre una volta venivano impiegate anche nell competizioni sportive. praticamente al posto di avere una molla sulla sospensione viene usata una barra (in questo caso longitudinale, dalla sospensione al centro circa della lunghezza dell'auto). ovviamente poi l'ammortizzatore è presente e messo nella classica passa in mezzo al triangolo superiore.
    per capire come "lavora" una barra di torsione (la 6 nel disegno) secondo me bisogna partire immaginando come lavora una balestra: la balestra oppone resistenza alla flessione, ora immagina di mettere una barra che passa dai due attacchi alla scocca del triangolo inferiore. in questo modo in compressione si avrà un movimento torcente in senso antiorario e estensione in senso orario. la spinta in estensione che solitamente una mola elicoidale assicura alla ruota per aderire in ogni situazione al suolo, in questo caso è svolta dalla barra che tenta di tornare alla sua posizione neutra mentre il peso dell'auto la torce in senso antiorario.

    l'asta 2 invece regola l'incidenza (o caster) della ruota, ovvero guardando lateralmente l'angolo che si crea tra la perpendicolare tra terreno e centro della ruota e l'asse immaginario che va dal mozzo al terreno. il fatto che i due assi non coincidano e che creino un angolo fa si che in movimento (anche minimo) il peso dell'auto tendano a riallineare perfettamente lo sterzo e durante una sterzata il camber aumenti (compensando la deformazione di pneumatico e inclinazione del telaio)

    :decoccio:
     
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  9. Complimenti a Noyz per l'ottima spiegazione, compresa la versione "Alfa 75" che come correttamente indicato, è stata l'ultima evoluzione dell'Alfetta.

    Certo che l'uso del passato nel titolo mette un po' tristezza tuttavia, nonostante il quadrilatero alto fornisca un ottima guidabilità (ed un raggio di curvatura un po' elevato...) ci sono anche auto sportive che usano il MacPherson, a cominciare dalle Porsche 911.
    Questo significa che non è solo lo schema sospensivo ad incidere sulle prestazioni ma anche la taratura delle sospensioni, le varie geometrie all'interno dello schema e l'impostazione generale dello sterzo.

    Diverso il discorso per il ponte posteriore dove uno schema a bracci multipli è assai più valido, ad esempio, di uno a ruote interconnesse ma sto andando OT inoltre di questo si è ampiamente parlato nella discussione sulla "Giulietta".
     
  10. Ottimo, è proprio la barra di torsione che mi crea un pò di dubbi.
    Grazie per aver messo la foto :) !!
    La barra in questione 6 non ha quindi funzione portante?
    Cioò si nota che va dalla traversa posta a metà corpo vettura fino al triangolo inferiore. E' tutta a sbalzo? Il triangolo inferiore è ancorato anche al teliao?
     
  11. il triangolo inferiore è ancorato al telaio, la barra di torsione ha una funzione di "molleggio", non è portante in quanto al movimento della sospensione deve torcersi e non flettersi.

    foto Funzionamento sospensioni - tecniche - 16
    gli attacchi in rosso

    foto Funzionamento sospensioni - tecniche - 15
    questa è la sospensione della SZ, però torna utile per il discorso 75, come vedi è ancorato al telaio il triangolo inferiore.

    :decoccio:
     
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