Ottimizzazione dei parametri sospensivi nei veicoli ad alte prestazioni

Nell’ambito della progettazione automobilistica, la sospensione rappresenta uno degli elementi più cruciali per determinare le prestazioni dinamiche e la sicurezza di un veicolo.

Durante questo primo anno al MUNER (Motorvehicle University of Emilia-Romagna) ho avuto l’opportunità di condurre uno studio sull’ottimizzazione di parametri fondamentali delle sospensioni, come l’angolo di convergenza (toe angle), l’angolo di campanatura (camber angle) e l’angolo di incidenza (caster angle), parte integrante del corso “Vehicle Dynamics” tenuto dal prof. Silvio Sorrentino. Questi parametri sono determinanti per le caratteristiche di maneggevolezza e per la risposta dinamica del veicolo e, grazie all’utilizzo del software Adams Car di Hexagon, con l’intervento di Daniele Catelani, Senior Project Manager di Hexagon, e del prof. Silvio Sorrentino, ho potuto esaminarli ai fini di ottimizzare le sospensioni di una Ferrari Testarossa.

Di seguito i risultati della mia analisi scaglionati in base ai parametri.

 

L’angolo di convergenza, che indica l’inclinazione delle ruote rispetto alla linea centrale del veicolo, gioca un ruolo chiave nella stabilità direzionale e nell’usura degli pneumatici. Un preciso aggiustamento dell’angolo di convergenza può migliorare l’accuratezza della sterzata e ridurre la resistenza al rotolamento, portando a una guida più efficiente e sicura. Ho osservato come piccole variazioni di questo angolo possano avere un impatto significativo sul comportamento del veicolo, specialmente durante manovre brusche o in condizioni di guida ad alta velocità.

L’angolo di campanatura, ovvero l’inclinazione delle ruote rispetto alla verticale, è fondamentale per massimizzare il contatto degli pneumatici con la strada. Questo, a sua volta, influisce direttamente sulla trazione, sul grip e, in generale, sulla maneggevolezza del veicolo. Ho utilizzato il software Adams Car per simulare diverse configurazioni di campanatura, evidenziando come l’ottimizzazione di questo parametro possa migliorare significativamente la performance del veicolo in curva e in condizioni di guida dinamiche.

L’angolo di incidenza, che definisce l’inclinazione dell’asse di sterzo rispetto alla verticale, è essenziale per la stabilità del veicolo in linea retta e per la reattività dello sterzo. Un’incidenza ben regolata offre al conducente una maggiore sensazione di controllo e sicurezza, specialmente durante la guida su autostrada o in condizioni di emergenza. Lo studio ha dimostrato che anche minime modifiche all’angolo di incidenza possono alterare significativamente la sensazione di guida e la stabilità del veicolo.

Per valutare l’efficacia delle regolazioni apportate ai parametri di sospensione, ho inoltre effettuato due simulazioni con Adams Car: la Step Steer Analysis e la Single Lane Change Analysis.

– Step Steer Analysis: Questa simulazione prevede l’applicazione di un input improvviso al volante, osservando la risposta del veicolo in termini di angolo del volante, accelerazione laterale, velocità di imbardata e uscita degli pneumatici. È un test cruciale per valutare la stabilità del veicolo e la sua capacità di risposta in situazioni di emergenza.

– Single Lane Change Analysis: Questa simulazione simula un rapido cambio di corsia a velocità costante, esaminando la capacità del veicolo di effettuare cambi di corsia sicuri. I parametri analizzati sono gli stessi della Step Steer Analysis, fornendo però un’ulteriore prospettiva sulla gestione delle forze laterali durante cambi di direzione repentini.

Entrambe le manovre sono state simulate con due modelli diversi per gli pneumatici, PAC89 e PAC2002, al fine di comprendere anche la differenza in termini di risultato tra i due modelli.

Oltre alle analisi dei parametri di sospensione, ho effettuato simulazioni con l’aggiunta di una barra antirollio, un componente progettato per ridurre il rollio del corpo vettura durante le curve e migliorare la maneggevolezza. L’inclusione di questo elemento nelle simulazioni ha mostrato, paradossalmente, instabilità e perdita di controllo del veicolo, ad alta velocità. Le immagini illustrano chiaramente queste differenze: il veicolo dotato di barra antirollio posteriore perde aderenza prima del veicolo privo della stessa. Ciò suggerisce che, a velocità elevate e in determinate condizioni, una barra antirollio potrebbe non sempre fornire i benefici previsti e potrebbe, infatti, contribuire all’instabilità.

Il report prodotto mette in luce come piccoli aggiustamenti dei parametri di sospensione possano avere un impatto sostanziale sulla dinamica di guida di un veicolo. Attraverso l’uso di strumenti di simulazione avanzata come Adams Car di Hexagon, è possibile ottimizzare questi parametri senza dover ricorrere a costosi prototipi fisici, permettendo un approccio più efficiente e innovativo alla progettazione automobilistica.