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Funzionamento e manutenzione del sistema di sospensione dell'automobile
Luglio 29, 2021
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Principio fondamentale
Principio di funzionamento
Il sistema di sospensione sostiene la carrozzeria e mantiene gli pneumatici a contatto con la strada.
Il sistema di sospensioni esiste per due motivi: isolare le irregolarità della strada per rendere la guida più confortevole e mantenere gli pneumatici a contatto con la strada quando il veicolo percorre superfici irregolari. Per i guidatori che puntano sulla maneggevolezza, migliorare le sospensioni ha un obiettivo chiaro: migliorare il controllo.
Le molle delle sospensioni sono generalmente molle elicoidali perché facili da produrre, efficienti e poco costose. In fisica, una molla immagazzina energia. Quando una forza fissa viene applicata alla molla, questa si deforma. Quando la forza viene rimossa, la molla tende a tornare alla sua forma originale.
Tuttavia, quando una molla ritorna alla sua forma originale, l'ampiezza dell'oscillazione può superare la sua lunghezza iniziale. La resistenza all'attrito e l'ammortizzatore rallentano quindi l'oscillazione libera della molla. Ecco perché l'ammortizzatore è essenziale: controlla il movimento della molla dopo l'impatto.
Una molla tipica è una molla lineare. Ciò significa che la quantità di compressione e deformazione sotto l'azione di una forza segue la legge di Hooke: F=KX, dove F è la forza applicata, K è il coefficiente di elasticità e X è la deformazione. Ad esempio, se una molla lineare portante 40 kg si comprime di 1 cm, ogni ulteriore 40 kg di peso aumenterà la compressione di un altro 1 cm.
Nell'uso pratico su un veicolo, le molle delle sospensioni devono sopportare ben più di un semplice carico verticale. Anche quando la molla è completamente estesa, rimane sotto pressione per restare in posizione sull'auto. In un sistema di sospensione convenzionale con molla e ammortizzatore, la molla sostiene la carrozzeria e assorbe gli urti provenienti da strade sconnesse, nonché le forze generate da accelerazione, decelerazione, frenata e sterzata.
La cosa più importante è mantenere il pneumatico a contatto costante con la strada, controllando al contempo le vibrazioni. Migliorare il contatto tra pneumatici e strada è un aspetto fondamentale per ottimizzare la maneggevolezza.
Comportamento primaverile
Il ruolo delle molle
La rigidità delle molle influisce su comfort, trazione, altezza del corpo e maneggevolezza.
Le funzioni principali delle molle sono quelle di garantire il comfort del veicolo e di mantenere gli pneumatici a pieno contatto con il terreno. L'utilizzo di molle non idonee può influire negativamente sia sulla qualità di guida che sulla tenuta di strada.
Se le molle sono completamente rigide, il sistema di sospensioni non funzionerà correttamente. Un assetto rigido delle molle può compromettere sia il comfort che la maneggevolezza. Quando l'auto salta su una superficie irregolare, gli pneumatici possono sollevarsi da terra. Se ciò accade durante l'accelerazione, la frenata o in curva, l'auto perde aderenza.
Se le molle sono troppo morbide, le sospensioni possono arrivare a fine corsa, ovvero esaurire l'escursione. Se il fine corsa si verifica in curva, il coefficiente di elasticità della molla diventa praticamente infinito perché non c'è più spazio per la compressione. Il conseguente trasferimento immediato di peso può causare una perdita di trazione.
Una lunga escursione dell'ammortizzatore può aiutare a evitare il fine corsa, ma la carrozzeria si alza. Una carrozzeria alta implica un baricentro più alto, e un baricentro più alto ha un impatto decisivo sulle prestazioni di guida. Per questo motivo, ammortizzatori troppo morbidi possono creare problemi di maneggevolezza.
Se la strada fosse perfettamente piana, molle e sospensioni non sarebbero necessarie. Quando le strade sono più sconnesse, servono molle più morbide per aiutare gli pneumatici a rimanere a contatto con la strada e l'escursione delle molle deve essere aumentata. La rugosità della strada determina la rigidità delle molle, ma il grado di morbidezza necessario è una questione cruciale che spesso richiede l'esperienza dei costruttori automobilistici e dei team di gara.
In generale, le molle più morbide offrono maggiore comfort e una migliore trazione su strade dissestate. Tuttavia, possono causare un maggiore rollio e abbassamento delle sospensioni su strade normali, influenzando la maneggevolezza. Nei veicoli con componenti aerodinamici pronunciati, le molle morbide possono anche provocare variazioni di altezza ad alta velocità, determinando caratteristiche di guida diverse a basse e alte velocità.
Le molle hanno due funzioni principali: ammortizzano le sospensioni o il telaio rispetto al terreno per garantire il comfort e contribuiscono a mantenere gli pneumatici a contatto con il suolo quando l'auto percorre superfici irregolari. Questi obiettivi possono entrare in conflitto, pertanto potrebbero essere necessari diversi fattori di elasticità.
Un modo per conciliare questi obiettivi è utilizzare molle con un coefficiente di elasticità composto, note anche come molle progressive. Le molle progressive aumentano il coefficiente di forza elastica man mano che la molla viene compressa. Sono complesse da progettare e produrre, ma possono combinare una morbidezza iniziale con una maggiore resistenza alla compressione.
Su strade sconnesse, la molla inizialmente più morbida migliora l'aderenza degli pneumatici. Con l'aumentare della compressione, il crescente coefficiente di elasticità contribuisce a mantenere la stabilità della carrozzeria e impedisce che la sospensione o la molla vadano a fine corsa. Ciò consente di utilizzare una molla più bassa per abbassare il baricentro, mantenendo al contempo una corsa ridotta della sospensione senza che questa vada a fine corsa.
Per realizzare una molla progressiva, il coefficiente di elasticità deve variare con la compressione. Molte molle progressive utilizzano spire a passo diverso o con diametri variabili. Quando una molla a passo diverso viene compressa, parte delle spire entra in contatto, modificando il numero effettivo di spire e il coefficiente di elasticità K. Un altro modo diretto per modificare il coefficiente di elasticità è variare il diametro delle spire superiore e inferiore.
Note di modifica
modifica della molla
La sostituzione delle molle può migliorare la maneggevolezza, ma può anche modificare molti comportamenti del veicolo.
Lo scopo principale della modifica delle molle è quello di migliorare la maneggevolezza, solitamente utilizzando molle più rigide o più corte. Le molle controllano molti fattori legati alla maneggevolezza, quindi le modifiche alle molle possono generare cambiamenti complessi nel comportamento del veicolo.
Aumentare la rigidità può migliorare la capacità delle sospensioni di resistere al rollio e ridurre il rollio della carrozzeria in curva. Ridurre l'altezza da terra abbassa il baricentro, riduce il trasferimento di peso in curva e può migliorare la stabilità. Un'altezza inferiore può anche creare l'effetto estetico desiderato.
Allo stesso tempo, la modifica delle molle non dovrebbe essere considerata una semplice modifica estetica. Poiché le molle influenzano il comfort, la trazione, l'escursione delle sospensioni, il comportamento a fine corsa e il contatto degli pneumatici, qualsiasi modifica dovrebbe tenere conto del contesto stradale e dell'utilizzo effettivo del veicolo.
Risoluzione dei problemi e manutenzione
Risoluzione dei problemi
Ascolta eventuali rumori anomali e controlla le condizioni degli ammortizzatori.
Un fenomeno di guasto comune si verifica quando, durante la marcia, l'auto vibra e il sistema di sospensione emette un rumore sordo o un tonfo. Questo di solito indica un malfunzionamento del sistema di sospensione, soprattutto se il rumore si intensifica su strade sconnesse.
Cause comuni di guasto delle sospensioni
- Danni all'ammortizzatoreL'ammortizzatore potrebbe guastarsi internamente o perdere olio.
- Manicotto dell'ammortizzatore rottoUna guaina danneggiata può causare rumore e allentamento.
- bulloni di fissaggio allentatiComponenti metallici allentati possono causare movimenti e rumori anomali.
Un ammortizzatore normale si scalda durante il funzionamento. Se non si scalda o se si riscontrano perdite d'olio, l'ammortizzatore potrebbe essere danneggiato. Durante l'ispezione, verificare anche le condizioni della guaina dell'ammortizzatore. Se la guaina è rotta, deve essere sostituita tempestivamente insieme all'ammortizzatore.
Il sistema di sospensione si trova tra le ruote e la carrozzeria dell'auto. Sostiene la carrozzeria e assorbe le vibrazioni per garantire il comfort di marcia. Influisce inoltre sulla capacità di attraversamento, sulla stabilità e sull'aderenza. Il sistema comprende ammortizzatori, molle, barre antirollio, bielle e altri componenti meccanici.
Se la carrozzeria si inclina eccessivamente durante una curva stretta, gli ammortizzatori, la barra stabilizzatrice o i componenti del meccanismo di guida potrebbero danneggiarsi. Questi sintomi dovrebbero essere controllati anziché ignorati, poiché le condizioni delle sospensioni influiscono direttamente sulla fluidità e sulla stabilità del veicolo.
Riepilogo
Un buon sistema di sospensioni bilancia comfort, contatto degli pneumatici e controllo.
Il sistema di sospensioni di un'automobile è molto più di un semplice insieme di molle e ammortizzatori. Sostiene la carrozzeria, assorbe gli urti della strada, mantiene gli pneumatici a contatto con il terreno e influisce su comfort, stabilità, capacità di affrontare qualsiasi percorso, aderenza e maneggevolezza.
Comprendere la rigidità delle molle, il comportamento progressivo delle molle, le condizioni degli ammortizzatori, i rumori anomali e i relativi controlli dei freni rende più facile identificare i problemi in anticipo e mantenere un comportamento più sicuro del veicolo su strade reali.
