Sistemi di sospensione moderni per veicoli automobilistici e loro metodi di prova

2. Sistemi di sospensione

Il ruolo dei componenti delle molle nelle sospensioni convenzionali soddisfa generalmente molle elicoidali (meno spesso barre di torsione e molle a balestra) . Questo elemento ha caratteristiche primaverili costanti. Tipo indipendente di sospensione – McPherson puntone è mostrato su Fig. 1.

Al fine di soddisfare requisiti sempre più esigenti, i sistemi di sospensione automobilistici contemporanei sono diventati unità meccatroniche altamente complesse che consentono di modificare i parametri dei sistemi di vibroinsulazione. Gli elementi di azionamento consentono di regolare parametri collegati, ad esempio, con rigidità all’interno di un intervallo di valori specifico., Un esempio di tale soluzione è un’ulteriore zona del sistema di sospensione idroattiva che può essere accoppiata o disaccoppiata con la sospensione idraulica dell’asse del veicolo dato. Tuttavia, la soluzione più tipica prevede la modifica dei parametri di smorzamento. Si può osservare la continua evoluzione dei sistemi di sospensione semi-attivi, attivi e adattivi (Fig. 2). A differenza dei sistemi di sospensione passivi, tutti i tipi sopra menzionati consentono di adattare i parametri delle sospensioni alle singole condizioni stradali e agli stili di guida., I sistemi di controllo delle sospensioni regolano le caratteristiche dei componenti elastici e smorzanti in base a criteri prestabiliti, come ad esempio le modalità di guida comfort o sport.

l’Applicazione di diversi sospensione soluzioni di design influisce su molti parametri significativi, uno dei quali è il sistema di connessione frequenza di vibrazione., Per un sistema con sospensione meccanica passiva classica( molla), la frequenza di vibrazione libera del sistema diminuisce all’aumentare del carico. Nei sistemi di sospensione pneumatica (molle a volume costante di gas), anche la frequenza diminuisce all’aumentare del carico in un sistema dotato di tale molla, tuttavia, non così considerevolmente come nel sistema a cui si fa riferimento – Fig. 3.

Nei sistemi di sospensione meccanica, all’aumentare del carico, aumenta la compressione statica dell’elemento elastico, mentre in caso di carico totale, la gamma di corsa della ruota disponibile sulla compressione è ridotta (vedi Fig. 4), essendo questo uno degli svantaggi più considerevoli di sistemi di sospensione simili., Pertanto, in genere è necessario ottenere caratteristiche progressive nei sistemi di sospensione a molla, che si ottengono attraverso soluzioni progettuali appropriate(due molle parallele ecc.).

Per poter controllare e generare forze in un sistema che comprende la sospensione di un veicolo automobilistico, è necessario applicare complicati algoritmi di controllo (principi di controllo, come ad esempio SkyHook, che ottimizzano i parametri di smorzamento in base al criterio di riduzione della velocità per le masse sospese)., Ciò che dimostra di limitare queste soluzioni è il time lag (inerzia) degli elementi di azionamento del sistema meccatronico.

Tra le soluzioni più avanzate applicate nei sistemi di sospensione attiva, si dovrebbe evidenziare MPCD (Model Predictive Controller) il cui algoritmo di controllo utilizza informazioni sul profilo stradale (speciali sensori consentono la calibrazione del profilo per la strada davanti al veicolo), e questo tipo di informazioni consente di calcolare e abbinare i parametri del sistema di sospensione alla funzione di input

Controllabile soluzioni sono in genere basati su sistemi meccatronici, di controllare il funzionamento di ammortizzatori regolabili caratteristiche (ammortizzatori dotato di una valvola di controllo che regola il flusso del fluido attraverso quello che viene definito come by-pass o quelli che utilizzano fluido magnetoreologico)., La soluzione che consiste nell’utilizzare sistemi di sospensione di parametri regolabili non aumenta significativamente la complessità del sistema di sospensione meccanico (ammortizzatore, molla e bracci di sospensione). Alcuni esempi di questa soluzione includono i seguenti ammortizzatori:

• Sachs CDC (Continuous Damping Control), noto anche come Skyhook o IDS e utilizzato in auto di marchi come WV, BMW, GM, Opel, Fiat, Porsche, Ferrari, Maserati., Questa soluzione si basa su un sistema elettronico di smorzamento delle vibrazioni regolabile mediante ammortizzatori dotati di due elettrovalvole (che garantiscono un controllo separato di compressione e tensione).

• Bilstein ADS (Adaptive Damping Control) – soluzione utilizzata da Mercedes-Benz in modelli come S, E, CLS e SL, CL, SLK. Si basa anche sul sistema elettronico di smorzamento delle vibrazioni regolabile mediante ammortizzatori con elettrovalvole.

• Monroe CES (Continuously Controlled Electronic Suspension)-noto anche come Four-C e utilizzato in Volvo S60R/V70R e S80., Questa soluzione si basa anche sul sistema elettronico di smorzamento delle vibrazioni regolabile con ammortizzatori dotati di elettrovalvole.

• Delphi MagnetiRide – soluzione comunemente indicata come Magnetic Ride Control e utilizzata nelle auto prodotte dalla GM corporation e nella Chevrolet Corvette. Si basa sull’utilizzo delle proprietà del fluido magnetoreologico. Sotto l’impatto del campo magnetico, il sistema adatta le sue proprietà fisiche, consentendo così l’impostazione regolabile dei parametri di smorzamento dell’ammortizzatore in un tempo inferiore a 1 ms., Al posto dell’elettrovalvola, questa soluzione presenta una serie di condotti di diametro appropriato utilizzati per fornire il fluido magnetoreologico. Il controllo del funzionamento dell’ammortizzatore non è complicato, poiché la dipendenza tra la forza di smorzamento e il valore di intensità della corrente che genera il campo magnetico è infatti lineare. La gamma di modifiche è considerevolmente grande e consente di generare una forza 14 volte superiore a quella generata in condizioni di alimentazione zero.

• Kayaba DRC (Dynamic Ride Control) – soluzione utilizzata in Audi RS6 Quattro., Si basa su un accoppiamento idraulico tra ammortizzatori di singole ruote e valvole che controllano il flusso del fluido.

• PDC (Pneumatic Damping Control) ammortizzatori utilizzati in Audi Allroad. Questa soluzione è nota del design specifico assumendo che i parametri delle impostazioni di controllo della molla di sospensione pneumatica delle corrispondenti caratteristiche dell’ammortizzatore. La pressione dell’aria della molla di sospensione regola le impostazioni della valvola PDC dedicata installata nell’ammortizzatore.,

Ci sono anche sistemi ancora più estesi, facendo uso di soluzioni basate su sistemi pneumatici o idraulici. I sistemi di sospensione pneumatici sono installati in modelli di auto come:

• Jaguar XJ con il sistema CATS (Computer Active Technology Suspension). Mercedes-Benz modelli E e S equipaggiati con il sistema di sospensioni AIRmatic,

• Volkswagen Phanteon con il sistema 4CL.

Nelle soluzioni di cui sopra, una molla a volume di gas costante (che consente la regolazione del gioco del veicolo sia durante la guida che in arresto) collabora con ammortizzatori con caratteristiche di smorzamento regolabili.,

La massa di gas nelle molle a gas utilizzate nei sistemi di sospensione idropneumatici installati nei veicoli passeggeri è costante. Questa soluzione è stata utilizzata principalmente da Citroen in modelli come:

• BX, XM, Xantia e opzionalmente in C5 e C6.

Questi sistemi di sospensione utilizzano molle di massa a gas costante che cooperano con cilindri idraulici. Gli elementi a pressione controllata del sistema di sospensione idraulico consentono la regolazione del valore di gioco del veicolo.