I parametri caratteristici della sospensione

Per poter descrivere e comprendere i legami causa – effetto tra le scelte progettuali ed il comportamento funzionale di una sospensione soggetta alle varie condizioni di lavoro, bisogna prima definire in maniera univoca i vari parametri caratteristici della sospensione che entrano in gioco.

Nell’articolo di oggi introdurremo alcune lunghezze ed angoli caratteristici, identificabili a prescindere dalla tipologia del sistema sospensivo. Tali parametri servono a spiegare determinati comportamenti della sospensione e che tipo di impatto tali comportamenti hanno sulla dinamica del veicolo.

In generale possiamo individuare otto principali parametri caratteristici della sospensione :

• γ: angolo di camber o campanatura;
• ε: angolo di convergenza;
• α_c: angolo di caster (o di incidenza);
• α_k: angolo di king – pin;
• b_lt: braccio longitudinale a terra;
• b_lc: braccio longitudinale a centro ruota;
• b_tt: braccio trasversale a terra;
• b_tc: braccio trasversale a centro ruota.

Di seguito definiremo ciascuno dei suddetti parametri. Dato che la descrizione discorsiva a volte potrebbe apparire un po’ ostica, si consiglia di osservare le fig. 1, 2 e 4, in cui i parametri caratteristici della sospensione sono individuati in maniera molto chiara.

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Il bloccaggio del differenziale

L’angolo di camber γ è l’angolo compreso tra la verticale al suolo ed il piano medio longitudinale della ruota (fig. 1). Per convenzione, il camber è positivo quando, rispetto al veicolo, la parte superiore della ruota risulta essere più all’esterno della parte inferiore (ad esempio, in fig. 1 l’angolo di camber è positivo).

Fig. 1 – Vista frontale (angolo di king-pin, angolo di camber e bracci trasversali). La linea tratteggiata in verde indica l’asse di king-pin.

L’angolo di convergenza ε è l’angolo compreso tra il piano medio longitudinale della ruota e l’asse longitudinale del veicolo (fig. 2). Per convenzione, l’angolo di convergenza è positivo se, guardando la ruota dall’alto, essa è sterzata verso il veicolo (come in fig. 2). Spesso si distingue tra angolo di convergenza e convergenza. L’angolo di convergenza l’abbiamo definito poc’anzi e naturalmente si misura in gradi. La convergenza è invece una lunghezza, quindi si misura in millimetri, ed è la differenza l₂ – l₁ (vedere fig. 2), dove l₂ e l₁ sono distanze prese sul bordo del cerchione all’altezza del centro ruota. Nella terminologia anglosassone, la convergenza negativa è indicata con il termine toe-out, quella positiva con toe-in.

Fig. 2 – Vista dall’alto (particolare dell’angolo di convergenza)

In base agli attacchi che il mozzo ruota ha sulla sospensione è possibile individuare un asse attorno al quale esso compie un moto di rivoluzione in fase di sterzatura del veicolo. Tale asse è detto asse di king-pin o asse di sterzo ( è l’asse verde tratteggiato delle figure 1 e 4). Ad esempio, nelle sospensioni a quadrilatero l’asse di king-pin è individuato dai punti di attacco dei triangoli al portamozzo (fig. 3).

Fig. 3 – Asse di king-pin (linea tratteggiata gialla) in una sospensione a quadrilatero.

L’angolo di caster α_c è l’angolo compreso tra la proiezione dell’asse di king-pin sul piano medio longitudinale della ruota e la perpendicolare al suolo per il centro ruota (fig. 4).

Fig. 4 – Vista laterale (angolo di caster e bracci longitudinali). La linea tratteggiata in verde indica l’asse di king-pin.

L’angolo di king-pin α_k è l’angolo compreso tra la proiezione dell’asse di king-pin sul piano perpendicolare al suolo passante per l’asse di rotazione dello pneumatico e la perpendicolare al suolo per il centro ruota (fig. 1).

Per quanto riguarda i vari bracci longitudinali e trasversali, si fa prima a vederli sulle figure che a spiegarli.

Il braccio longitudinale a terra b_lt è la distanza tra il punto A’ (intersezione tra l’asse verticale passante per il centro ruota ed il suolo) ed il punto B’ (intersezione tra la proiezione dell’asse di king-pin sul piano medio longitudinale della ruota ed il suolo). Per convenzione, il braccio longitudinale a terra è positivo quando l’asse di king-pin interseca il piano stradale davanti all’asse verticale per il centro ruota (come in fig. 4).

Il braccio longitudinale a centro ruota b_lc è equivalente a quello a terra con l’unica differenza che le intersezioni sono fatte su un piano parallelo al piano stradale posto a livello del centro ruota (la figura 4 illustra meglio quanto esposto sopra).

Il braccio trasversale a terra b_tt è la distanza tra il punto A’’ (intersezione tra il piano medio longitudinale della ruota ed il suolo) ed il punto B’’ (intersezione tra la proiezione dell’asse di king-pin sul piano perpendicolare al suolo passante per l’asse di rotazione dello pneumatico ed il suolo). Per convenzione, il braccio trasversale a terra è positivo quando l’asse di king-pin interseca il piano stradale tra il piano medio longitudinale della ruota ed il corpo del veicolo (come in fig. 1).

Il braccio trasversale a centro ruota b_tc  è equivalente a quello a terra con l’unica differenza che le intersezioni sono fatte su un piano parallelo al piano stradale posto a livello del centro ruota.

In quest’articolo abbiamo solo individuato e definito i principali parametri caratteristici della sospensione. In altri articoli parleremo in maniera più approfondita dell’influenza che ciascuno di essi ha sulla dinamica e sulle prestazioni del veicolo.