Il nuovo ammortizzatore Monroe FDD di Tenneco Automotive (& pag. 112) apre la strada all'applicazione delle sospensioni ad aria nel settore automobilistico. Si tratta di un prodotto che offre diversi vantaggi, sia dal punto di vista delle prestazioni, sia da quello ambientale. I test di laboratorio e le prime prove su strada, hanno confermato che questa tecnologia garantisce più sicurezza e meno inquinamento.
Il funzionamento degli ammortizzatori si è finora basato sull'impiego di fluido idraulico, soprattutto olio. Oggi, Tenneco Automotive propone una grande innovazione: la sostituzione dell'olio idraulico con aria in pressione come fluido di smorzamento.
Lo studio di fattibilità di questo progetto è stato condotto in collaborazione con note marche automobilistiche presso il Monroe European Technology Centre (METC) di St. Truiden, in Belgio, dimostrando che gli ammortizzatori ad aria non sono solamente possibili, ma presentano aspetti perfino più vantaggiosi rispetto a quelli idraulici.
Per effettuare le prove una normale vettura di serie è stata dotata di due ammortizzatori ad aria. Dopo alcune settimane, si è constatato che le prestazioni degli ammortizzatori ad aria erano uguali o perfino più elevate rispetto ai migliori ammortizzatori idraulici. In particolare si ottiene una stabilità molto migliore senza compromettere il comfort della vettura. Attualmente, il nuovo Monroe FDD viene sottoposto a severi test di durata e ha già superato agevolmente alcune prove su strada.
La tecnologia
I tradizionali ammortizzatori monotubo e bitubo hanno oramai raggiunto straordinari livelli di perfezione tecnica. Tuttavia, essi rispondono alle sollecitazioni con forze di smorzamento non lineari rispetto alla velocità. Su questo particolare aspetto si è concentrata la ricerca dell'ammortizzatore Frequency Dependent Damper (FDD), e da qui la scelta di utilizzare un fluido di smorzamento comprimibile diverso, tipicamente aria o azoto. L'ammortizzatore Monroe FDD, il cui nome indica la dipendenza della forza di smorzamento in funzione della frequenza delle oscillazioni dell'ammortizzatore, consiste in un tubo sigillato, all'interno del quale un pistone fissato a uno stelo si muove verso l'alto e verso il basso. Il pistone divide il tubo in due camere. Solitamente, il tubo viene montato sull'assale della vettura, mentre lo stelo viene fissato alla scocca, tuttavia è anche possibile la configurazione inversa, la quale ha il pregio di ridurre la massa sospesa del veicolo. La superficie del pistone presenta una serie di orifizi che consentono il passaggio del gas o aria da una camera all'altra. Nell'ammortizzatore Monroe FDD, le due camere sono riempite con un fluido comprimibile, aria o azoto, a una determinata pressione.
Per ogni vettura occorre trovare un rapporto ideale tra comfort e sicurezza di guida. Il limite del comfort è la forza di smorzamento massima al di là della quale il comfort dei passeggeri inizia a venire meno; mentre il limite della sicurezza è il livello di smorzamento minimo necessario per garantire il controllo del veicolo. Questa relazione può essere descritta in funzione delle frequenze di oscillazione della scocca e delle sollecitazioni della ruota. Per un ammortizzatore idraulico tradizionale non è possibile regolare il potere ammortizzante alle diverse frequenze, quindi occorre trovare il miglior rapporto tra sicurezza e comfort, facendo sì che si avvicini il più possibile al livello di smorzamento ideale per entrambe le frequenze. Questo problema viene superato dal Monroe FDD, poiché il nuovo ammortizzatore consente di soddisfare più facilmente i requisiti imposti sia dal comfort sia dalla sicurezza. Nel Monroe FDD la caratteristica dipendenza della forza di smorzamento dalle oscillazioni dell'ammortizzatore consente infatti la regolazione separata del potere ammortizzante per la frequenza di oscillazione della scocca e per la frequenza di "saltellamento" della ruota. In questo modo, è possibile ottenere il miglior rapporto tra il controllo della vettura e il comfort.
Gli ammortizzatori idraulici convenzionali spesso sono troppo rigidi nei climi freddi e troppo morbidi in quelli caldi. Per il Monroe FDD, gli effetti della pressione sull'aria o sul gas, mancando la presenza di un fluido oleodinamico, si compensano virtualmente, dando luogo a un incremento quasi trascurabile dell'elasticità quando la temperatura aumenta, ed evitando tuttavia i problemi di rigidità tipici degli ammortizzatori idraulici alle basse temperature. Ne risulta che anche quando la temperatura scende da +20°C a -20°C, la morbidezza dell'ammortizzatore cala solamente del 10%.
Un'altra caratteristica importante dell'ammortizzatore Monroe FDD è il suo basso impatto ambientale. Oggi, la legislazione è chiaramente orientata alla salvaguardia dell'ambiente e l'industria è sempre più consapevole della necessità di rendere i propri prodotti maggiormente ecologici. Un vantaggio importante dell'ammortizzatore Monroe FDD è dato dal fatto che a differenza dei prodotti convenzionali, esso è completamente riciclabile. Inoltre, essendo praticamente privo di olio, il Monroe FDD è intrinsecamente meno inquinante rispetto agli ammortizzatori idraulici. Spesso infatti questi ultimi si deteriorano causando perdite d'olio, che finiscono per diffondersi nell'ambiente. L'utilizzo dell'aria consente di eliminare anche questa particolare fonte d'inquinamento.
La speciale struttura monotubo riduce il numero dei componenti in quanto non si ha il tubo interno presente nei modelli bitubo, né il pistone flottante tipico del monotubo idraulico. Inoltre, è possibile ridurre anche il numero dei componenti valvolari (niente valvola di fondo a differenza dei modelli bitubo), soprattutto in presenza di sospensioni simmetriche (nessuna valvola a farfalla). Ciò significa che il peso totale dell'ammortizzatore può essere contenuto a vantaggio dei minori consumi di carburante. Infine, quando l'ammortizzatore è montato in posizione capovolta, la massa sospesa può essere ridotta al minimo grazie al minore peso di stelo e pistone rispetto al tubo.