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La berlina dinamica

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Tags: IntelligenzaArtificiale, Sicurezza

Il nuovo sistema di ammortizzazione attiva di ZF, sMOTION, porta il comfort di marcia, la dinamica e la sicurezza a un nuovo livello. Ciò rappresenta un enorme vantaggio per quanto riguarda la guida altamente automatizzata.
Martin Westerhoff, luglio 31, 2018
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Martin Westerhoff ha studiato giornalismo tecnologico e da allora scrive su veicoli e tecnologie. È appassionato di motorismo e macchine da corsa.
Lunghe soglie in plastica sono attaccate all’asfalto come enormi cerotti. Esse hanno un unico scopo: causare il massimo scompiglio possibile su ogni macchina che vi passa sopra. Imperturbato, il conducente guida il suo autoveicolo compatto di colore blu lungo questo percorso speciale fatto di scossoni e vibrazioni. Uno dei passeggeri posteriori afferra la maniglia sopra il finestrino mentre il minivan attraversa le soglie a tutto gas. Eppure, dall’interno della vettura, esse si percepiscono appena. “Impressionante!” sussurra, rilasciando la presa.

Attivo vuol dire maggiore sicurezza e maggior comfort

Attivo vuol dire maggiore sicurezza e maggior comfort

Sven Greger, l’uomo al volante, sorride soddisfatto. Egli è un ingegnere sperimentatore di ZF, che lavora allo sviluppo di base dei nostri componenti per sistemi autotelaio attivi e semi-attivi. Greger è abituato a questa reazione dei passeggeri – molti di loro sono acquirenti o altri ingegneri sperimentatori di case automobilistiche internazionali – sui circuiti di prova. “Il nostro sistema autotelaio completamente attivo sMOTION introduce nuovi livelli di libertà per contrastare i movimenti della carrozzeria” afferma. “In questo modo possiamo dare a ogni ruota il suo contromovimento per prevenire situazioni di guida che eccitano la carrozzeria”. Assieme a un maggiore comfort, sMOTION migliora significativamente la dinamica e la sicurezza rispetto ai sistemi correnti. Utilizzato in combinazione con telecamere, l’autotelaio è in grado di riconoscere le condizioni del manto stradale, ad esempio anticipando soglie o buchi e cambiando il suo assetto conformemente.
sMOTION può tirare in alto o premere in basso le ruote attivamente.
— Dott. Christoph Elbers, vicepresidente Sviluppo Sistemi di Autotelaio per Autovetture

Un sistema di ammortizzazione deve saper affrontare un sacco di situazioni diverse. Le irregolarità del terreno comportano inevitabilmente un impatto diretto, che è ammortizzato dalle sospensioni. Se una ruota passa sopra un ostacolo, si alza, comprimendo una molla tra il fuso a snodo e la carrozzeria. Successivamente la molla si decomprime. Il compito dell’ammortizzatore è quello di attenuare la vibrazione risultante, il più velocemente possibile. Al di là degli impatti diretti, i veicoli devono confrontarsi con forze motrici, frenanti e centrifughe. Tali forze, associate alla dinamica di marcia, possono spingere la carrozzeria a muoversi nella direzione dei tre assi spaziali (si veda il diagramma in basso). La sfida consiste nel fatto che diverse situazioni di guida richiedono ciascuna una specifica forza di ammortizzazione. Per contenere al minimo il movimento della carrozzeria in curva è richiesta un’elevata forza di ammortizzazione. Per passare sopra superfici leggermente irregolari è necessaria una ridotta. Un contatto sicuro tra i pneumatici e il terreno necessita di una forza di ammortizzazione moderata. “Un ammortizzatore di tipo tradizionale può sempre e solo raggiungere un compromesso tra sportivo e confortevole, anche se pur sempre un buon compromesso” afferma il dott. Christoph Elbers, vicepresidente Sviluppo Sistemi di Autotelaio per Autovetture di ZF.

Quando la dinamica di marcia fa scattare il movimento, sMOTION si attiva

L’evoluzione del sistema di ammortizzazione CDC

L’evoluzione del sistema di ammortizzazione CDC

Il sistema semi-attivo di controllo continuo dell’ammortizzazione Continuous Damping Control (CDC) di ZF ha risolto il problema di questi obiettivi in conflitto già decenni fa. Il nostro sistema di ammortizzazione semi-attiva è entrato nella produzione di serie per le autovetture nel 1997. Utilizzando i segnali emessi dai due sensori delle ruote e della carrozzeria per ogni asse spaziale, oltre alle informazioni aggiuntive quali la velocità del veicolo, l’accelerazione laterale e l’angolo di sterzata memorizzate in un’unità di controllo, il sistema monitora lo stato di marcia in continuo e calcola la forza di ammortizzazione ottimale per ciascuna ruota. L’ammortizzatore ha uno o due elettrovalvole controllate elettronicamente che possono cambiare il flusso d’olio in millisecondi per regolare la durezza di ammortizzazione. L’esperto di autotelai ZF dott. Elbers spiega: “sMOTION ci porta un passo in avanti. Sulla base della struttura del nostro CDC consolidato abbiamo sviluppato un ammortizzatore che è in grado di tirare in alto o spingere in basso attivamente la ruota”.
Finora, le eccitazioni della carrozzeria erano tollerate o persino desiderabili entro una certa misura al fine di dare al conducente un feedback percettibile sullo stato di marcia. Ma nei veicoli altamente automatizzati o autonomi, tutti gli occupanti diventano passeggeri. In tale scenario, ogni vibrazione, impatto, rollio o beccheggio semplicemente impedisce alle persone di leggere o lavorare. Si generano sensazioni note come mal d’auto, che rendono tali attività impossibili” dice il dott. Elbers. “Quest’effetto viene amplificato da posizioni innovative del sedile in cui il conducente e i passeggeri non guardano in parte più nella direzione di marcia”. Un rimedio può essere trovato solo in un telaio attivo. Con sMOTION ZF offre una soluzione per il futuro, che già oggi migliora il comfort di guida. Praticamente indisturbati dalla guida, i passeggeri possono trascorrere il viaggio lavorando o rilassandosi.

Attuatori potenti assicurano una corsa silenziosa

Attuatori potenti assicurano una corsa silenziosa

sMOTION è in grado di regolare i movimenti con una frequenza fino a cinque Hertz, l’equivalente di 0,2 secondi di vibrazione. Nel nostro veicolo di prova, un attuatore da 2,5 kW su ciascuna ruota provvede a queste regolazioni. Si tratta di una pompa elettrica che aumenta la pressione dell’olio al di sopra o al di sotto del pistone dell’ammortizzatore e pertanto lo muove attivamente. Per eccitazioni ad alta frequenza, quali coperchi della canalizzazione, fughe trasversali, asfalto grezzo o ghiaia, l’ammortizzatore sMOTION ricorre alle elettrovalvole CDC.

13,6 CV
corrispondono alla potenza totale
dei quattro attuatori da 2,5 kilowatt nel veicolo di prova sMOTION.

Il dott. Achim Thomä, project manager tecnico di sMOTION, si è confrontato, assieme al suo team, con una sfida straordinaria. Come poter trasferire l’efficacia del sistema se durante la corsa esso arresta le eccitazioni in modo così inosservato che i passeggeri riescono a malapena a sentire qualcosa? La soluzione era semplice. Per scopi dimostrativi, Sven Greger ora utilizza un tablet per controllare gli ammortizzatori su un veicolo fermo: individualmente, a coppia o tutti e quattro in un colpo solo. Basta toccare lo schermo e il van si alza e si abbassa, beccheggia, rolla e scuote come un cavallo da rodeo, nel qual punto gli ingegneri seduti hanno tutte le buone ragioni per tenersi saldi alle maniglie nonostante la macchina non stia andando da nessuna parte!
sMOTION sul circuito di prova

In breve: Grazie al sistema di ammortizzazione completamente attiva sMOTION la guida diventa più confortevole ma anche più dinamica e sicura. La sfida consiste nel fatto che diverse situazioni di guida richiedono una specifica forza di ammortizzazione. Per contenere al minimo il movimento della carrozzeria in curva è richiesta un’elevata forza di ammortizzazione. Per passare sopra superfici leggermente irregolari è necessaria solo una ridotta. Mantenere un contatto sicuro tra i pneumatici e il terreno necessita di una forza di ammortizzazione moderata. In combinazione con telecamere, l’autotelaio è in grado di riconoscere le condizioni del manto stradale, anticipando soglie o buchi e cambiando il suo assetto conformemente. Pertanto, sMOTION contribuisce alla guida altamente automatizzata.