Sistemi di controllo adattivo: l’ approfondimento di Arnott

Mentre l’industria automobilistica continua a migliorare la guidabilità e rendere la guida più confortevole, la tecnologia delle sospensioni e del controllo adattivo è una chiave di volta per raggiungere questo obiettivo. I sistemi di sospensione sono stati a lungo dotati di una classica configurazione a molla elicoidale e ammortizzatore. L’evoluzione ha fatto un salto dai tradizionali sistemi a balestra e a molla elicoidale a innovativi sistemi di sospensione pneumatica, e dai normali ammortizzatori idraulici a sistemi di smorzamento adattivo altamente avanzati che possono essere abbinati sia a sistemi di sospensione elicoidale che pneumatica. Innovazioni tutte realizzate per ottimizzare la guida e la maneggevolezza a seconda delle diverse condizioni di guida. In questo articolo, Arnott spiegherà come funzionano i sistemi di smorzamento adattivo, fornendoti una migliore comprensione di come funziona questa tecnologia di sospensione.

Componenti del sistema di controllo adattivo

Un tipico sistema Adaptive Ride Control moderno, o sistema di controllo adattivo,  contiene i seguenti componenti: ammortizzatori adattivi, un’unità di controllo elettronica (ECU), un set di sensori e un interruttore di preferenza del conducente. Il set di sensori in genere è una combinazione di accelerometri che si trovano sulla carrozzeria e sensori di posizione situati vicino alla sospensione a tutti e 4 gli angoli del veicolo. La maggior parte dei veicoli con sistema di smorzamento adattivo è dotata di un interruttore delle preferenze del conducente. Questo è un pulsante sul cruscotto per selezionare una modalità di guida preferita come Comfort o Sport.

In questa newsletter tecnica, l'”ammortizzatore adattivo” può essere qualsiasi ammortizzatore regolabile a controllo elettronico (incluso Magnetic Ride) perché i principi di funzionamento di base del sistema sono gli stessi.

Operazione di sistema
I sistemi di smorzamento adattivo sono iniziati utilizzando ammortizzatori variabili con due o più impostazioni discrete. Negli ultimi tempi, i più moderni sistemi adattivi utilizzano invece ammortizzatori “a variazione continua”. Il principio di funzionamento tra le (vecchie) regolazioni discrete e le (moderne) serrande a variazione continua è essenzialmente lo stesso. La differenza è che in uno shock con impostazione discreta la valvola è ON/OFF (completamente aperta o completamente chiusa), per cui una valvola a variazione continua consente di regolare l’impostazione della serranda su qualsiasi valore compreso tra i limiti prestabiliti di impostazione fissa e morbida.

L’ECU Ride Control è il cervello di un sistema di smorzamento adattivo. L’ECU è collegata ai sensori situati sulla carrozzeria e sulle sospensioni ai 4 angoli del veicolo. Inoltre, l’ECU è anche collegata al bus dati principale del veicolo per ottenere input come velocità del veicolo, posizione dell’acceleratore, angolo di sterzata, trasmissione e frenata.

L’ECU riceve questi diversi flussi di dati e li utilizza come input per un algoritmo che calcola continuamente l’ampiezza e la direzione dei movimenti del corpo del veicolo in sollevamento, beccheggio, rollio e imbardata, nonché il movimento di ciascuna ruota rispetto al corpo del veicolo. I risultati del calcolo del movimento vengono quindi utilizzati per determinare la forza di smorzamento richiesta in ogni singolo angolo del veicolo per fornire le caratteristiche di guida e manovrabilità desiderate, come definito dall’algoritmo e dalla posizione dell’interruttore delle preferenze del conducente.

Una volta calcolata la forza di smorzamento ideale, l’ECU fornisce la quantità appropriata di corrente elettrica a ciascun ammortizzatore per ottenere la caratteristica di smorzamento desiderata. L’intero processo avviene in millisecondi, più che sufficientemente veloce da reagire a quasi tutti gli input della strada.

Fatta eccezione per i sistemi Magnetic Ride, la forza di smorzamento degli ammortizzatori adattivi è controllata più o meno allo stesso modo. Se desideri saperne di più sul funzionamento del sistema di Magnetic Ride, puoi leggere di più qui di seguito. Torniamo agli ammortizzatori adattivi: i limiti di forza di smorzamento rigido e morbido sono controllati da pile di spessori installate in passaggi di flusso separati all’interno dell’ammortizzatore. La regolazione della forza di smorzamento viene tipicamente ottenuta aprendo o chiudendo una valvola di controllo del flusso di fluido per regolare la quantità di fluido che scorre attraverso ciascun passaggio di flusso.

Ad esempio, se è necessaria una caratteristica di smorzamento più morbida in uno smorzatore adattativo a variazione continua, la valvola di controllo del flusso si regolerà in modo tale che più flusso di fluido all’interno dello smorzatore passerà attraverso la pila di spessori che definisce l’impostazione morbida e meno fluido fluirà attraverso il passaggio contenente il pacco valvole fermo.

Tecnologia Arnott eRide per il controllo adattivo

Il team R&D di Arnott eRide negli Stati Uniti si concentra su una perfetta collaborazione con i sistemi Ride Control a variazione continua attualmente utilizzati dalle diverse case automobilistiche. Farlo bene è un processo piuttosto delicato perché la strategia di controllo elettronico e la sua esecuzione è una combinazione tra i requisiti del produttore di automobili e le offerte dei fornitori. La realtà è che ogni progetto di ECU funziona in modo leggermente diverso e gli algoritmi possono essere significativamente diversi, anche se viene utilizzato lo stesso progetto di ammortizzatore.

Per progettare e implementare tale tecnologia per l’aftermarket, era fondamentale per Arnott rendere il design della valvola eRide funzionale e funzionante in conformità con la varietà di configurazioni ECU e design delle valvole. Ad esempio, la velocità di commutazione, che è il tempo di reazione per passare da un’impostazione dell’ammortizzatore all’altra, può variare notevolmente. Una modifica apportata alla velocità di commutazione per una particolare applicazione può funzionare come miglioramento per quel modello specifico, ma potrebbe effettivamente causare problemi di prestazioni per altre applicazioni del veicolo. La tecnologia Arnott eRide può essere utilizzata per sostituire qualsiasi ammortizzatore a variazione continua con una valvola interna. Altre valvole con design alternativi sono attualmente in fase di sviluppo e Arnott rilascerà le soluzioni eRide per queste in una fase successiva.

Il continuo impegno e il duro lavoro di tutti i team ha portato a un design della valvola che consente di eguagliare o superare la corsa e la maneggevolezza OE in tutte le varie applicazioni