Sistemi di sospensione attiva con molle ad aria per autoveicoli

Capitolo 1 1. Introduzione 1.1. Le sospensioni attive Normalmente, i veicoli sono dotati di un sistema di sospensione costituito da elementi elastici e smorzanti, che ha lo scopo di assorbire le irregolarità stradali riducendo l’accelerazione verticale dell’abitacolo, garantendo un adeguato comfort agli occupanti, e di consentire un’adeguata distri- buzione al suolo delle forze verticali complessivamente agenti sul veicolo (che, se ha più di tre ruote, è un sistema iperstatico, nel quale la deformabilità degli appoggi ha un’importanza fonda- mentale per stabilire la ripartizione dei carichi fra di essi e per garantire il contatto corretto di tut- te le ruote con il suolo). In un’autovettura, la soluzione più comune è l’utilizzo di sospensioni a ruote indipendenti: ogni ruota è attaccata al veicolo per mezzo di un cinematismo (che ha lo scopo di consentire il movi- mento verticale della ruota rispetto al veicolo) del quale fanno sempre parte una molla ed un ammortizzatore. La rigidezza delle molle è legata direttamente al comportamento stradale del veicolo, mentre lo smorzamento degli ammortizzatori influenza principalmente i moti di alta frequenza, ovvero le vibrazioni trasmesse dal fondo stradale alla vettura. I sistemi di sospensione convenzionali, o passivi, sono costituiti da una molla elicoidale in acciaio e da un ammortizzatore a fluido (olio o gas); tali elementi hanno delle caratteristiche forza- spostamento o forza-velocità che non sono modificabili, ma vanno scelte opportunamente in fase di progettazione per garantire il miglior compromesso tra diverse esigenze (guidabilità, comfort) e per conferire alla vettura il comportamento desiderato. Naturalmente, la possibilità di variare le caratteristiche di una sospensione in base alle condizioni di marcia apre nuove possibilità, per esempio quella di migliorare radicalmente il compromesso tra comportamento stradale sportivo e comfort di marcia, che tradizionalmente sono sempre stati in contrasto tra loro. Infatti si ha la possibilità di conferire al veicolo un comportamento stradale ineccepibile, senza per questo peggiorare l’assorbimento delle asperità o montare molle molto ri- gide. Parlare di sospensioni attive è senz’altro molto generico: esistono, infatti, molte soluzioni per controllare le forze trasmesse tra le ruote e il corpo vettura (o “cassa”), e diversi livelli di sofisti- cazione. La sospensione attiva ideale è un attuatore che sostituisce completamente la molla e l’ammortizzatore ed è in grado di esercitare in ogni momento la forza ottimale sulla ruota e sulla 1