Ammortizzatori auto: come funzionano e quando vanno sostituiti?

Non pochi automobilisti ignorano la reale funzione degli ammortizzatori e la loro grande importanza ai fini della sicurezza e della tenuta di strada del veicolo. Per alcuni consumatori gli ammortizzatori sono soltanto dei misteriosi e costosi “pezzi” non in vista per i quali c’è sempre da discutere con i meccanici che vorrebbero sostituirli. In realtà, spesso si vedono circolare auto che ondeggiano pericolosamente al minimo avvallamento stradale a causa degli ammortizzatori finiti. Come funzionano e perché sono indispensabili per la sicurezza? Qual è la vita media degli ammortizzatori? Si possono cambiare in garanzia? Cercheremo di rispondere alle domande più curiose e interessanti sugli ammortizzatori.

Articolo pubblicato da Bruno Pellegrini il 25 maggio 2016 e aggiornato il 24 settembre alle ore 8:00

AMMORTIZZATORI AUTO DA CAMBIARE

Se le sospensioni di una vettura  fossero  dotate soltanto delle molle, ad ogni asperità o avvallamento stradale si innescherebbero prolungati e pericolosi saltellamenti e oscillazioni , un esagerato rollio in curva, sbandamenti laterali, perdita di aderenza, rapida, anomala usura dei pneumatici (leggi se l’inversione delle gomme serve realmente). Insomma, avremmo dei veicoli inguidabili e pericolosi. Il suddetto fenomeno è dovuto alla repentina  restituzione alle masse sospese e non sospese dell’energia elastica delle molle sottoposte a compressione o ad estensione durante la marcia del veicolo. Per ottenere adeguate caratteristiche di stabilità e di comfort è necessario  che le molle ritornino in posizione  di riposo in tempi molto brevi ed a tale scopo occorre un dispositivo atto a “frenare” il moto oscillatorio innescato dalle stesse.  Sono stati quindi ideati gli ammortizzatori che sfruttano la resistenza di attrito, in passato di tipo meccanico e successivamente, a partire dagli anni ’30, di tipo idraulico – o per meglio dire – oleodinamico.

AMMORTIZZATORI AUTO IDRAULICI

Negli ammortizzatori di tipo idraulico l’effetto smorzante è ottenuto dalla resistenza della naturale viscosità dell’olio, premuto da un pistone scorrevole. Il forzato passaggio dell’olio attraverso delle strozzature trasforma l’energia cinetica dovuta al movimento del pistone in calore che verrà assorbito dall’olio stesso e trasmesso al corpo dell’ammortizzatore. Modificando le dimensioni dei passaggi calibrati si può variare l’entità del freno idraulico, ottenendo differenti valori di smorzamento in compressione e in estensione. Infatti, si comprende facilmente che un foro di piccolo diametro offra maggiore resistenza al passaggio dell’olio rispetto ad uno più grande e, di conseguenza, nel primo caso, si otterrà un maggior freno idraulico.  Inoltre, anche l’adozione di olio più o meno viscoso consente di variare il freno idraulico.

AMMORTIZZATORI TELESCOPICI

Costituiscono il tipo più diffuso ed è interessante prendere in esame le varie particolarità costruttive che lo hanno reso sempre più efficiente ed affidabile. Anzitutto  per ottenere un buon compromesso tra comfort e stabilità, è necessario che l’effetto smorzante (freno idraulico) in estensione sia molto più energico rispetto a quello in fase di compressione. Nelle pratica si adotta normalmente un rapporto di 3 a1 ma, per veicoli di alte prestazioni o in certe applicazioni destinate alle competizioni, si può arrivare anche a 5 a 1. Ne consegue che le apposite valvole unidirezionali per il passaggio del fluido idraulico in compressione e in estensione, avranno tarature ben diverse. Infatti, se spingiamo con energia verso il basso la carrozzeria di un’auto in prossimità di una ruota, noteremo un abbassamento in fase di compressione relativamente morbido e veloce ed una corsa di ritorno (estensione) molto più lenta e contrastata . Questa semplice prova ci consente di verificare l’efficienza dell’ammortizzatore in condizione di bassa velocità del veicolo. Ma quando lo stesso è in velocità si trasmettono agli elementi elastici ed agli ammortizzatori accelerazioni molto più violente (pensiamo agli urti tra pneumatico e forti irregolarità stradali come buche, cunette o altro). In tali condizioni intervengono le valvole per le alte velocità la cui efficienza può essere verificata da appositi banchi prova ammortizzatori.

AMMORTIZZATORI A DOPPIO TUBO

Gli ammortizzatori di molte auto moderne sono del tipo telescopico a doppio tubo.  Essi sono dotati, oltre che del consueto tubo entro cui scorre il pistone, anche di una intercapedine anulare attorno al tubo interno (detta anche camera di riserva o di compensazione) ove viene trasferito l’olio spostato dallo stelo in fase di compressione, vedi immagine sotto. Tale passaggio viene gestito da apposite valvole di controllo poste sul fondo dell’ammortizzatore. Ovviamente, anche il pistone dispone delle normali valvole di regolazione del freno idraulico in compressione e in estensione. Tale soluzione, rispetto ad un ammortizzatore classico monotubo, consente anzitutto di disporre di una quantità d’olio superiore, a tutto vantaggio di una maggiore stabilità termica del fluido. Inoltre la camera di compressione (quella ove scorre il pistone) risulterà piena esclusivamente d’olio poiché l’aria occupa solo la parte superiore della camera anulare di compensazione. Ciò eviterà, in una certa misura, il rischio di emulsione aria-olio nel cilindro pompa. Talvolta si utilizza una lieve sovrappressione (1 bar) ottenuta con azoto posto all’interno dell’intercapedine,  libero o in contenitori sigillati. Nel primo caso si avrà, durante il funzionamento, una certa miscelazione tra olio e gas. I limiti del doppio tubo sono principalmente due:

– Massima inclinazione di montaggio consentita 45°, altrimenti il pistone, in fase di estensione, aspirerebbe aria dalla zona alta dell’intercapedine che resterebbe priva d’olio, con grave perdita di efficienza;

– Più ridotte dimensioni del pistone ( per compensare la presenza della camera anulare) e conseguente minore spostamento di olio a parità di diametro esterno. Si cerca di ridurre tale limite aumentando il diametro dello stelo, onde spostare più olio. Ciò comporta tuttavia un aumento di peso indesiderato.

AMMORTIZZATORI OLEOPNEUMATICI

Come abbiamo visto, gli ammortizzatori telescopici oleodinamici contengo, oltre l’olio, anche una certa quantità di aria. L’attrito incontrato dal fluido nel passaggio forzato attraverso le valvole crea calore ed una forte differenza di pressione tra le due facce del pistone quando questo è sottoposto a violente accelerazioni. In condizioni estreme si possono avere dannosi fenomeni di cavitazione e formazione di bollicine d’aria e schiuma, tali da ridurre drasticamente l’azione smorzante. Il tecnico De Carbon, oltre 60 anni or sono, sperimentò e brevettò un sistema atto ad ovviare tale fenomeno, separando fisicamente l’olio dall’aria o dal gas e aumentando la pressione interna sull’olio tramite gas compresso (azoto o aria compressa) in una camera separata. L’olio viene mantenuto a pressioni variabili tra i 10 e 15 bar ma, per gruppi destinati alle competizioni, si può arrivare anche a 25 bar.

COME SCEGLIERE GLI AMMORTIZZATORI AUTO

Occorre tener presente che i gas, a differenza dei liquidi, sono comprimibili. Quindi la camera contenente il gas, dotata di diaframma separatore scorrevole nel tubo interno, diminuirà di volume in compressione ed aumenterà in estensione. Tale comportamento renderà facilmente riconoscibile, una volta smontato dal veicolo, un ammortizzatore a gas. Infatti, se sottoponiamo a compressione  il pistone, appena viene rilasciato ritornerà spontaneamente nella posizione di massima estensione (effetto molla pneumatica).  Viceversa, in un ammortizzatore convenzionale esclusivamente oleodinamico, se spostiamo a mano il pistone, esso rimarrà fermo nella posizione prescelta. Dunque, il gas si comporta anche come elemento elastico secondario, in aggiunta alla funzione principale svolta dalla molla. La cameretta del gas può essere alloggiata nella estremità superiore o inferiore del corpo dell’ammortizzatore; è tuttavia preferibile la prima soluzione per evitare che, con il tempo, vi siano possibili trafilamenti di gas nel corpo idraulico con conseguente, dannosa emulsione gas-olio che altererebbe il corretto funzionamento dell’ammortizzatore.

QUALE OLIO NEGLI AMMORTIZZATORI?

Gli oli idraulici utilizzati per gli ammortizzatori devono presentare un basso grado di viscosità, buona stabilità termica, notevole durata nel tempo e caratteristiche antischiuma. La viscosità  può variare da SAE 2,5 W a SAE 20 W. Un olio 10 W è di viscosità media, mentre un 5 W è a bassa viscosità. Detti fluidi possono essere sia a base minerale che sintetici. Alcuni costruttori suggeriscono l’uso di olio ATF, previsto essenzialmente per i cambi automatici di tipo automobilistico, che si presta ottimamente allo scopo. E’ diffusa anche la pratica di miscelare, in percentuali variabili, oli di diversa viscosità per ottenere il giusto compromesso per ogni esigenza.

DURATA DEGLI AMMORTIZZATORI

L’efficienza media nel tempo di un moderno ammortizzatore di qualità per auto stradali, è oggi più che adeguata (guarda qui come controllare gli ammortizzatori). In molti casi si superano i 100 mila km prima che si verifichino i primi sintomi di usura e di degrado di efficienza. Naturalmente tali percorrenze presuppongono un uso corretto del veicolo. La principale causa di inefficienza è da ricercarsi nell’usura degli elementi di tenuta del pistone. Inoltre con il tempo possono verificarsi usure del paraolio sullo stelo e rigature  sulla superficie dello stelo con relative perdite di olio.

AMMORTIZZATORI A GESTIONE ELETTRONICA

Le moderne vetture stradali di alte prestazioni sono spesso dotate di sospensioni attive a gestione elettronica. I sistemi possono essere a funzionamento totalmente automatico oppure con diverse modalità selezionabili dal guidatore. Lo schema di base comprende una centralina che riceve le informazioni dai sensori di movimento (accelerometri verticali ed orizzontali) e quattro ammortizzatori adattivi collegati al modulo da cui ricevono gli input di taratura.

GARANZIA SUGLI AMMORTIZZATORI

Per le auto coperte da garanzia l’argomento ammortizzatori è spesso fonte di contestazioni da parte della clientela. Infatti buona parte delle Case automobilistiche considerano gli ammortizzatori come componenti soggetti a normale usura (così come le pastiglie dei freni, scopri perché si usurano presto e tanto altro nel #SicurEDU sui freni, le cinghie, la frizione, ecc.) e in quanto tali, esclusi dalla garanzia. Tale limitazione, senza alcuna eccezione, è spesso riportata sulle condizioni di garanzia inserite nei libretti di manutenzione in dotazione alle vetture nuove. In realtà sarebbe più corretto fare una netta distinzione tra difetto di funzionamento accertato e normale usura. Se, ad esempio, un ammortizzatore è rumoroso o perde olio dopo appena 20 mila km è assolutamente fuori luogo e scorretto appellarsi alla normale usura . D’altra parte, non si può pretendere che si sostituiscano in garanzia ammortizzatori “finiti” dopo oltre 100-150 mila km. Alcune Case applicano procedure interne che consentono la sostituzione in garanzia degli ammortizzatori fino a 30-40 mila km.