L’ evoluzione delle sospensioni

Presentiamo in questo approfondimento il contributo dell’ingegner Lorenzo Morello, Professore incaricato presso Ingegneria dell’Autoveicolo del Politecnico di Torino fino al 2012, autore di due libri sulla storia delle Automobili Fiat e delle Automobili Lancia, e di numerosi articoli sull’evoluzione tecnologica dell’automobile.  Il suo testo, dettagliato ed esteso, racconta in profondità l’evoluzione delle sospensioni. L’ingegner Morello, che ha trascorso l’intera sua vita professionale all’interno di Fiat, prima al Centro Ricerche, poi a Fiat Auto come Direttore Ingegneria Motopropulsori e in seguito Direttore Ingegneria Veicoli, è anche l’autore del multimediale a disposizione del pubblico, nella sezione “Sinfonia Meccanica”.

 

La funzione primaria delle sospensioni dell’automobile è d’isolare nel migliore dei modi possibile la cassa, ovvero la massa sospesa, dalle azioni applicate alle ruote dalle irregolarità della strada. Per ottenere questo risultato, le ruote e le masse ad esse solidali, dette masse non sospese, sono collegate alla massa sospesa per mezzo di cinematismi, che ne consentono il moto relativo, essenzialmente in direzione verticale; in questa direzione le forze sono trasmesse alla cassa per mezzo di sistemi elastici e smorzanti.

 

Dal fatto che la traiettoria del moto delle ruote, relativo alla cassa, possa essere non soltanto verticale (nel riferimento cartesiano del veicolo, solidale alla cassa), ma possieda anche componenti in altre direzioni, nasce la funzione secondaria della sospensione; essa deve guidare la ruota, nel corso del suo scuotimento, in modo che essa non subisca spostamenti o rotazioni non voluti, essenzialmente in termini di:

 

• angolo di convergenza della ruota, in quanto può mutare in modo non voluto la direzione del veicolo;
• angolo di campanatura della ruota, in quanto può variare la rigidezza di deriva del pneumatico;
• variazione di carreggiata, in quanto riduce inutilmente la durata della copertura del pneumatico.
• variazione di passo, in quanto possono indurre risonanze con forze motrici e frenanti.

 

Nelle vetture, questi spostamenti, che diremo secondari, non possono essere totalmente eliminati, ma devono essere accuratamente dimensionati, nella progettazione del cinematismo della sospensione e delle caratteristiche meccaniche dei punti di vincolo alla cassa di detti meccanismi (elastocinematica); infatti, variazioni progettate delle grandezze sopraelencate possono far ottenere risultati positivi sul comportamento del veicolo.

In particolare:

 

• la variazione dell’angolo di convergenza può correggere il comportamento del veicolo in termini di grado di sterzatura e migliorare la stabilità in frenata;
• una variazione dell’angolo di campanatura eguale ed opposta all’angolo di rollio della cassa, permette di sfruttare al meglio il potere direzionale del pneumatico;
• un’appropriata variazione di passo conferisce al sistema elastico della sospensione una capacità d’assorbimento anche in senso longitudinale, con miglioramento del comfort; inoltre, se lo spostamento longitudinale del punto a terra della ruota avviene secondo traiettorie predeterminate, è possibile conferire alla sospensione un comportamento antidive ed antisquat, riducendo gli angoli di beccheggio della cassa, causati da accelerazioni motrici o frenanti.

 

Non deve, infine, essere dimenticato che la maggior parte delle automobili può essere pensato, rispetto alle forze scambiate con il suolo, come un sistema semplicemente iperstatico; un’ultima funzione secondaria della sospensione è, quindi, quella di rendere prevedibile l’entità delle reazioni sui quattro appoggi e di rendere possibile il contatto con il suolo, anche quando questo non sia piano od orizzontale.

 

Alcune di queste considerazioni non erano note agli albori dell’automobilismo e si sono manifestate in tempi relativamente recenti, a causa della crescita della velocità dei veicoli ed al miglioramento della condizione delle strade.

 

Questo articolo ripercorre le tappe dell’evoluzione dei soli organi meccanici delle sospensioni, cercando di ricostruire, con congetture e con documentazioni dell’epoca le motivazioni dei progettisti che le hanno ideate.

 

L’era dell’assale rigido con balestre

 

La funzione della sospensione, nei riguardi del comfort dei passeggeri era già nota nel sedicesimo secolo. Le carrozze avevano la cassa sospesa mediante un sistema di balestre incastrate sul telaio, costituito da una struttura rigida, sulla quale erano imperniate le ruote. L’estremità libera d’ogni balestra sosteneva la cassa mediante cinghie di cuoio; la fig. 1 ci offre un interessante esempio di questo tipo di configurazione. Le balestre metalliche, qui presenti, furono introdotte nel 1650 circa; più anticamente, erano realizzate in legno. Non esiste un sistema meccanico espressamente dedicato allo smorzamento delle vibrazioni della cassa; gli attriti interni delle balestre e delle cinghie dovevano essere giudicate adeguate al raggiungimento del comfort desiderato.

 

 

Fig. 1

 

 

I problemi dovuti ai moti secondari delle ruote non erano presenti, poiché le ruote erano rigidamente connesse fra loro; il sistema d’appoggio poteva ritenersi isostatico, tenendo conto dei giochi della ralla dell’assale anteriore, sterzante insieme ai timoni di traino.

 

Si fa risalire ad un carradore inglese, un certo Elliot, l’invenzione dello schema di sospensione con assali rigidi, ma indipendenti fra loro, collegati alla cassa mediante balestre metalliche ellittiche; in questo schema l’assale anteriore è ancora reso sterzante mediante una ralla ad asse verticale.

 

Questo sistema di sospensione e questo sterzo furono ancora adottati sui primi veicoli semoventi a vapore, realizzati nell’ottocento, fino all’introduzione del motore a combustione interna ad accensione comandata. La fig. 2 riproduce un esempio di questo tipo di configurazione.

 

 

 

Fig. 2

 

 

Il sistema di sterzatura della carrozza manifestava l’inconveniente di ridurre le dimensioni in larghezza del poligono d’appoggio del veicolo (il poligono semplicemente connesso che si ottiene collegando fra loro i quattro punti di contatto delle ruote con il suolo; all’interno di esso deve passare la risultante della forza peso, affinché il veicolo non ribalti) proprio quando la presenza della forza centrifuga in curva inclinava la risultante della forza peso verso l’esterno.

 

Nel 1810, Laengensberger ipotizzò un sistema di sterzo, nel quale l’assale anteriore era permanentemente parallelo a quello posteriore e solo i perni delle ruote anteriori erano articolati rispetto ad esso mediante fusi a snodo; i due fusi erano collegati mediante bielle incernierate ad una barra d’accoppiamento, in modo da formare un parallelogramma articolato. In questo modo il poligono d’appoggio permaneva pressoché invariato, anche in curve di piccolo raggio.

 

Nel 1818, Ackermann brevettò a Londra la legge che gli angoli di sterzo dovevano rispettare, affinché il moto delle ruote potesse essere cinematicamente corretto; secondo tale legge ogni ruota deve presentare il suo piano medio sempre perpendicolare alla congiungente del punto di contatto della ruota con il suolo, con il centro di curvatura della traiettoria. Questa invenzione non trovò applicazione pratica, perché non esisteva ancora sulle carrozze una vera necessità di un sistema sterzante diverso dalla ralla e perché, soprattutto, non era noto un meccanismo che realizzasse la legge preconizzata in modo semplice.

 

Nel 1878, Jeantaud, ancora un carradore, brevetta il meccanismo omonimo, derivato da quello di Laengensberger, per il fatto di avere la linea d’asse, delle due leve dei fusi a snodo collegate alla barra d’accoppiamento, che converge sul punto medio dell’asse di rotazione delle ruote posteriori. Questo meccanismo realizza, con un’accettabile approssimazione, la legge d’Ackermann e rimane in uso ancora ai giorni nostri sugli assali rigidi sterzanti.

 

Ma, indipendentemente dal brevetto di Jeantaud, la soluzione a cui era pervenuto Bollée con la sua Mancelle, anch’essa del 1878, non era molto lontana dal realizzare le legge di Ackermann; desideriamo ricordare questa realizzazione, in quanto già collegata ad un’automobile: la fig. 3 mostra uno schema dell’assale anteriore; si noti che si tratta di una sospensione a ruote indipendenti, realizzata con due quadrilateri deformabili, costituiti da due balestre disposte trasversalmente.

 

 

Fig. 3

 

 

Non si deve, infatti, pensare che la sospensione a ruote indipendenti sia stata inventata solo negli anni ’40, al termine di un’era che vede la quasi esclusiva applicazione dell’assale rigido con balestra; sospensioni a ruote indipendenti sono sporadicamente presenti a partire dai primordi della motorizzazione. Possiamo, però, ritenere che i vantaggi ottenibili a quei tempi, con quelle strade e quelle velocità, fossero difficilmente comprensibili e giustificabili, a fronte delle notevoli complicazioni di carattere realizzativo.

 

Le prime automobili, in assoluto, dotate di motore a combustione interna, ad accensione comandata, il triciclo di Benz del 1886 e il Stahlradwagen (vettura a ruote d’acciaio) di Daimler del 1889 (fig. 4) non testimoniano una grande attenzione nei confronti della sospensione. La prima è, infatti, un triciclo, con la ruota sterzante anteriore non sospesa; la seconda è un quadriciclo privo di sospensioni, con l’assale anteriore infulcrato al centro, mediante un perno ad asse orizzontale, per rendere il veicolo isostatico. Possiamo supporre che l’attenzione di questi illustri precursori si sia concentrata sullo sviluppo di un motore di peso (incluso quelli del combustibile) ed ingombri ridotti, piuttosto che sul problema del comfort dei passeggeri.

 

 

Fig. 4

 

 

Vediamo ora più in dettaglio gli elementi costitutivi di queste sospensioni: i vincoli cinematici, in questo caso integrati con l’elemento elastico, l’elemento elastico e l’elemento smorzatore.

 

Considerando i vincoli cinematici, dovremmo prendere coscienza di due problemi tipici dei veicoli a motore con ruote sospese:

• Se, com’è accaduto, non senza eccezioni, il motore fa parte della massa sospesa, è necessario sviluppare un meccanismo per collegare l’albero d’uscita del motore o del cambio, in posizione relativa variabile rispetto all’asse delle ruote motrici.
• Poiché il comando dello sterzo deve essere a portata del pilota del veicolo, occorre prevedere opportuni meccanismi che colleghino tale comando colle leve dei fusi a snodo, senza che i moti di sospensione della cassa provochino indesiderate azioni sterzanti alle ruote.

 

La soluzione di questi problemi deve sicuramente aver impegnato i progettisti delle prime automobili, soprattutto per ciò che riguarda il comando dello sterzo; infatti, la molteplicità delle soluzioni considerate, nei primi anni di sviluppo della motorizzazione, sembra testimoniare le difficoltà affrontate nel trovare una soluzione tecnica adeguata. Nella vettura di Benz il problema è aggirato, considerata l’assenza della sospensione anteriore. Nella vettura di Daimler il comando dello sterzo è solidale con l’asse anteriore basculante, peraltro, come già visto, di tipo non sospeso.

 

Per ciò che riguarda il comando della trasmissione, nel veicolo di Benz è presente un comando a cinghia in cuoio, che compensa le variazioni d’interasse fra l’albero motore e l’asse ruota, mediante un tendicinghia elastico mobile. Questo dispositivo è comune a diverse vetture coeve ed ha il vantaggio di integrare in un componente molto semplice le funzioni di trasmissione e di cambio, usando più coppie di pulegge di diametro diverso, sulle quali viene spostata la cinghia, per realizzare i diversi rapporti.

 

Quasi contemporaneamente, nasce l’idea di impiegare un cambio ad ingranaggi, con una trasmissione a ruote dentate e catena, come testimonia la Fiat 3 ½ HP del 1899, mostrata nella trasparenza di fig. 5. Si aveva cura di porre il rocchetto fisso sulla massa sospesa, in corrispondenza del centro di curvatura della traiettoria del moto dell’assale, per effetto degli scuotimenti della sospensione. Questo accorgimento consentiva all’assale di scuotere senza sensibili variazioni della lunghezza della catena.

 

 

Fig. 5

 

Questa architettura di trasmissione e sospensione diventerà quella più diffusa, per la sua semplicità, nei primi venti anni della motorizzazione. Si noti anche, sulla stessa vettura, il cinematismo dello sterzo di tipo Jeantaud, con comando della leva mediante asta longitudinale; anche in questo caso, si aveva cura di collocare il fulcro dell’asta, fisso alla cassa, nel centro d’istantanea rotazione degli scuotimenti dell’assale, per evitare indesiderate variazioni di traiettoria del veicolo, per effetto del moto di molleggio.

 

Quasi contemporaneamente, nel 1898, viene introdotta da De Dion-Bouton la trasmissione cardanica, giunta quasi immutata ai giorni nostri, che risolve in modo più costoso, ma efficace il problema della trasmissione.

 

La molla a balestra era, come già detto, nota già nel settecento; essa era giunta, nell’epoca iniziale della produzione automobilistica, a soddisfacenti livelli di sviluppo tecnologico ed applicativo. Innanzitutto essa integrava in sé sia la funzione d’elemento elastico, sia quella d’elemento strutturale di guida delle ruote nel moto di molleggio; il vincolo offerto era di prestazioni adeguate a quanto allora poteva essere richiesto.

 

La struttura della balestra, realizzata mediante foglie indipendenti di lunghezza digradante, realizza, con buon’approssimazione una struttura d’uniforme resistenza alla flessione e, quindi, molto flessibile, nel piano verticale del veicolo, a parità di sollecitazione. Questo fatto è teorizzato nella fig. 6, tratta da uno dei primi manuali d’ingegneria automobilistica, quello di Boudry de Saunier. La balestra, così conformata, possiede un’elevata rigidezza flessionale nel piano orizzontale, così da formare un vincolo corretto per il ponte rigido.

 

 

Fig. 6

 

 

La balestra era montata sulla vettura, solitamente con un occhio incernierato fisso ed uno scorrevole longitudinalmente o mediante un vero e proprio appoggio a pattino, o mediante una bielletta, il cosiddetto biscottino; quest’accorgimento permetteva alla balestra di variare la propria lunghezza durante gli scuotimenti dell’assale. L’occhio fisso si trovava dal lato dei punti di vincolo al telaio della trasmissione e dello sterzo, tipicamente dietro l’asse anteriore e davanti all’asse posteriore.

 

La struttura della sospensione ha assunto configurazioni anche molto diverse, in ragione degli obiettivi di comfort, costo e peso della massa non sospesa. Le balestre sono state denominate dalla loro forma, con riferimento all’ellisse ideale, costituito da due balestre montate contrapposte; ad esempio, nella fig. 5, le balestre anteriori sono dette ellittiche, od ad ellisse completa, quelle posteriori, semiellittiche.

 

La soluzione maggiormente diffusa prevedeva due balestre semiellittiche per assale; era anche diffusa su vetture più lussuose la soluzione a ¾ d’ellisse (fig. 7, in alto a sinistra), nella quale un tratto del longherone anteriore del telaio era sostituito con una semibalestra incastrata o la soluzione totalmente ellittica, nella quale erano previste due balestre contrapposte, delle quali, la superiore era incastrata al telaio. Le seconde, rispetto alle prime, raggiungono una maggiore flessibilità, penalizzata da un maggior costo ed una maggiore massa non sospesa.

 

 

 

Fig. 7

 

Sempre in vetture di prestigio, era impiegata, sull’assale posteriore, la soluzione a tre balestre, nella quale si ripete sostanzialmente la struttura della balestra a ¾ d’ellisse, nella quale si può immaginare che la semibalestra superiore sia disposta trasversalmente, integrata con quella del lato attiguo. In quest’ultimo caso, i biscottini presentano uno snodo cardanico (fig. 7, in basso a sinistra).

 

All’estremo dell’economicità, sono state utilizzate le balestre di tipo cantilever, od ad ¼ d’ellisse (come la balestra superiore della soluzione a ¾ d’ellisse), incastrate sul longherone nella parte più spessa, sul ponte all’estremità. Erano apprezzate non solo per la loro economia, ma anche per la ridotta massa non sospesa; infatti, nelle balestre ad ¼ d’ellisse, la parte di massa non sospesa della balestra era quella rastremata, più leggera, contrariamente a quanto accadeva per la balestra semiellittica.

 

Un particolare tipo di balestra cantilever fu inventato e diffuso da Ford; esso è rappresentato sulla fig. 7, in alto a destra. Una balestra completa è incastrata trasversalmente su di una traversa del telaio; le due estremità si comportano come due balestre cantilever, collegate all’assale. In questo caso, poiché un vincolo tradizionale all’assale (occhio fisso e biscottino) causerebbe degli spostamenti trasversali del ponte, a causa dello scuotimento, devono essere adottati due biscottini. La labilità longitudinale del vincolo è eliminata mediante l’applicazione di due tiranti; la stessa sospensione si adatta sia all’asse anteriore, come rappresentato in figura, sia all’asse posteriore.

 

Una buona sospensione non deve solamente possedere un sistema elastico deformabile, ma anche un sistema smorzatore; altrimenti si stabilirebbe un’oscillazione stazionaria della massa sospesa. Ciò non può accadere in realtà, per la presenza degli attriti, ma potrebbero verificarsi ugualmente troppe oscillazioni intorno alla posizione d’equilibrio, prima del ritorno alle condizioni d’equilibrio.

 

Nelle sospensioni a balestra il problema non si è verificato tanto presto, a causa dello smorzamento interno di queste molle, dovuto al moto relativo di una lama sull’altra; è vero che questo vantaggio è sempre stato poco sfruttato, impiegando un’idonea lubrificazione, a causa dei fastidiosi cigolii provocati da questo movimento e dal rischio del bloccaggio, per ossidazione. Tuttavia, per un certo periodo non si sono visti elementi ammortizzatori aggiuntivi. Negli anni ’10 comparvero i primi ammortizzatori, considerati inizialmente come accessori per clienti esigenti, con propensione alla guida sportiva.

 

Le soluzioni considerate furono molteplici. In fig. 8 se ne riportano alcune, fra quelle più interessanti. Le prime quattro sono di tipo ad attrito; la prima e la terza dall’alto agiscono solamente in rimbalzo, mentre la seconda e la quarta sono bilaterali, ovvero agiscono in modo eguale in tamponamento ed in rimbalzo.

 

 

Fig. 8

 

 

Le idee all’inizio erano ancora confuse ed alcuni ritenevano che l’azione smorzante fosse nociva in tamponamento, poiché aumentava il valore delle forze esterne e, quindi, delle accelerazioni applicate alla cassa; per altri era più importante aumentare il lavoro delle forze d’attrito a parità di corsa per eliminare ogni pericolo d’oscillazione stazionaria. Molto più tardi fu teorizzata la superiorità di una forza dissipativa proporzionale alla velocità del moto di molleggio, asimmetrica  in tamponamento ed in rimbalzo.

 

Un ammortizzatore ad attrito possiede alcune proprietà negative agli effetti del comfort. Infatti, una forza d’attrito secco permette il moto relativo fra le parti, solo al superamento del valore di primo distacco. Può accadere che, su strade con lievi asperità, ovvero su strade approssimativamente asfaltate, la sospensione rimanga bloccata e gli unici elementi di molleggio siano i pneumatici. Per questo, il quarto tipo d’ammortizzatore rappresentato, del tipo a compasso, presenta una vite di pressione sui dischi d’attrito, azionabile dall’interno della vettura; la frenatura dell’ammortizzatore può essere aumentata sulle strade accidentate e diminuita sulle strade buone: un primo esempio di sospensione controllata!

 

L’ultima figura rappresenta un ammortizzatore di tipo idraulico ad olio, idoneo all’applicazione a fianco del longherone. Questo tipo d’ammortizzatore agisce nei due sensi dello scuotimento con forse diverse e progressive con la velocità. Gli odierni ammortizzatori di tipo telescopico, realizzano in modo più semplice questo schema di funzionamento; essi comparvero sulle vetture di lusso, a partire dagli anni ’20.

 

Non dobbiamo infine dimenticare, parlando di balestre, che il loro successo era anche legato all’affidabilità della tecnologia per la fabbricazione delle molle a lamina. Il materiale poteva essere nobilitato mediante forgiatura; la rottura di una molla non era mai di tipo catastrofico, siccome le foglie si rompevano una alla volta e la rottura era facilmente avvertibile dalle variazioni d’assetto del veicolo. La conseguente riparazione era semplice ed eseguibile da parte di qualsiasi fabbro. L’apparizione delle molle ad elica nelle sospensioni è stata ritardata da questi fatti; si vuole anticipare che la balestra fu, in un primo tempo, trasferita anche alle sospensioni a ruote indipendenti.

 

Ritornando agli aspetti cinematici, occorre sottolineare che, con il progredire delle velocità massime, si resero tangibili alcune criticità della sospensione ad assale rigido. I maggiori problemi erano il peso, le deformazioni secondarie ed il fenomeno dello shimmy.

 

Il peso dell’assale era rimarchevole; l’entità della massa non sospesa, rapportata alla relativamente modesta rigidezza verticale dei pneumatici poteva indurre, su certi fondi, fenomeni di saltellio, particolarmente fastidiosi in curva e mai favorevoli all’ottenimento di un buon comportamento dal punto di vista del comfort.

 

Le deformazioni secondarie della sospensione potevano essere provocate dalla frenatura (deformazione a S) o dallo scuotimento differenziale delle balestre di uno stesso assiale, in presenza di un angolo di rollio in curva. Il primo tipo di deformazione può comportare fastidiose risonanze torsionali degli assali, quando si frena su terreno d’aderenza variabile (ad esempio, l’asfalto rotto con piccole buche) od anche sull’assale motore negli spunti in simili condizioni d’aderenza.

 

La deformazione di rollio, comporta uno spostamento longitudinale del ponte diverso sui due lati di uno stesso asse; in altre parole il ponte sterza in curva. L’architettura prescritta dalle condizioni cinematiche di funzionamento della trasmissione, prevede un occhiello fisso anteriormente al ponte motore posteriore; in questa situazione il veicolo può diventare sovrasterzante ed iniziare facilmente il fenomeno del testa coda, in curve oggi considerate non impegnative. Lo schema della fig. 9 in alto illustra questo fenomeno per una sospensione Rolls-Royce; la contropartita positiva è che affrontando un ostacolo asimmetrico, si genera una sterzatura spontanea di tipo stabilizzante.

 

 

Fig. 9

 

Per evitare questi inconvenienti, in alcune sospensioni ad assale rigido comparvero delle leve di vincolo che mutavano il comportamento cinematico del ponte, come rappresentato in fig. 10, dove la presenza di due bielle, circa orizzontali ed inclinate verso la mezzeria della vettura, offriva un vincolo efficace nell’evitare la deformazione a S in accelerazione ed in frenata ed un aiuto nel ridurre la sterzatura del ponte.

 

La precedente fig. 9, in basso, permette di comprendere il fenomeno dello shimmy, tipico degli assali rigidi sterzanti; il superamento di un ostacolo asimmetrico impone al ponte una certa velocità di rollio. Poiché le ruote sono in rotazione ed il loro momento polare d’inerzia non è trascurabile, nasce una coppia di precessione che tende a sterzare le ruote; l’elasticità della catena cinematica dello sterzo può portare sul volante oscillazioni periodiche di notevole fastidio. Poiché gli ostacoli erano spesso asimmetrici, il fenomeno era particolarmente sentito e poteva essere soppresso solo parzialmente con l’uso d’ammortizzatori idraulici, posti sulla barra d’accoppiamento.

 

Per contro esisteva un unico vantaggio, poco noto, se non con l’avvento delle sospensioni a ruote indipendenti: il rollio della cassa in curva non induceva variazioni dell’angolo di campanatura della ruota rispetto al suolo, sempre perpendicolare ad esso, almeno su strada piana.

 

L’era delle sospensioni a ruote indipendenti

 

La precedente generazione di sospensioni ad assale rigido con balestre, che iniziò la sua estinzione negli anni ’30, dominò il mercato per molti anni; ciò non di meno, furono proposti, negli stessi anni, molti esemplari di sospensioni a ruote indipendenti, a partire da una delle primissime vetture, la già citata Mancelle.

 

Considereremo per prime le sospensioni anteriori sterzanti.

Sono numerosi gli esempi di sospensioni con i fusi a snodo guidati entro tubi di scorrimento (sospensione a guide verticali), soluzione, che, come vedremo sarà ripresa ed industrializzata da Lancia.

 

Probabilmente la prima applicazione è presentata dalla Simpson del 1898, riprodotta in fig. 12, nella quale le ruote anteriori sono guidate da forcelle sterzanti telescopiche, sostenute da una balestra trasversale, incastrata alla carrozzeria in mezzeria.

 

 

Fig. 12

 

A quest’architettura s’ispirano le sospensioni, successive di pochi anni, di Decauville e Sizaire-Naudin, che molti autori citano come capostipiti delle sospensioni Lancia. In ogni caso, come già detto in precedenza, vi è da dubitare che chi introdusse così presto le sospensioni a ruote indipendenti abbia davvero avuto l’opportunità di comprenderne il potenziale, considerata la natura delle strade e la potenza dei motori.

 

Un fatto curioso che appare in numerose illustrazioni delle prime sospensioni a ruote indipendenti, proposte dai costruttori per pubblicizzare il progresso tecnico raggiunto, è che esse siano rappresentate nell’atto di superare un ostacolo asimmetrico e mai con la vettura su strada piana in curva.

 

Questo fatto suggerisce di pensare che il vero progresso, percepibile dal pubblico, consistesse nella pratica soppressione del fenomeno dello shimmy, dovuta al fatto che, su ostacoli asimmetrici, la ruota interessata non variava il suo angolo di campanatura rispetto al suolo e non trasmetteva variazioni d’angolo all’altra ruota dello stesso asse. Ciò spiegherebbe anche perché l’introduzione della sospensione a ruote indipendenti iniziò a partire dall’asse anteriore.

 

Il fatto invece che le ruote variassero in modo inopportuno il loro angolo di campanatura rispetto al suolo, in curva, a seguito del rollio della cassa, non pare costituisse una grave preoccupazione; come vedremo questo problema fu affrontato successivamente, circa negli anni ’40, quando le velocità ottenibili raggiunsero determinati livelli.

Un’altra motivazione al cambiamento, che non dobbiamo trascurare, è rappresentata dai vantaggi ottenibili per l’architettura complessiva del veicolo. L’assale rigido anteriore costituiva un ingombro trasversale notevole, che non poteva trovarsi troppo vicino al suolo; la guardia libera sopra l’assale era imposta dalla corsa di tamponamento assegnata alla sospensione. Conseguentemente, il motore doveva trovarsi ad una certa altezza dal suolo, sulle vetture che non disponevano di molto spazio in lunghezza; la parte anteriore della vettura, il cofano, si sviluppava a partire dall’asse anteriore e possedeva un’altezza da terra rilevante.

 

La sospensione a ruote indipendenti rese questo stile architettonico non più necessario; il motore si abbassò ed avanzò fra le ruote anteriori, a vantaggio della lunghezza e, quindi, del peso, dell’altezza da terra del baricentro e della possibilità di sviluppo di forme aerodinamiche, con notevoli vantaggi sulle prestazioni ottenibili.

 

Ma ritorniamo alle sospensioni anteriori a guide verticali.

 

La fig. 13 ci propone una raccolta di schizzi, dovuti a Falchetto, il progettista che, stimolato da Vincenzo Lancia, affrontò il problema di sviluppare la sospensione anteriore, a ruote indipendenti, della futura Lambda.

 

 

Fig. 13

 

Le soluzioni considerate a quel tempo sono davvero quasi tutte quelle che, in seguito, furono sviluppate; la prescelta fu la quartultima, probabilmente per i motivi citati nelle frasi precedenti.

 

La fig. 14 mostra una fotografia della realizzazione finale, comparsa nel 1922; la genialità della proposta consiste nell’aver risolto, in modo soddisfacente per le prestazioni allora necessarie, il problema della lubrificazione della guida verticale, integrando in essa un astuccio contenente l’elemento elastico e l’ammortizzatore idraulico.

 

 

Fig. 14

 

 

L’elemento elastico è diventato una molla elicoidale, la cui metallurgia era decisamente più impegnativa di quella della molla a balestra; questa può ritenersi una delle prime applicazioni nella quale è affidato ad un’unica molla elicoidale il compito di sostenere tutto il peso gravante su di una ruota.

 

Un’interessante realizzazione, in questo filone, è rappresentata dalla sospensione anteriore della Cottin-Desgouttes del 1927, che riprende il tema della sospensione a guide verticali, con alcune variazioni di cui non si conosce la motivazione.

 

Le guide sono leggermente inclinate verso l’alto e l’elemento elastico è costituito da una balestra trasversale, come sulla Simpson. La balestra è infulcrata al montante; poiché l’estremità della balestra descrive nello scu