Ammortizzatori per fuoristrada
Prima di spiegare le caratteristiche di un ammortizzatore specifico per fuoristrada, bisogna comprendere che funzione ha l'ammortizzatore nel sistema sospensivo e quali sono i componenti che lo compongono.
Un veicolo equipaggiato con sole molle o balestre senza ammortizatori, alla prima sollecitazione inizierebbe a rimbalzare fino ad esaurimento della sollecitazione, l'ammortizzatore serve proprio a frenare tale oscillazione. Senza ammortizzatori il veicolo sarebbe inguidabile, un buon ammortizzatore permette di avere un comfort perfetto e tanta stabilità all'assetto.
Il funzionamento di un ammortizzatore per sospensioni fuoristrada in modo molto semplice può essere descritto come un pistone con dei fori otturati da lamelle metalliche che scorre dentro un clilindro pieno di olio. L'olio è costretto a passare all'interno dei fori e ad aprire queste lamelle, il diametro dei fori e la durezza delle lamelle determinano la resistenza allo scorrimento del pistone e quindi la durezza dell'ammortizzatore. Di seguito spiegheremo in modo approfondito tale concetto.
Ci sono tanti termini che vengono utilizzati quando si parla di ammortizzatori fuoristrada 4x4, ma spesso non si conosce il significato.
Non esistono i migliori ammortizzatori o ammortizzatori migliori in assoluto, ma esistono i migliori ammortizzatori off road in relazione all'uso che si farà del mezzo. Prima di approfondire la tecnica degli ammortizzatori offroad ne chiariamo di seguito qualcuno.
Ammortizzatori monotubo
L'ammortizzatore monotubo la tipologia più utilizzata per la produzione di ammortizzatori di fascia alta perchè, per via delle maggiori dimensioni del pistone, permette una regolazione più minuziosa.
In un ammortizzatore monotubo il pistone scorre direttamente all'interno del corpo dell'ammortizzatore, ha una struttura molto semplice che lo rende facile da manutenzionare ma sopratutto semplice da regolare, un amortizzatore monotubo permette di personalizzare nei minimi dettagli il comportamento del veicolo in quanto utilizza un pistone molto più grosso a parità di dimensioni esterne rispetto ad un bitubo che permette di utilizzare degli oli meno viscosi che riscaldano meno e mantengono costanti le caratteristiche dell'ammortizzatore in ogni condizione d'uso.
Necessita di una camera di compensazione piena di gas separata dall'olio che occupa circa il 30% del volume, si ricorre quindi spesso a serbatoi di gas esterni solitamente collegati da un tubo flessibile in modo da spostare all'esterno la camera del gas e non ridurre la corsa dell'ammortizzatore. Questa soluzione permette di inserire facilmente delle valvole di regolazione tanto che la maggior parte degli ammortizzatori regolabili sono sempre equipaggiati con un serbatoio esterno del gas.
Una caratteristica a vantaggio di un ammortizzatore x fuoristrada monotubo è che il gas è separato dall'olio da un separatore in ergal o da una membrana in gomma chiamata "bladder", in entrambi i casi il gas non entra a contatto con l'olio e non crea un emulsione che modificherebbe la viscosità dell'olio e quindi il comportamento della sospensione, l'ammortizzatore monotubo riesce a mantenere costante la temperatura anche con usi molto gravosi.
Avendo un funzionamento semplice e molti meno componenti di un ammortizzatore bitubo è meno soggetto ad usura o malfunzionamenti, i componenti devono avere però una qualità costruttiva nettamente superiore a quelli di un ammortizzatore bitubo in quanto il corretto funzionamento è garantito solo se le tolleranze costruttive rimangono estremanente basse, si utilizzano solitamente componenti sinterizzati o ricavati da pieno da materiali nobili, anche il corpo deve avere una qualità ben più alta in quanto deve garantire all'interno lo scorrimento ottimale del pistone ma anche una elevata resistenza agli urti, il vantaggio di un monotubo è che può essere installato con il corpo in alto rispetto allo stelo in modo da essere maggiormente protetto.
Ammortizzatori bitubo
Negli ammortizzatori bitubo il pistone scorre all'interno di un secondo tubo posto all'interno del corpo esterno, la regolazione dell'estensione avviene sul pistone mentre la regolazione della compressione avviene sia sul pistone che sulla valvola di fondo, inesistente negli ammortizzatori monotubo.
Questa doppia regolazione li rende più complessi da tarare e da costruire ma ha il vantaggio di tollerare meglio eventuali piccoli difetti di costruzione tanto che tutti gli ammortizzatori economici sono sempre dei bitubo non pressurizzati in quanto nonostante la maggiore complessità costruttiva, la realizzazione dei componenti è nettamente più grossolana ed economica, è doveroso distinguere un comune bitubo da un buon bitubo pressurizzato costruito con componenti sinterizzati di alta qualità, un bitubo pressurizzato utilizzando componenti sinterizzati di qualità riesce a dare prestazioni di tutto rispetto mantenendo dei costi contenuti!
Il vantaggio di un ammortizzatore bitubo è che la camera di compressione è posta nell'intercapedine che si crea tra i due tubi e non crea quindi nessuna riduzione della corsa, motivo che li rende molto utilizzati nel fuoristrada trialistico dove si preferiscono elevate escursioni della sospensione. Il pistone scorre all'interno del tubo interno quindi, anche in caso di ammaccature del corpo esterno, l'ammortizzatore continua a funzionare al 100% della sua efficienza, si può quindi utilizzare un corpo esterno meno robusto che abbassa il costo finale dell'ammortizzatore.
Ammortizzatore idraulico ed ammortizzatore a gas
Ci chiedete spesso se è meglio ammortizzatori gas olio o ammortizzatori ad olio ma la domanda ammortizzatori gas o olio è sbagliata!
Come accennato sopra il funzionamento di ogni ammortizzatore dipende dall'olio che passa all'interno dei fori del pistone quindi tutti gli ammortizzatori sono idraulici e quindi sono tutti ammortizzatori ad olio.
Negli ammortizzatori economici il funzionamento è affidato solo all'idraulica mentre negli ammortizzatori per fuoristrada di fascia più alta viene inserito un gas inerte, spesso azoto, aria secca o miscele di gas, per tenere sempre in pressione l'olio ed evitare fenomeni di cavitazione o di vuoto.
L'ammortizzatore bitubo funziona anche solo con l'idraulica, il gas che viene aggiunto, ad un pressione che va dai 2 bar agli 8 bar, serve solo a migliorarne l'efficienza(bitubo pressurizzato) ma la qualità dell'ammortizzatore deve essere necessariamente più alta motivo per cui un bitubo economico non è mai pressurizzato, l'ammortizzatore monotubo invece ha necessità di essere pressurizzato a pressioni anche di 20 bar.
Ammortizzatore doppio effetto per fuoristrada
Tutti gli ammortizzatori attualmente in commercio sono ammortizzatori a gas doppio effetto. Si parla di doppio effetto poichè la taratura dell'ammortizzatore in compressione, ovvero quando si chiude, è diversa dallla taratura in estensione, ovvero quando si apre.
Come è fatto un ammortizzatore per fuoristrada?
I componenti di un ammortizzatore sono davvero tanti ed ognuno ha una funzione specifica ed importante, Vi spiegheremo quali sono i principali componenti.
Nella foto degli ammortizzatori HM4X4 smontati:
CORPO ESTERNO
Normalmente un ammortizzatore presente sulle auto ha un diametro da 30mm a 40mm, mentre per un ammortizzatore da fuoristrada si usano corpi con diametri da almeno 50mm.
Un corpo di diametro maggiore permette di utilizzare componenti più rinforzati, ma sopratutto permette l'utilizzo di una maggiore quantità di olio migliorando il raffreddamento dell'ammortizzatore ed il mantenimento della taratura anche con usi molto gravosi. Un ammortizzatore con un corpo di piccolo diametro, anche se di ottima fattura, nell'uso intenso andrà presto in crisi.
I corpi vengono ricavati da tubi meccanici con spessore di circa 1,5mm per un bitubo o di 2/3mm se si tratta di un monotubo, se il corpo andrà filettato per alloggiare una ghiera di supporto per una molla come nei coil over lo spessore può anche essere superiore. In entrambi i casi i tubi devono essere calibrati e lappati internamente, un tubo di qualità determina la robustezza di un ammortizzatore, la lappatura interna, spesso non presente sui bitubo economici determina la scorrevolezza della sospensione e quindi il comfort.
La realizzazione del corpo dell'ammortizzatore in alluminio è da evitare per evidenti ragioni di robustezza, per avere la medesima resistenza di un corpo in acciaio bisogna utilizzare elevati spesssori di alluminio che rendono nullo sia il risparmio di peso che di maggiore dissipazione del calore.
STELO
Lo stelo è la parte mobile dell'ammortizzatore, è generalmente costruito in acciaio C45 cromato ed indurito superficialmente con tolleranze secondo la norma EN ISO 286-2, ad un estremità presenta l'occhiello o il perno di collegamento dell'ammortizzatore al telaio o al ponte e all'altra estremità viene invece lavorato per tornitura in modo da alloggiare il pistone e le valvole di compressione ed estensione. Lo stelo durante il movimento della sospensione entra ed esce velocemente dal corpo dell'ammortizzatore trascinando il pistone, maggiore è la corsa dell'ammortizzatore e maggiore sarà il diametro dello stelo per poter garantire la giusta resistenza alle flessioni. Un ammortizzatore per uso stradale utilizza steli da 10/12mm invece nell'ammortizzatore per offroad vengono utilizzati steli con diametri da 16 o 20mm.
Per il corpo esterno è possibile sovradimensionare il diametro senza alcun inconveniente a parte l'ingombro, invece per lo stelo occore un dimensionamento corretto. Uno stelo troppo grosso, come si vede spesso su ammortizzatori di provenienza cinese che utilizzano steli con diametri esagerati, comporta un ingombro maggiore all'interno dell'ammortizzatore con conseguente diminuzione dellla quantità di olio. Esagerare con il diamentro dello stelo porta spesso ad un peggioramento delle prestazioni.
GUIDASTELO
E' uno dei componenti più importanti di un ammortizzatore per fuoristrada perchè serve a guidare lo scorrimento dello stelo all'interno del corpo dell'ammortizzatore. Viene realizzato generalmente in ghisa e negli ammortizzatori di fascia alta è solitamente inserita anche una bronzina che migliora lo scorrimento. Caratteristica fondamentale che differenzia un buon ammortizzatore da fuoristrada da uno stradale è lo spessore del guidastelo. Uno spessore maggiorato permette lunghe escursioni dell'ammortizzatore senza rischiare che lo stelo si pieghi.
PISTONE
Il pistone è il componente principale dell'ammortizzatore perchè ne definisce lo scorrimento. I pistoni degli ammortizzatori bitubo e monotubo sono completamente diversi, esistono pistoni lineari e disgressivi. Il pistone disgressivo permette di definire una taratura variabile in base a diverse velocità di movimento del pistone ed è la tipologia più utilizzata negli ammortizzatori di fascia alta, ma solo gli addetti ai lavori riescono a distinguere la differenza di funzionamento e quindi tralasciamo una descrizione dettagliata.
Quello che facilmente notiamo su un pistone è il tipo di fascia elastica utilizzata. I più economici utilizzano una fascia in ghisa, soluzione molto duratura (oltre 500.000km), ma rumorosa e con un alto attrito di primo distacco, ovvero ha bisogno di una forza predefinita per iniziare a muoversi. L'ammortizzatore con fascia in ghisa risulterà meno comfortevole alle basse sollecitazioni. Nell'ammortizzatore di fascia alta trovano utilizzo fasce in teflon, grafite o materiali simili che rendono l'ammortizzatore più reattivo ed estremamente più silenzioso e confortevole.
In foto i pistoni sinterizzati con geometria disgressiva e le fasce in teflon e grafite utilizzati negli ammortizzatori HM4X4.
OLIO AMMORTIZZATORI FUORISTRADA
La scelta dell'olio è fondamentale. Un buon ammortizzatore utilizza un olio con bassa viscosità, si parte da una viscosità SAE0 per ammortizzatori da competizione fino a SAE10 per degli ottimi ammortizzatori. Gli ammortizzatori economici utilizzano oli più grossolani con SAE20, ma non è raro trovare ammortizzatori che utilizzano olio freni oppure olio ATF spesso riciclati per ovvie ragioni economiche, inutile dire che in questi casi le prestazioni sono davvero pessime!
Caratteristica importante che deve avere un buon olio è l'indice di viscosità alto, ovvero anche ad alte temperature la viscosità dichiarata deve essere mantenuta. Negli ammortizzatori HM4X4 viene utilizzato un olio appositamente studiato da ROTHEN OIL con alto indice di viscosità, additivato con sostanze che prevengono la formazione di emulsione e fungono da antiossidanti per i componenti metallici interni.
FINECORSA AMMORTIZZATORI FUORISTRADA
I finecorsa sono solitamente inseriti in ogni ammortizzatore per preservare il pistone dalle sollecitazioni di finecorsa. Negli ammortizzatori economici questi vengono solitamente saldati mentre negli ammortizzatori revisionabili il finecorsa viene fissato tramite un seager o una filettatura, la tenuta di un fissaggio in entrambi i casi è molto alta.
Sugli ammortizzatori di alta fascia viene inserito un ulteriore finecorsa, chiamato generalmente BUMPSTOP INTERNO, in gomma o poliuretano, che rallenta gli ultimi centimetri della corsa dello stelo ed attutisce l'urto del finecorsa meccanico con il guidastelo, un finecorsa interno senza un bumpstop in gomma o poliuretano che smorza la forza può provocare l'usura precice dei gommini fino a spezzare i supporti degli ammortizzatori sul telaio o sul ponte.
BOCCOLE AMMORTIZZATORI
Sugli attacchi di un ammortizzatore per fuoristrada sono sempre presenti delle boccole, anche chiamate silent block. In un ammortizzatore per uso stradale sono generalmente in gomma, mentre su un ammortizzatore per fuoristrada, dato che lavora con escursioni maggiori e con angoli sicuramente superiori ad un veicolo stradale, si utilizzano gommini in poliuretano perchè una boccola in gomma avrebbe una durata molto limitata.
I gommini sono spesso i punti deboli degli ammortizzatori economici e costringono a sostituire l'intero ammortizzatore dopo pochi mesi di utilizzo.
Sugli ammortizzatori HM4X4 vengono utilizzati gommini in poliuretano facilmente sostituibili, prodotti internamente con poliuretano termoplastico additivato che garantisce un ottima mobilità ed una lunga durata.
Negli ammortizzatori per uso estremo spesso i gommini vengono sostituidi da degli snodi sferici anche chiamati "uniball" che garantiscono un angolo di inclinazione maggiore senza penalizzare la durata delle boccole, il contro dell'uso degli uniball è una maggiore trasmissioni delle vibrazioni motivo per cui non vengono spesso consigliati su ammortizzatori per uso prettamente stradale.
SALDATURE
Dalla saldatura si può distinguere la qualità costruttiva di un ammortizzatore.
Un ammortizzatore di produzione industriale ha saldature a filo, spesso le boccole sono saldare solo in due punti, tecnica molto economica, ma poco adatta ad un uso offroad.
Un buon ammortizzatore per fuoristrada ha saldature realizzate con tecnologia T.I.G. attentamente progettate. Una saldatura ben fatta diventa un punto di forza, ma per essere definita tale tutti i pezzi devono combaciare perfettamente. Quindi una buona saldatura è spesso sinonimo di un attenta costruzione dell'intero pezzo!
Spesso vengono utilizzati componenti in ergal ricavati dal pieno avvitati ai corpi che per ragioni di robustezza sono in acciaio, l'accoppiamento trala testa in ergal ed il cosrpo in acciaio deve essere estremamente accurata viste le pressioni interne a cui può arrivare un ammortizzatore, infatti tale configurazione è utilizzata solo sugli ammortizzatori di fascia alta.
L'utilizzo della testa smontabile è preferito nel mondo delle competizioni in quanto l'ammortizzatore è facilmente personalizzabile o modificabile anche dopo la costruzione, inoltre utilizzando la parte esterna del corpo per il fissaggio si sperca lo spazio interno del corpo in modo da avere maggiore corsa del pistone.
Dimensionare un ammortizzatore per fuoristrada
Un ammortizzatore correttamente dimensionato permette alla sospensione di effettuare tutta la corsa che l'elemento elastico (molla o balestra) permette, deve essere lungo abbastanza da far estendere la sospensione ma non troppo da limitarne la compressione.
Benchè la lunghezza di un ammortizzatore può essere calcolata in fase di progettazione tenendo conto di pochi parametri, chi non ha dimestichezza con i disegni tecnici può facilmente dimensionarlo seguendo dei semplici passaggi:
1) dopo aver smontato gli ammortizzatori, alzate il veicolo dalla ruota anteriore lato passeggero fino a quando tutte le altre tre ruote rimangono a contatto con il terreno. Nel caso di una sospensione a molle assicuratevi che nessuna molla si stacchi dal supporto. In questa condizione avrete la sospensione anteriore in massima compressione sul lato passeggero ed in massima estensione sul lato guidatore, mentre al posteriore avrete la sospensione in massima compressione sul lato guidatore ed in massima estensione sul lato passeggero;
2) individuati gli attacchi dell'ammortizzatore sul ponte e sul telaio appuntate le misure degli ammortizzatori;
3) ripetete la misurazione alzando il veicolo dalla ruota posteriore lato passeggero, i valori dovranno coincidere con quelli rilevati al punto 2;
4) per ogni ammortizzatore dovrete scegliere la misure maggiori sia in estensione che in compressione e da queste misure andranno sotratti 10mm ai valori di massima estensione e 20mm ai valori di compressione, ogni preparatore sceglierà se dare un maggiore precarico o se limitare la corsa in estensione o compressione.
Difficilmente troverete un ammortizzatore che rispecchia entrambe le misure (estensione e compressione) che vi servono, in tal caso è sempre consigliabile rispettare la misura in compressione anche se l'estensione verrà penalizzata.
Se la compressione invece lo pemette su una macchina a balestre è possibile utilizzare un ammortizzatore più lungo in modo da avere una quantità maggiore di olio ed uno stelo maggiormente guidato. Su una macchina con assetto a molle, nel caso si utilizzi un ammortizzatore con estensione maggiore a quella effettivamente necessaria, è indispensabile bloccare la corsa con una cinghia di finecorsa o in alternativa è possibile inserire dei coni guidamolla e delle piastre bloccamolla.
Contattateci per un consiglio mirato sulla scelta degli ammortizzatori.
Tarare un ammortizzatore per fuoristrada
La taratura degli ammortizzatori è un aspetto fondamentale. Un ammortizzatore di ottima qualità, ma non tarato per l'uso che si fa del mezzo può rendere la vettura inguidabile.
La taratura è la forza di frenatura che l'ammortizzatore esercita sulla sospensione, come abbiamo accennato nel primo paragrafo l'ammortizzatore serve a smorzare la forza di "ondeggiamento" della molla o della balestra, maggiore è il peso del veicolo e maggiore è la forza di frenatura.
Una maggiore frenatura (in gergo un'ammortizzatore più duro) rende il mezzo meno confortevole sullo sconnesso ovvero quando lo stelo deve muoversi molto velocemente, ma più stabile nei repentini cambi di direzione. Al contrario una minore frenatura (in gergo un ammortizzatore più morbido) rende il veicolo molto confortevole in tutte le situazioni in cui lo stelo deve muoversi velocemente, ma inguidabile e poco sicuro quando serve stabilità.
Per quanto sopra scritto risulta evidente innanzitutto che quando si parla di taratura bisogna sempre fare riferimento alla velocità di movimento dello stelo, tenendo presente 4 parametri fondamentali:
1) Alta velocità in compressione. E' un parametro importante su un ammortizzatore anteriore perchè è la velocità di uno stelo durante una frenata secca o un cambio repentino di velocità;
2) Bassa velocità in compressione. Sia sull'anteriore che al posteriore è la velocità che la sospensione ha durante il normale utilizzo stradale, in curve affrontate a normale velocità o durante normali frenate o accelerazioni;
3) Alta velocità in estensione. E' il parametro che maggiormente indica la propensione di un ammortizzatore a copiare una buca o a mantenere aderenza in curve ad alta velocità;
4) Bassa velocità in estensione. E' il valore che spesso determina il comfort della sospensione.
Queste considerazioni semplificano tantissimo l'interpretazione di questi parametri perchè in realtà non esiste un valore fisso di bassa o alta velocità, ma sono solo dei valori che si prendono in considerazione per una taratura grossolana. Il grafico di funzionamento di un ammortizatore di alta qualità tarato minuziosamente non è lineare, ma descrive delle curve e ad ogni valore di velocità di movimento dello stelo corrisponde un diverso valore di frenatura.
Nella foto di seguito il grafico di un ammorrtizzatore HM4X4 tarato sul nostro banco prova tenendo conto di 10 diverse velocità. Nel grafico si nota che le 10 linee non sono ben definite ma ogni linea è la sovrapposizione quasi perfetta di 5 diverse linee in quanto ogni test viene ripetuto 5 volte.
Revisione ammortizzatori fuoristrada
La possibilità di revisione è una caratteristica indispensabile su un ammortizzatore da fuoristrada e lo rende praticamente eterno.
Per quanto un ammortizzatore possa essere protetto da paraolio e parapolvere, basta un minimo graffio sullo stelo che non compromette il funzionamento per far si che una minima quantita di sporco o di acqua possa entrare all'interno comportando, dopo una stagione di utilizzo tra sabbia e fango, la necessità di pulire i componenti interni e sostituire l'olio. In foto un ammortizzatore dopo una stagione di gare di campionato italiano.
La revisione, che va sempre eseguita da un tecnico competente ed attrezzato con un banco prova ed un banco per la pressurizzazione, su un ammortizzatore revisionabile è abbastanza semplice perchè basta depressurizzarlo ed aprire la ghiera esterna per accedere ai componenti interni e procedere alla pulizia. Su un ammortizzatore sigillato invece la revisione comporterebbe la modifica dell'ammortizzatore ed in molti casi il costo supera il reale valore dell'ammortizzatore.
In occasione della revisione o quando si pensa di ricaricare ammortizzatori a gas va sempre controllata la taratura. Il compito di un bravo tecnico è quello di tarare perfettamente la coppia di ammortizzatori anche quando a causa dell'usura di un ammortizzatore ci sia una perdita di frenatura.
Su un ammortizzatore di alta gamma viene solitamente utilizzata una fascia di tenuta del pistone in teflon o grafite in modo che l'usura interessi solo la fascia e non l'interno del tubo lungo il quale scorre il pistone. Alcuni ammortizzatori economici, anche se revisionabili, utilizzano delle fasce in ghisa che a lungo andare usurano l'interno dei cilindri ed in questi casi la revisione dell'ammortizzatore non ha molto senso perchè difficilmente si potrà ottenere una taratura ottimale ed è anche inutile procedere alla ricarica ammortizzatori a gas.
Guarda la sezione dedicata agli ammortizzatori su misura
Ogni ammortizzatore viene realizzato utilizzando le specifiche dettate dalla casa madre. Per ogni veicolo troverete un ampia gamma di ammortizzatori di diverse misure, specifici per ogni mezzo, di seguito i link:
AMMORTIZZATORI SUZUKI JIMNY 2018
AMMORTIZZATORI LANDROVER DEFENDER