Le sospensioni sono composte da una serie di elementi, come abbiamo visto nel Primo Articolo . Per semplicità diremo che il sistema è composto da molle, ammortizzatori, barra antirollio, tamponi fine corsa, tasselli e snodi, oltre che la parte in contatto diretto con l’asfalto, il pneumatico.  In questa fase spiegheremo  le funzioni che hanno i singoli componenti del sistema sospensione. Descriveremo come ogni componente con le proprie caratteristiche  concorre ad ottenere una prestazione definita, in base alla geometria che viene stabilita in fase di progetto.

 Partendo dalle molle, queste possono essere di vario tipo. Si parte dalle primordiali ma non meno efficaci balestre, a quelle spirale, oppure ad aria, e per finire alle barre antirollio che in certi casi diventano unico elemento elastico della sospensione. La funzione delle molle,  di qualsiasi tipo esse siano,  è quella di sostenere il peso della vettura e di mantenerla ad un altezza prefissata da terra sia che questa sia sottoposta a carico che sia in posizione statica. Per carico si intende non solo il peso degli elementi come carrozzeria, allestimenti,  passeggeri e bagagli, ma anche il peso che grava sulla ruota quando la vettura è impegnata in curva. Infatti per effetto della forza centrifuga che spinge verso l’esterno il veicolo, assume un certo angolo di rollio intorno all’asse longitudinale che fa gravare sulla sospensione esterna un peso maggiore. Oltre che di forma e tipologia diversa le molle possono variare per dimensione. Possono essere cilindriche, coniche, con taratura fissa o progressive,  cioè che hanno la capacità di assorbire e controllare un peso variabile a seconda di quanto vengono sollecitate. L’elemento che  caratterizza le molle è la flessibilità’. Questa viene determinata dallo spessore della fascia della balestra o dal diametro del filo, dall’avvolgimento, e dal numero di spire che le compone se di tipo cilindrico. La flessibilità’ è la caratteristica che determina la variazione di assetto o di altezza da terra della vettura in base al carico. Vi sono impieghi soprattutto per veicoli sportivi o da alte prestazioni,  in  cui è necessario adottare molle a flessibilità variabile  ottenuta modificando opportunamente il passo delle spire sulla lunghezza della molla. Per passo si intende la misura che intercorre tra una spira e quella successiva. Viene da se che la posizione della molla ed il suo carico influenzano anche la resistenza al rollio.

 Le molle lavorano in simbiosi con gli ammortizzatori. Un ammortizzatore tradizionale presenta caratteristiche strutturali non portanti e forme costruttive relativamente semplici.  L’ammortizzatore è l’ elemento smorzante atto a contrastare la molla e svolge due funzioni distinte da essa.  Frena i movimenti della ruota opponendosi agli spostamenti eccessivi delle masse non sospese per tenere sotto  controllo la tenuta di strada e frena i movimenti della scocca, opponendosi agli eccessivi movimenti delle masse sospese, controllando il comfort di marcia. Queste due esigenze molto spesso sono in contrasto fra loro e soltanto con particolari regolazioni sulla frenatura degli spostamenti si può ottenere un buon compromesso. Per ottenere una buona tenuta di strada, si deve sempre garantire il contatto della ruota con il terreno, e per fare ciò lo smorzamento delle oscillazioni deve essere elevato, se invece si predilige il  comfort si deve ridurre la rumorosità e le vibrazioni dovute al fondo stradale oltre che le oscillazioni che subisce la scocca, in questo caso si procede con un tipo di frenatura minore. La fase più delicata è quando si deve regolare un ammortizzatore  quando viene sottoposto a compressione, per non sollecitare eccessivamente gli organi della sospensione quando si superano rapidamente gli ostacoli, come buche secche, o gradini le frenature non devono essere eccessive. Ci sono asperità del fondo stradale che fanno prendere una velocità tale alla ruota che può diventare molto elevata provocando addirittura la rottura dell’ammortizzatore. Quindi una vettura stradale  adotta sempre una soluzione di compromesso, che tiene conto delle condizioni, fruttando anche l’azione svolta dai tasselli elastici che collegano ammortizzatore e scocca, utilizzando tarature che tengono conto delle diverse frequenze di oscillazioni a cui viene sottoposta la sospensione. Abbiamo detto che l’ammortizzatore può essere posto o in asse all’interno della molla o anche separato. Nel secondo caso  viene contrastata la variazione di lunghezza della molla e vengono assorbite le asperità del terreno quando il pneumatico non è in grado di farlo in modo più efficacie per il confort. Sulle vetture moderne si impiegano solamente ammortizzatori idraulici, il cui funzionamento è basato sulla resistenza che il fluido di lavoro,  per la maggior parte olio,  incontra nell’attraversare fori e condotti calibrati mediante valvole opportunamente tarate.

In sostanza l’ammortizzatore è costituito da un corpo cilindrico formato da due tubi coassiali,cioè uno dentro l’altro.  Quello interno ha la funzione di cilindro di lavoro che è sempre pieno d’olio mentre quello esterno è un vero e proprio serbatoio in cui finisce l’olio di riserva quando l’ammortizzatore viene sollecitato. Un terzo tubo, esterno agli altri due, ha la funzione protettiva nei confronti dello stelo. Il tubo è chiuso superiormente da una boccola e guarnizione a tenuta d’olio. Attraverso quest’ultima scorre lo stelo,  collegato superiormente al telaio e inferiormente allo stantuffo, sul quale sono disposte le valvole di distensione e di compensazione. Nella parte inferiore ci sono delle valvole di compressione e di aspirazione, che permettono lo scambio di olio con il serbatoio di riserva, mentre il corpo cilindrico nel suo insieme è chiuso da un tappo sul quale e posto l’attacco alla ruota.  Ci sono anche tipologie di sospensioni che vedremo nel dettaglio in seguito dove l’ammortizzatore funge anche come elemento sterzante, e diventa parte integrante fondamentale del sistema assumendo la funzione di montante. Per queste ragioni la sua costruzione è particolarmente robusta e la sua configurazione più complessa di quella dell’ammortizzatore tradizionale. L’ammortizzatore oggi più in uso è del tipo a doppio effetto. Ciò vuoi dire che l’azione smorzante nei confronti della molla si svolge sia quando questa si allunga che quando si contrae. A questi moti fanno riscontro due fasi di funzionamento, la distensione altrimenti detto rimbalzo e la compressione Oggi gli ammortizzatori possono essere controllati nel movimento da sistemi elettronici che ne cambiano la taratura ad ogni metro di percorso che il veicolo compie.

  Nella sospensione insieme all’ammortizzatore è abbinato un tassello in gomma con smorzamento elastico che ha la funzione di filtrare tutte le vibrazioni che potrebbero essere trasmesse dall’ammortizzatore alla scocca.  Essendo un elemento elastico non deve compromettere l’assetto della vettura in tutte le condizioni di lavoro, infatti la sua deformabilità potrebbe anche pregiudicare le geometrie e gli angoli caratteristici della sospensione,  quindi è molto importante nella fase di progettazione definire l’insieme dello smorzamento idraulico e delle caratteristiche elastiche del tassello in modo da ottimizzare il comfort vettura e da non compromettere la tenuta di strada. Le sollecitazioni di piccola entità sono trasmesse al tassello elastico e le relative vibrazioni sono assorbite dal tassello stesso, mentre per spostamenti più elevati interviene l’ammortizzatore ed il tassello assume la funzione di filtro aggiuntivo. In alcuni casi nelle vetture da competizione i tasselli sono di tipo rigido, e i bracci delle sospensioni vengono ancorati al telaio mediante snodi rigidi. Questi penalizzano il confort in quando non assorbono nulla, ma garantiscono un perfetto rispetto delle geometrie che si prefigge il progettista con ottima resta prestazionale. Per addolcire gli urti di fine corsa sugli ammortizzatori vengono impiegati tamponi limitatori che grazie ad opportuni specifiche definite in fase di progetto, possono attutire l’impatto permettendo un irrigidimento progressivo della sospensione. Nelle situazioni più gravose vengono impiegati speciali materiali elastici anziché gomma naturale. Le barre antirollio consistono in un collegamento elastico, da qui la loro similitudine con le molle,  tra due sospensioni che si trovano sullo stesso asse, anteriore o posteriore. In sostanza una barra  produce un movimento contrapposto delle sospensioni mediante una torsione della stessa  L’effetto della barra è quello di offrire una adeguata resistenza al rollio che si genera normalmente in curva sulla sospensione anteriore anche se ci sono casi dove funziona benissimo anche su quella posteriore permettendo anche opportune correzioni a fenomeni di sovra o sottosterzo in curva. In questo caso si chiama barra di torsione. Le barre sono montate su appositi supporti elastici in modo che durante la loro rotazione non si generino rumorosità per l’eccessivo attrito.

Guida pratica alla comprensione delle sospensioni auto (parte I)

Le sospensioni parte III, ruote indipendenti schema quadrilatero articolato

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