Le sospensioni

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Sono la parte meno visibile dell’auto, ma senza le sospensioni non andiamo da nessuna parte: sono loro che ci fanno scendere freschi e riposati dopo 500 km di autostrada o tritati dopo 20 di città.

Ma come funzionano, qual è la loro origine?

Il problema di arrivare con il fondoschiena non distrutto dopo un viaggio è nato con il primo carro e si perde nella notte dei tempi. Ancora ai tempi dell’antica  Roma non c’era nulla di meglio oltre a qualche cuscino e al frazionamento di un viaggio in più giorni. Se leggiamo il resoconto di un viaggio da Roma a Bari  di Orazio c’è solo da inorridire. Basta leggere la famosa satira quinta di Orazio, che narra di un viaggio del poeta sulla via Appia tra zanzare, rane, caldo, sobbalzi, urla e marinai ubriachi che strepitano  nella notte.
Tre giorni per arrivare a Terracina, e noi ci lamentiamo delle tre ore da Milano a Livorno!
Il quadretto descritto dal poeta del pernottatamento a Forappio, un borgo di 50/60 case ancor oggi, sito sulla via Appia nei paraggi dell’attuale Latina (allora inesistente), è passato alla storia dei resoconti di viaggio. Figuriamoci cosa doveva essere allora Forappio in mezzo alle paludi pontine ben lungi dall’essere bonificate.

Bisognerà arrivare alla fine del 1300 per cominciare a capire che forse tutto sommato esisteva un sistema per salvaguardare il fondoschiena.
Fino ad allora le carrozze ricalcavano la forma e le comodità del carro da trasporto, cioè vasche più o meno rettangolari e comodità vicina allo zero.
Poi uno o più ignoti benefattori dell’umanità, il titolo è ampiamente meritato, ebbero un’idea folgorante, ma perché non sospendere il cassone su quattro elementi ellissoidali di ferro? Sicuramente la presenza delle balestre da guerra ha fornito l’idea, ma quello o quegli ignoti compirono il grande passo.

Agli inizi del 1400 in Ungheria presso la città di Kotzce altri benefattori introdussero una nuova modifica, il sistema di molleggiamento viene perfezionato in quanto l'abitacolo non poggia sul telaio ma rimane sospeso mediante l'uso di catene o cinghie (in Italia questo tipo di carrozza viene detta “alla veronese”). E così piano piano arriviamo ai primi veicoli a motore di fine 800 e ai primi tipi di sospensione in senso moderno.

Ma cosa è in realtà una sospensione?

Una sospensione è l’insieme di tutte le componenti mediante le quali una carrozzeria o un telaio è collegato alle ruote del veicolo. Queste componenti controllano i movimenti del telaio rispetto alle ruote (braccetti o puntoni, molla) e ne smorzano i movimenti rallentandoli (ammortizzatori).

In un’auto normale le caratteristiche del sistema sospensioni sono il frutto di un mix tra le varie esigenze di tenuta di strada e confort.
Il funzionamento è semplice, la ruota incontra un ostacolo, sale, la parte elastica la frena e cerca di non trasferire quella energia alla carrozzeria, la ruota scende e l’ammortizzatore frena l’insieme molla ruota per impedire oscillazioni pericolose e beccheggi della carrozzeria. Fine  della storia.

I diversi sistemi di sospensione si dividono in:

1.Sospensioni a molla elicoidale
2.Sospensioni  a balestra
3.Sospensioni  a barra di torsione
4.Sospensioni  idropneumatiche

Sospensioni a molle elicoidali

Le sospensioni a molle elicoidali sono realizzate con molle operanti per  compressione.



La molla deve avere una guida per  evitare la flessione laterale della stessa. al sistema elastico deve essere associato un ammortizzatore, dato che le molle non hanno la possibilità  di dissipare termicamente l’energia necessaria a smorzare il movimento elastico del sistema in tempi brevi.
Le sospensioni a molle elicoidali esistono di vari tipi, a seconda della cinematica degli elementi di guida:
Sospensioni a bracci oscillanti longitudinali:  costituite da due bracci collegati da un lato alla scocca e dall'altro ognuno ad una ruota.
I bracci 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. In genere dono adoperate per l’asse posterriore, sono semplici economiche e robuste,
Sospensioni a bracci oscillanti trasversali (dette anche a bracci tirati). Sono due bracci trasversali ancorati alla ruota da un lato e ad una cerniera posta al centro della vettura dall’altro; usate al ponte posteriore sono leggere e permettono molte regolazioni sulla ruota ( Alfa 164, Thema, Mini).
Sospensioni Mac Pherson: Ideate ai primi del novecento dalla Fiat ma non brevettate perché “troppo avanti nei tempi”, (roba da fucilare  due volte l’imbecille che autorizzò questo), ripescate dal Mac Pherson  e passate alla storia col suo nome. Sono costituite da: superiormente ammortizzatore che fa da supporto e guida alla molla, e inferiormemente un braccio similtriangolare , semplici, economiche e di buon confort, in genere montate all’avantreno, ma non mancano casi anche al retrotreno (Alfa 147). Normalmente ammortizzatore e molla non sono coassiali per permettere una migliore guidabilità.

Sospensioni a quadrilatero:

sono costituite da due elementi trasversali, sovrapposti, 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 basso sono utilizzate su veicoli con connotazione sportiva (es. BMW) all'anteriore.
Possono essere a quadrilatero alto se sull'assale su cui sono utilizzati le ruote sono motrici: distanziando i due bracci si possono far passare i semiassi  che portano il moto alla ruota.

Sospensioni multilink:

sono costituite da più bracci trasversali, al massimo 5, perchè 5 sono i gradi di libertà della ruota da vincolare (solo il moto di oscillazione verticale è permesso). Sono utilizzate al retrotreno e, potendo stabilire le dimensioni di ogni braccio, è possibile ottimizzare il movimento della ruota. Sono però più complesse, pesanti e costose rispetto alle altre soluzioni.  Insomma per farla breve sono utilizzate per veicoli di alta gamma.

Sospensioni a balestra

In questo caso l'organo elastico è una balestra, inventata, come la conosciamo noi, da Obadiah Elliot nel 1804, e operante per flessione di foglie ellittiche di materiale elastico (acciaio) collegate fra loro da graffe metalliche. Il sistema permette lo spostamento senza necessità di guide, inoltre, dato che le balestre dissipano velocemente l'energia elastica, è possibile realizzare sistemi di sospensione a balestra senza ammortizzatori.
Il sistema a balestra è stato il primo ad essere usato sui veicoli a motore, prima direttamente importato dalle carrozze a cavalli e poi via via modificato e, data la sua notevole rigidezza, viene utilizzato ancora per veicoli pesanti (camion), mentre è in disuso per le automobili. Il sistema è stato molto usato nel passato, ed è  ancora  usato in ferrovia.

Sospensioni a barre di torsione

In questo tipo di sospensioni, utilizzate principalmente su veicoli più assi, il mezzo elastico è una barra che attraversa tutta la larghezza del veicolo opportunamente fissata fissata. La ruota stessa è collegata alla barra da una manovella (con movimento verticale limitato ).
Le sospensioni a barre di torsione sono semplici ma piuttosto rigide, quindi vengono utilizzate su veicoli di peso molto elevato (blindati), in genere accoppiando la manovella su cui è imperniata la ruota ad un ammortizzatore.
Una variante di sospensione a barra di torsione è usata al retrotreno delle auto. La barra di torsione è fatta in genere da un tubo aperto, con sezione a forma di C, posto trasversalmente al veicolo. Ad essa sono poi accoppiati due bracci longitudinali e in fondo ad essi le ruote. Non sono presenti molle ma solo ammortizzatori, uno per braccio. Vista la loro semplicità sono utilizzate sul retrotreno di veicoli economici  ( Punto e simili)  ma anche su veicoli di gamma superiore (es. FIAT Bravo).

Sospensioni idropneumatiche

Sono la goduria del fondoschiena nei viaggi di qualunque lunghezza, assorbono e filtrano  qualunque ostacolo, mantengono l’assetto piatto dell’auto in curva, non risentono del carico per cui l’auto ha sempre la stessa altezza da terra, permettono di abbassare l’auto al di sopra di una certa velocità migliorando cx e consumi, fanno fare a meno del crick per il cambio ruota,  se buchi  non perdi il controllo dell’auto e non massacri il pneumatico perché l’auto si riequilibra da sola  su tre ruote, te ne accorgi solo se hai bucato l’anteriore perché non hai il differenziale autobloccante, insomma favolose, peccato che costruirle non è economico , e la Citroen è la casa che le ha inventate e diffuse prima con la DS nel 1955 e poi via via  con tanti altri modelli).
Vediamole in dettaglio.
Una pompa idraulica porta ad alta pressione un fluido che alimenta 4 martinetti idraulici  che sono la parte fondamentale della sospensione, ad essi è collegata sulla parte idraulica, lato scocca, una sfera divisa in due da una membrana e contenente da una parte azoto ad alta pressione (150/200 bar), che è la parte elastica dell’insieme che assorbe le pulsazioni ed i colpi di ariete, cioè ammortizza e sospende insieme, e dall’altra il fluido idraulico; c’è poi una quinta sfera  vicina alla pompa che fa da serbatoio tampone. La testa  del martinetto è solidale con la scocca, il pistone scorrevole con la ruota . La pressione nel circuito determina l’altezza da terra del veicolo.
Quando la ruota affronta un ostacolo il pistone si sposta in su e in giù nel suo cilindro, se l’ostacolo è un dosso il fluido idraulico è spinto nella sfera e il gas si comprime, se è una cunetta il gas spinge il liquido  che passa dalla sfera al cilindro del pistone. La compressione e l’espansione del gas fanno sì che l’energia dell’ostacolo non si trasmetta alla scocca, data la praticamente nulla inerzia del gas rispetto alla molla tradizionale; superato l’ostacolo il sistema ritorna in equilibrio e all’interno dell’auto non è filtrato quasi niente.

C'è anche la possibilità di rendere più “sportivo “ il comportamento delle sospensioni, variando i tempi di risposta di valvole ad hoc sul circuito idraulico, ma è chiaro che il sistema è inadatto per macchine decisamente sportive. E’ un sistema complesso e costoso, dato che la pompa idraulica alimenta freni, sterzo  e sospensioni (nel primo modello equipaggiato così, la Ds, anche frizione e cambio, e non c’era il pedale del freno sostituito da una specie di grosso bottone, bisognava abituarsi a modulare la potenza delle frenate, altrimenti l’inchiodata terrificante era in agguato), sistema che ha raggiunto la maturità negli ultimi anni grazie alla separazione dei circuiti idraulici sospensioni dal freno e servosterzo, e alla onnipresente elettronica che ha  migliorato ancora di più la godibilità dell’insieme.