Come funzionano le sospensioni dell'auto

Quando le persone pensano alle prestazioni di un'automobile, normalmente pensano alla potenza, alla coppia e all'accelerazione da zero a 60. Ma tutta la potenza generata da un motore a pistoni è inutile se il conducente non riesce a controllare l’auto. Ecco perché gli ingegneri automobilistici hanno rivolto la loro attenzione al sistema di sospensione non appena hanno imparato a padroneggiare il motore a combustione interna a quattro tempi.

Il compito delle sospensioni di un'auto è massimizzare l'attrito tra i pneumatici e la superficie stradale, fornire stabilità allo sterzo con una buona manovrabilità e garantire il comfort dei passeggeri. In questo articolo esploreremo come funzionano le sospensioni delle auto, come si sono evolute nel corso degli anni e dove è diretta la progettazione delle sospensioni in futuro.

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Se la strada fosse perfettamente piana, senza irregolarità, le sospensioni non sarebbero necessarie. Ma le strade sono tutt’altro che pianeggianti. Anche le autostrade appena asfaltate presentano sottili imperfezioni che possono interagire con le ruote di un'auto. Sono queste imperfezioni che applicano le forze alle ruote. Secondo le leggi del moto di Newton, tutte le forze hanno sia grandezza che direzione. Un dosso sulla strada fa sì che la ruota si muova su e giù perpendicolarmente alla superficie stradale. L'entità, ovviamente, dipende dal fatto che la ruota colpisca un enorme dosso o un minuscolo granello. In ogni caso, la ruota dell'auto subisce un'accelerazione verticale mentre passa sopra un'imperfezione.

Senza una struttura intermedia, tutta l'energia verticale della ruota viene trasferita al telaio, che si muove nella stessa direzione. In una situazione del genere, gli pneumatici possono perdere completamente il contatto con la strada. Quindi, sotto la forza di gravità verso il basso, i pneumatici possono sbattere contro la superficie stradale. Ciò di cui hai bisogno è un sistema che assorba l'energia della ruota accelerata verticalmente, consentendo al telaio e alla carrozzeria di pedalare indisturbati mentre gli pneumatici seguono i dossi della strada.

Lo studio delle forze in gioco su un'auto in movimento si chiama dinamica del veicolo ed è necessario comprendere alcuni di questi concetti per comprendere innanzitutto il motivo per cui è necessaria una sospensione. La maggior parte degli ingegneri automobilistici considera la dinamica di un'auto in movimento da due punti di vista:

Queste due caratteristiche possono essere ulteriormente descritte in tre importanti principi: isolamento stradale, tenuta di strada e sterzata. La tabella seguente descrive questi principi e il modo in cui gli ingegneri tentano di risolvere le sfide specifiche di ciascuno.

La sospensione di un'auto, con i suoi vari componenti, prevede tutte le soluzioni descritte.

Diamo un'occhiata alle parti di una tipica sospensione, partendo dal quadro più ampio del telaio fino ai singoli componenti che compongono la sospensione vera e propria.

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Le sospensioni di un'auto sono in realtà parte del telaio, che comprende tutti i sistemi importanti situati sotto la carrozzeria dell'auto. Questi sistemi includono:

Quindi la sospensione è solo uno dei sistemi principali di qualsiasi veicolo.

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Con questa panoramica generale in mente, è tempo di esaminare i tre componenti fondamentali di qualsiasi sospensione: molle, ammortizzatori e barre antirollio.

I sistemi di molleggio odierni si basano su uno dei quattro progetti di base:

In base alla posizione delle molle su un'auto, ovvero tra le ruote e il telaio, gli ingegneri spesso trovano conveniente parlare di massa sospesa e massa non sospesa.

La massa sospesa è la massa del veicolo supportata sulle molle, mentre la massa non sospesa è definita in modo approssimativo come la massa tra la strada e le molle della sospensione. La rigidità delle molle influisce sulla risposta della massa sospesa durante la guida dell'auto. Le auto con sospensioni lente, come le auto di lusso (si pensi alla Mercedes-Benz Classe C), possono ingoiare i dossi e fornire una guida estremamente fluida; tuttavia, un'auto del genere tende a tuffarsi e ad accovacciarsi durante la frenata e l'accelerazione e tende a oscillare o rotolare durante le curve. Le auto con sospensioni strette, come le auto sportive (si pensi alla Mazda Miata MX-5), sono meno indulgenti su strade sconnesse, ma minimizzano bene il movimento della carrozzeria, il che significa che possono essere guidate in modo aggressivo, anche dietro le curve.