Sospensioni e ammortizzatori: come funzionano, le tipologie e le nuove tecnologie

Ammortizzatori e sospensioni non sono la stessa cosa, nonostante nel linguaggio comune se ne parli spesso indistintamente. Si tratta infatti di componenti diversi e ben distinti, che tuttavia lavorano in sinergia per assicurare comfort di guida e aderenza stradale.

Le sospensioni auto sono le componenti elastiche – come le molle elicoidali – che collegano le ruote al telaio dell’auto, con il compito di assorbire le sollecitazioni del manto stradale. Gli ammortizzatori auto, di forma cilindrica, servono invece ad assorbire e attenuare il movimento delle sospensioni, a cui sono collegati. Senza gli ammortizzatori sarebbe infatti impossibile per le molle delle sospensioni di un veicolo stabilizzarsi rapidamente per assorbire le successive sollecitazioni.

Come sono fatti e come funzionano gli ammortizzatori auto

Gli ammortizzatori sono costituiti da due camere cilindriche che scorrono una dentro l’altra e da un pistone che scorre nel cilindro più interno grazie all’olio / gas di cui è riempito la camera del cilindro. Quando una sollecitazione sul terreno stradale fa alzare o abbassare la ruota, l’ammortizzatore si comprime o si allunga facendo passare tra le due camere cilindriche l’olio che sottopone il pistone ad una forte resistenza, assorbendo e rallentandone il movimento. È dunque l’olio interno al cilindro a far sì che il pistone incontri una resistenza nel momento in cui la ruota trova un rilievo o un avvallamento sul manto stradale, consentendo all’ammortizzatore di assorbire le sollecitazioni tra lo pneumatico e l’auto. In tal modo il “rimbalzo” delle molle viene smorzato, favorendo una guida confortevole e sicura.

Gli ammortizzatori possono essere ad olio (idraulici o oleodinamici) oppure a gas/olio. Questi ultimi, in ambito automobilistico, hanno di fatto sostituito i vecchi ammortizzatori ad olio, che avevano lo svantaggio di creare bolle d’aria compromettendone l’ottimale funzionamento. Il gas pressurizzato ha consentito di ovviare a questo problema ed è per questo che le Case auto si sono negli anni orientate verso questa tipologia. Gli ammortizzatori a gas di nuova generazione sono dotati di una carica di gas ad alta pressione che separa l’olio interno e l’azoto dell’unità, consentendo una risposta rapida e più precisa alle diverse condizioni stradali e ottimizzando il controllo dello smorzamento, oltre a evitare problemi di corrosione interna che si possono avere negli ammortizzatori ad aria compressa.

Sospensioni elettroniche vs sospensioni passive

Negli anni l’evoluzione tecnologica di sospensioni auto e ammortizzatori è stata costante, associandosi sempre di più all’elettronica del veicolo e dando vita ad una nuova generazione di “sospensioni intelligenti”. Le sospensioni elettroniche, a differenza delle cosiddette sospensioni passive, sono in grado di cambiare in continuazione il proprio assetto adattandosi alle variazioni della superficie stradale. Rispetto alle sospensioni passive, dove l’ammortizzatore ha un solo assetto possibile, le sospensioni intelligenti riconfigurano costantemente l’assetto dell’ammortizzatore in base alle circostanze: quando serve una risposta pronta, viene data priorità alla maneggevolezza del veicolo; se si tratta di divertirsi al volante, vengono invece ottimizzate le performance del veicolo e il piacere di guida. Tali sospensioni, in particolare le sospensioni semi-attive, non sono più esclusivamente rivolte ai segmenti premium, ma si sono diffuse anche nelle altre fasce, equipaggiando alcuni dei veicoli più recenti. Il conducente ha dunque la possibilità di scegliere con un pulsante i diversi assetti disponibili. Per le Case auto è diventato un plus distintivo equipaggiare i loro veicoli con sospensioni di questo tipo, consentendo ai conducenti di adeguare in modo intuitivo la propria guida alle diverse condizioni. Diversi modelli, ad esempio, sono equipaggiati con il sistema Dual Mode, che consente al conducente di scegliere con un pulsante due assetti diversi.

Dette anche sospensioni adattive, sono una soluzione intermedia tra le sospensioni attive e quelle passive, dove è presente una molla convenzionale (che non consente di regolare la rigidezza) e un ammortizzatore ad olio controllato mediante la regolazione della sezione di passaggio dei fori (consentendo la regolazione dello smorzamento).

Sospensioni elettroniche semi-attive a variazioni continua

Le sospensioni elettroniche semi-attive a variazioni continua, installate oggi su milioni di vetture, hanno segnato uno “spartiacque” tecnologico nel settore automotive. Queste sospensioni sono infatti in grado di rilevare costantemente le condizioni della strada e lo stile di guida adattando in tempo reale i quattro ammortizzatori controllati elettronicamente e connessi a un’unità di gestione (ECU) che regola l’assetto ogni 10 millisecondi.

L’ulteriore sviluppo di questa tecnologia è rappresentato dagli ammortizzatori semiattivi leggeri, caratterizzati da due valvole elettrodinamiche indipendenti montate esternamente (le sospensioni semi-attive a variazioni continua montano un’unica valvola attiva per ammortizzatore). Queste due valvole controllano in modo indipendente i contraccolpi e i movimenti di compressione, garantendo maggiori possibilità di messa a punto per raggiungere livelli superiori di comfort e controllo. A questa tecnologia sono state inoltre implementate funzioni per il controllo del rollio, che aumentano la maneggevolezza del veicolo e la tenuta di strada, diventando la soluzione ideale non solo per le auto sportive ma anche per i SUV. Il sistema di controllo del rollio è costituito da un collegamento idraulico tra gli ammortizzatori, che sostituisce le barre meccaniche anti-rollio.

Sospensioni attive: controllo totale del veicolo

Le sospensioni completamente attive sono la tecnologia più moderna approdata nel mondo dell’auto, anche se la loro diffusione riguarda quasi esclusivamente i segmenti più alti. L’innovazione di questa tipologia di sospensioni è il controllo congiunto del movimento delle ruote e della scocca. Gli attuatori angolari sono simili a quelli delle sospensioni elettroniche semi-attive a variazioni continua, ma l’aggiunta di centraline oleodinamiche consente di creare delle contro-forze per controllare rollio, beccheggio e sussulti, incrementando significativamente sicurezza e comfort di guida. L’olio, in pratica, è sempre in circolo negli ammortizzatori, con ognuna delle valvole che può essere chiusa indipendentemente per controllare i movimenti della scocca, senza la necessità di utilizzare barre meccaniche anti-rollio. Il veicolo, grazie alle sospensioni totalmente attive, sembra quasi “fluttuare” sulla strada. Tali sospensioni sono progettate principalmente per veicoli nei segmenti E ed F, e grazie al comfort totale che sono capaci di offrire si prestano anche alle future applicazioni di guida autonoma.

Sospensioni pneumatiche, cosa sono e come funzionano

Nelle auto di fascia alta si stanno diffondendo anche le sospensioni pneumatiche, dette anche sospensioni ad aria o idrauliche, in cui un soffietto ad aria (in elastomero) va a sostituire la molla elicoidale che tiene sollevata l’auto. L’ ammortizzatore rimane, con il compito di smorzare le oscillazioni della vettura, esattamente come un ammortizzatore tradizionale. C’è poi un compressore elettrico che mantiene in pressione l’aria nel circuito e delle elettrovalvole che indirizzano il preciso quantitativo d’aria alle molle ad aria per ottenere il giusto assetto. Di questo sistema fanno parte anche le tubazioni attraverso cui passa l’aria compressa e la centralina elettronica che regola la pressione dell’aria dei soffietti.

A differenza delle sospensioni tradizionali, dove molla e ammortizzatore lavorano insieme per assorbire le oscillazioni (mantenendo l’auto sempre alla stessa altezza dalla strada), nelle sospensioni pneumatiche la quantità d’aria presente all’interno del soffietto (molla ad aria) viene costantemente regolata dal sistema elettronico in funzione delle caratteristiche della strada e dell’assetto di guida che si sceglie.

La molla può essere dunque regolata dinamicamente facendo assumere al veicolo assetti diversi, così da adattarsi allo specifico terreno o stile di guida. Sarà quindi possibile sollevare l’auto, magari per percorrere uno sterrato con molte buche, oppure ribassare l’assetto per avere maggiore areodinamicità e adottare una guida sportiva. L’altezza dell’auto può inoltre essere regolata automaticamente in base al carico. Nelle sospensioni passive, invece, le caratteristiche di molle e ammortizzatori sono pre-determinate (rigidità, smorzamento) e non possono essere modificate, cosa che invece è possibile nelle sospensioni attive grazie all’elettronica.

Il futuro degli ammortizzatori?

Il prossimo passo dell’evoluzione delle sospensioni sarà quello di “agganciare” il controllo elettronico delle sospensioni attive (o pneumatiche) alla posizione gps del veicolo e alla sottostante mappatura in tempo reale delle condizioni stradali, in un continuo e istantaneo interscambio di dati reso possibile dalla tecnologia 5G per lo scambio di dati tra le vetture sullo stesso tratto di strada e dall’utilizzo di radar/lidar e telecamere di ultima generazione. Verranno dunque rilevate autonomamente curve, pendenze, avvallamenti, buche, dossi, oltre alle condizioni del manto stradale (pioggia, ghiaccio, umidità, calore, ecc), calibrando costantemente l’assetto degli ammortizzatori – e dell’intera vettura (altezza dal suolo, inclinazione, angolo sterzata) – in base a tali parametri. Sarà come avere sempre a disposizione un ingegnere di pista che regola l’assetto della vettura in base alle specifiche condizioni, così come avviene nel mondo racing.