Le sospensioni dell’auto senza ammortizzatori

DICIAMO ADDIO ALL’OLIO - La Marelli ha progettato una nuova sospensione attiva elettromeccanica (Fully Active Electromechanical Suspension System) che ha come elemento attivo un attuatore di forma cilindrica collegato a un braccio della sospensione che prende il posto dell’ammortizzatore (l’elemento elastico rimane), ma riesce a implementare funzioni molto più evolute del semplice smorzamento degli ammortizzatori idraulici, anche di quelli attivi. Si tratta infatti di un dispositivo che può erogare forza e non soltanto assorbirla, essendo quindi in grado di implementare funzioni evolute quali la riduzione attiva del rollio e del beccheggio (guarda il video in fondo all'articolo). 

Secondo l’azienda il prodotto rappresenta “una svolta per la tecnologia automotive, in quanto aumenta la sicurezza e migliora le prestazioni del veicolo e l’efficienza energetica garantendo un’esperienza di guida senza eguali”. Dichiarazioni impegnative quindi, che hanno però un background di sostanza: Marelli parla infatti di un sistema completamente elettromeccanico il cui tempo di risposta (pochi millisecondi) lo rende proattivo, a differenza delle sospensioni idrauliche/meccaniche.

SOSPENSIONI O ROBOT? -  L’insieme è definito come un “sistema robotizzato che controlla attivamente la dinamica verticale delle sospensioni grazie a quattro attuatori. Le sospensioni analogiche passive o semi-attive vengono quindi trasformate in sospensioni completamente digitali.” Ogni attuatore è composto da un motore elettrico brushless, un riduttore a ingranaggi, un sensore di corsa e un’unità elettronica di controllo. Questi componenti azionano una leva che può ruotare per un certo angolo, misurato dal sensore citato più sopra, ed è collegata al braccio principale della sospensione con un tirante o un sistema di leve. 

Una soluzione simile era l’eROT di Audi, che però non è arrivata alla produzione (qui per saperne di più).Ogni attuatore del sistema Marelli applica quindi alla singola sospensione una forza che può essere modulata per assolvere a ogni tipo di compito. Il primo è lo smorzamento delle oscillazioni, che promette però di essere esplicato in modo particolarmente evoluto: il funzionamento attivo permette infatti di regolare finemente lo smorzamento, lasciando la sospensione più “libera” nelle sconnessioni brevi e frenandola di più nelle sollecitazioni più lente, limitando per esempio il coricamento laterale in curva. Stesso discorso per il fine corsa, la cui gestione può simulare le soluzioni idrauliche Advanced Comfort viste per esempio sulla nuova Citroën ë-C3.

ASSORBIRE LE BUCHE E PRODURRE ENERGIA - Quando il motore elettrico dell’attuatore viene messo in movimento dal braccio della sospensione si ottiene un recupero di energia perché esso agisce da generatore, in maniera perfettamente analoga a quel che accade con la frenata rigenerativa dei motori di trazione delle auto elettriche. Più il recupero di energia è elevato e più lo smorzamento è accentuato: secondo Marelli la rigenerazione permette mediamente di recuperare l’80% dell’energia consumata dal sistema, un’ottima notizia per i veicoli in generale e per quelli elettrici in particolare. 

L’unità centrale (ECU - Electronic Control Unit) controlla ogni attuatore grazie a un hardware elettronico specifico e a un software integrato, che valuta la dinamica del veicolo e calcola in tempo reale le forze che ogni attuatore deve applicare alla sospensione. I risultati di queste elaborazioni sono segnali che la ECU invia all’inverter dell’attuatore: il dispositivo converte la richiesta di forza specificata dalla ECU nell’intensità di corrente (ampere) necessaria per ottenerla. 

La gestione promette di essere evoluta perché il sistema agisce sulla base di molti parametri: accelerazione, corsa delle sospensioni, angolo di sterzata, parametri del motore, sollecitazioni in frenata, richiesta di coppia (movimento del pedale dell’acceleratore) e altro ancora. Il tutto è alimentato a 48 V perché le potenze messe in gioco negli attuatori sono abbastanza elevate: a parità di potenza aumentare la tensione permette di ridurre l’intensità della corrente, diminuendo le perdite nei cavi che possono inoltre essere più sottili e leggeri.

QUESTIONE DI FREQUENZE - I tecnici della Marelli mettono l’accento sul fatto che il sistema è efficace per frequenze comprese fra 0 e 30 hertz (simbolo Hz). La frequenza di 1 Hz equivale a una oscillazione al secondo e quindi rientra nei movimenti lenti quali il beccheggio in accelerazione/frenata e il rollio in curva mentre le frequenze superiori si generano con le piccole irregolarità del manto stradale. 

La Marelli dichiara che il suo Fully Active Electromechanical Suspension System riesce a ridurre del 50-60% l’accelerazione trasmessa dal veicolo ai passeggeri: il comfort dovrebbe quindi migliorare molto, ricordando che oscillazioni verticali fra 4 e 8 Hz provocano fatica, testa e il collo risentono negativamente di vibrazioni intorno a 20 Hz, l’addome è sensibile alle frequenze fra 5 e 7 Hz mentre il “mal di mare” `nasce con oscillazioni intorno a 0,7 Hz. Si promette anche la sostanziale neutralizzazione del rollio e del beccheggio fino a 0,5/0,6 g, valori promettenti considerando che una buona automobile in frenata raggiunge circa 1 g di decelerazione. 

Fra i vantaggi promessi una maggiore libertà per i progettisti, dato che gli attuatori possono essere collocati sotto il fondo della vettura e anche questo, insieme alla semplificazione consentita dall’essere una soluzione “oil-free” e al peso contenuto in circa 6 kg per attuatore, ha interessato diversi costruttori che hanno in corso sperimentazioni con Marelli. Altro motivo d’interesse è la possibilità di variare la risposta delle sospensioni modificando il software e la scalabilità del sistema verso vari segmenti di veicoli: prospettive interessanti, quindi, che speriamo vengano portate alla produzione di serie.