Struttura

Le sospensioni in particolar modo a molle elicoidali esistono di vario genere, a seconda della cinematica degli elementi di guida:

 

sospensioni a quadrilatero, di tipo basso a sinistra e di tipo alto a destra                sospensioni a quadrilatero, di tipo basso a sinistra e di tipo alto a destra

sospensioni a quadrilatero, di tipo basso a sinistra e di tipo alto a destra

le sospensioni a quadrilatero: sono costituite da due elementi trasversali, uno sovrapposto all'altro, generalmente di forma simil-triangolare. Ammortizzatore e molla sono collegati al braccio inferiore. Entrambi i bracci sono collegati al mozzo ruota. Possono essere a quadrilatero alto o basso, a seconda della distanza fra i due bracci. Generalmente le sospensioni a quadrilatero sono utilizzate su veicoli sportivi (su Ferrari a quadrilatero basso) o comunque con connotazione sportiva (su Alfa Romeo 147, 156, 159, GT a quadrilatero alto). Possono essere a quadrilatero alto se sull'asse su cui sono utilizzati le ruote sono motrici: distanziando i due bracci si possono alloggiare i semiassi che provengono dal motore e che portano il moto alla ruota.

le sospensioni Mac-Pherson: sono generalmente usate per le ruote anteriori, ma non mancano casi di utilizzo per le ruote posteriori (come sulle Alfa Romeo 147 e Alfa Romeo 156). Sono caratterizzate dal fatto che l'ammortizzatore è "strutturale", ovvero ha una connessione rigida con il portaruota. Tale vincolo elimina due dei 5 gradi di libertà del portaruota, necessitando quindi di un braccio a tre punti più un'asta di sterzo (ad esempio all'anteriore della maggior parte delle auto di segmento A B C europee), oppure da tre aste semplici (ad esempio sull'anteriore delle BMW serie 1,3 e 5, sull'anteriore dell'Alfa MiTo, oppure sul posteriore dell'Alfa 147 e Alfa 156); generalmente ammortizzatore e molla non sono perfettamente coassiali, ma i loro assi formano fra di loro un piccolo angolo per poter minimizzare le forze di taglio sullo stelo ammortizzatore, così da minimizzare l'isteresi e quindi migliorare il comfort di guida. Per la loro semplicità ed economicità, sono utilizzate come sospensione anteriore in praticamente tutte le utilitarie (esempio: FIAT Punto, Peugeot 207, Toyota Aygo) e in varie auto di segmento superiore (esempio: Renault Megane, FIAT Bravo).

 

 

Sizaire-Naudin 1908 con sospensioni a balestra e sistema a scorrimento

a scorrimento: schema che prevede ogni ruote scorrere verticalmente su un supporto vincolato rigidamente al telaio come un sistema telescopico.

l'Assale rigido: schema relativamente semplice, caratterizzato da una barra rigida che collega le due ruote e che in molti casi ospita anche il differenziale.

il Ponte a portale o Asse a portale: vengono utilizzati principalmente per i veicoli unimog, questo ponte inizialmente sviluppato sulla base dell'asse rigido, utilizza un modulo cardillo per far sì che l'asse risulti posto più in alto rispetto all'asse della ruota, tale sistema può comunque sia essere applicato anche ad altri sistemi sospensori, ma esistono anche dei ponti rigidi conformati in modo differente, in modo che terminano sempre all'altezza dell'asse delle ruote, ma il differenziale rimane più alto, permettendo sempre una maggiore luce da terra

il Ponte De Dion: schema derivato dall'assale rigido ed utilizzato esclusivamente per l'asse posteriore, ideato da Jules-Albert De Dion, ed è caratterizzato per il fatto che le ruote sono semi-indipendenti, con il ponte che svolge funzione di barra antirollio lasciando una certa libertà di movimento tra le due ruote.

le sospensioni a bracci oscillanti longitudinali: sono costituite da due bracci collegati da un lato alla scocca e dall'altro ognuno ad una ruota. I bracci si dicono longitudinali in quanto sono paralleli all'asse longitudinale del veicolo cioè secondo la sua lunghezza. Il collegamento con la scocca e il movimento relativo ad essa sono assicurati da una cerniera. La cerniera permette la rotazione del braccio durante il movimento verticale della ruota. Fra braccio e scocca sono frapposte la molla e l'ammortizzatore. Esempi di veicoli che possiedono questo tipo di sospensione, generalmente utilizzata al retrotreno, sono la Fiat Seicento, Punto prima serie, Fiat coupé;

le sospensioni a bracci oscillanti trasversali: la struttura è simile al tipo precedente, ma in questo caso i bracci sono incernierati al centro vettura e sono trasversali, in quanto sono paralleli alla dimensione della larghezza del veicolo. Un esempio di veicolo che possiede questo tipo di sospensione, generalmente utilizzata al retrotreno, è il Piaggio Ape ed è caratterizzato da ruote che non hanno gradi di libertà con questo braccio (la campanatura dipende dall'inclinazione del braccio sospensione); mentre un esempio all'anteriore abbiamo la Fiat Nuova 500, che in quest'ultimo caso per via della struttura del braccio sospensione e della sospensione a balestra si ha un comportamento simile al quadrilatero snodato.

 

 

Vista posteriore di una sospensione multilink

le sospensioni multilink: sono costituite da più bracci trasversali, al massimo 5, perché 5 sono i moti della ruota da vincolare (solo il moto di oscillazione verticale è permesso). Sono utilizzate al retrotreno e, variando le dimensioni di ogni braccio, è possibile ottimizzare il movimento della ruota. Sono però più complesse e costose rispetto alle altre soluzioni, per cui vengono utilizzate principalmente per veicoli di alta gamma (Mercedes Classe E) e (Alfa Romeo Gtv); ultimamente, tuttavia, il loro utilizzo si sta diffondendo anche su modelli più popolari come soluzione d'avanguardia, soprattutto in versioni più economiche, meno ingombranti e più leggere (ma quasi altrettanto performanti, grazie al miglioramento dei materiali con cui sono costruite), come i "due bracci e mezzo" (Alfa Romeo Giulietta) e "tre bracci e mezzo" ( Kia cee'd).

Classificazione

Le sospensioni a seconda della loro struttura e sull'effetto delle ruote dello stesso asse si dividono in:

·         Ruote dipendenti, in questo caso ogni qual volta una ruota viene azionata da un ostacolo o dalla sospensione, si ha un effetto anche sulla ruota contro laterale, l'esempio tipico è il ponte rigido.

·         Ruote indipendenti, in questo caso ogni qual volta una ruota viene azionata da un ostacolo o dalla sospensione, l'azione non coinvolge la ruota contro laterale, ma si limita a quella ruota.

Le sospensioni a seconda della loro struttura e sul tipo di lavoro dell'elemento elastico, si dividono in:

·         Azione diretta, la sospesone agisce direttamente sulla ruota, soluzione tipica dei veicoli stradali e dei mezzi a ruote carenate.

·         Azione indiretta, la sospensione agisce sulla ruota tramite dei rinvii, soluzione tipica delle vetture a ruote scoperte della Formula 1

·         A flessione o a bilanciere, per il collegamento della ruota alla sospensione, si utilizza un bilanciere, il quale lavora in flessione, il che può conferire una minore stabilità e difficoltà nella taratura delle sospensioni.

·         A trazione o a tirante o Pull-rod, disposizione adottata di rado, che permette una maggiore stabilità dei tiranti, perché si annulla la flessione dello stesso in quanto non viene compresso.

·         A compressione o a puntone o Push Rod, disposizione classica, dove i rinvii (puntoni) lavorano in compressione ed hanno un'inclinazione opposta alle sospensioni a trazione.

Regolazioni

La sospensione nella maggior parte dei casi è sprovvista di possibilità di regolazione, dove l'unica regolazione esistente è disponibile solo per i sistemi a molla elicoidale.

·         Precarico, la sospensione è generalmente costituita da una molla, la quale è vincolata su un ammortizzatore o su un sistema di guida telescopica, le quali per evitare che la sospensione si scomponga hanno un limite d'estensione, il precarico serve per determinare la forza minima espressa dall'elemento elastico della sospensione (molla) quando questa è nella condizione d'estensione massima.
Dunque il precarico consiste nel caricare, quindi di portarla in tensione tramite compressione della stessa molla e questo tipo di regolazione permette di variare l'intervento minimo della sospensione, in modo che la sospensione si accorci solo se sottoposta a una forza superiore alla forza esercitata dal precarico.
Maggiore è il precarico e minore sarà l'effetto d'oscillazione del mezzo e la necessità dell'ammortizzatore, questo perché la forza del precarico contrasta con l'oscillazione generata dall'inerzia del mezzo dopo la risposta della sospensione, i sistemi per variare il precarico sono:

·         Meccanico a Ghiere, le quali sono poste sul fodero dell'ammortizzatore o dell'eventuale sistema di guida telescopico.

·         Idraulico, caratterizzato da un pomello che avvitandosi o svitandosi regola (il passaggio dell'olio da una camera all'altra dell'ammortizzatore, aumentando la forza di estensione di quest'ultimo) la compressione della molla

·         Interasse, alcuni modelli di sospensione, generalmente per uso sportivo, adottano una regolazione che regola la lunghezza della sospensione, senza modificarne l'escursione.

 

Alternative

In caso non ci sia la possibilità di utilizzare le regolazioni o si desideri un comportamento non modificabile con le regolazioni, si può:

·         Spessori di precarico, l'utilizzo di spessori, che nel caso delle motociclette è da interporre tra la molla e il tappo della forcella (non è sempre possibile) o nel caso delle autovettura, l'interposizione di elementi tra le spirali della molla, in modo da ottenere lo stesso risultato.

·         Rigidezza della sospensione, nel caso invece si desideri una maggiore rigidezza generale della sospensione, è possibile sostituire la molla con una più rigida (non è sempre possibile) o in alcuni modelli di forcelle per motociclette, adottare la seconda molla, nel caso opposto, in cui si desideri più flessibilità, si possono adoperare delle molle più morbide o nel caso di forcelle a doppia molla, togliere una molla.

Parametri

Questa regolazione viene definita anche prendendo in considerazione alcuni parametri:

·         Rigidità della molla, definisce la compressione della molla in proporzione dell'energia applicata (mm/kg o kg/mm), un modo empirico per riuscire a confrontare due molle che hanno lo stesso diametro esterno, sulla loro rigidità, si confronta il diametro della spira con il numero delle spire, dove maggiore è il diametro della spira e minore il numero delle spire e maggiore è la rigidità.

·         Peso complessivo, peso del mezzo, del pilota, del/i passeggero/i e dei eventuali bagagli/borse

·         Baricentro, a seconda di dove è posizionato può incidere sulle diverso settaggio delle sospensioni, generalmente richiedendo una maggiore rigidità alle sospensioni più vicine.

·         Trasferimenti di carico, maggiore è il trasferimento di carico nei movimenti del telaio di rollio (mezzi con più di due ruote), come nel caso della compressione delle sospensioni esterne alla linea di percorrenza di una curva e di beccheggio, ovvero di accelerazione o decelerazione del veicolo, maggiore dovrà essere la rigidità della sospensione.

·         Tipo di molle, conformazione della molla, progressiva o normale

 

Accorgimenti

Le sospensioni possono essere munite di[]:

·         Sospensioni contrattive, sono sospensioni con elementi elastici in opposizione, un esempio tipico di questa soluzione si ha con le forcelle springer, questa soluzione permette di ridurre le forza dell'elemento elastico principale di sostegno quando questo si avvicina all'estensione massima della sospensione; Esistono anche sistemi più semplici composti da una molla e da un sistema che evita l'allungamento di parte della molla quando questa supera un determinante allungamento, la caratteristica elastica di queste soluzioni è del tipo regressivo.

Barra antirollio, utile su sistemi a sospensioni indipendenti, per ridurre il rollio senza compromettere il comfort.

·         Contromolla, serve per ridurre la velocità d'estensione, quando la sospensione si avvicina al limite d'estensione massimo.

·         Tampone di finecorsa, utile per ridurre l'effetto di fine corsa della sospensione e dell'ammortizzatore, viene utilizzato un tampone comprimibile, che nel caso di sistemi a molla è normalmente alloggiato lungo lo stelo dell'ammortizzatore o anche sul braccio della sospensione o sul telaio, e fornisce una ulteriore resistenza durante le ultime fasi di compressione della sospensione. È parte integrante degli elementi elastici della sospensione.

·         Sensore per la compressione, usato principalmente sulle moto della classe 500 del motomondiale, per poter gestire in modo più corretto l'antispin, difatti con la sospensione completamente scarica si annulla o riduce l'effetto del controllo antispin.

·         Sospensioni semiattive, sono sospensioni che tramite un controllo computerizzato e gestito dal pilota regolano lo smorzamento della sospensione variando la resistenza dell'ammortizzatore e la loro rigidezza regolando il carico della sospensione

·         Sospensioni attive a differenza delle semiattive queste sono completamente automatizzate e quindi non necessitano di essere regolate dall'esterno dal pilota.