Misura delle forze in ogni componente della sospensione, dal tirante al supporto dell’ammortizzatore
In sintesi
Una ruota dinamometrica fornisce la forza e il momento totali alla ruota. Per sapere come questo carico si trasmette attraverso la sospensione fino al telaio, ogni componente viene misurato in sede. Quando la geometria lo consente, Michigan Scientific applica estensimetri e taratura il componente di serie; in caso contrario, un giunto viene sostituito con un trasduttore semisuz mesure, come un perno di taglio al posto di un bullone. L’altezza e la geometria della sospensione restano invariate. I dati servono a correlare l’acquisizione dei carichi stradali con le prove su banco prova e ai lavori di durata del telaio.
Percorso del carico
La stessa carga alla ruota si ripartisce tra i bracci, le sferette, la molla e l’ammortizzatore prima di raggiungere il telaio. Il totale alla ruota, misurato con una ruota dinamometrica o stimato con metodi di strada virtuale, non dice come si distribuisce. Solo misure sui componenti mostrano il percorso.
Il componente da strumentare dipende dalla sua geometria e dall’architettura della sospensione. Il trasduttore deve mantenere una diafonia bassa e restare insensibile alle condizioni al contorno e agli effetti di montaggio. Ovunque la geometria lo consente, il pezzo montato sul veicolo viene equipaggiato con estensimetri e tarato; in caso contrario, un trasduttore semi su misura prende il posto di un giunto.
Strumentazione
| Fondelle di sterzo | fondella di sterzo interna o esterna equipaggiata con estensimetri per la forza di sterzo; si preferisce quella interna, che presenta una deformazione più elevata |
|---|---|
| Bracci di sospensione e di barra stabilizzatrice | equipaggiati con estensimetri per la forza assiale; la barra stabilizzatrice stessa può essere equipaggiata con estensimetri e tarata in coppia |
| Sferette | equipaggiate con estensimetri per le forze in due o tre direzioni; una linea di riferimento lavorata attraverso l’estremità dello stub segna gli assi, e il dispositivo di taratura corrisponde alla geometria della sferetta |
| Gamba MacPherson | trasduttore di gamba a fissaggio esterno al posto della staffa inferiore, progetto a quattro travi in acciaio inossidabile ad alta resistenza, oppure perni di taglio al posto dei due bulloni al portamozzo |
| Ammortizzatore | trasduttore a perno di taglio o a traversa sul supporto elastico inferiore, uno o due assi; forcella o forcellino equipaggiato con estensimetri; stelo ammortizzatore equipaggiato con estensimetri; supporto superiore modificato ed equipaggiato con estensimetri, oppure un trasduttore su misura, per la forza totale trasmessa al telaio |
| Molla a balestra | attacco equipaggiato con estensimetri per la forza verticale trasmessa al telaio, posizione degli estensimetri determinata con elementi finiti |
| Molla elicoidale | equipaggiata con estensimetri per il carico verticale, anche in condizioni dinamiche; può essere tarata anche in spostamento |
| Fissaggio del montante | Cella di carico triassiale TR3D sul lato carrozzeria, per il vettore di forza reattivo della carrozzeria |
Perché il tubo della gamba non è equipaggiato con estensimetri
Le gambe MacPherson sono il caso più difficile. La molla elicoidale e l’ammortizzatore lavorano in parallelo e sono montati direttamente al telaio. Degli estensimetri sul tubo di una gamba MacPherson non danno risultati precisi, perché il pistone si muove all’interno dell’ammortizzatore e la pressione del fluido carica il tubo. Il carico viene invece rilevato alla staffa inferiore, con un trasduttore di gamba a fissaggio esterno, oppure al portamozzo, con perni di taglio al posto dei due bulloni, con modifiche minori al portamozzo e alla staffa della gamba.
Procedura
- 01
Scegliere i componenti
Per lo schema della sospensione vengono identificate le parti che forniscono una forza precisa e rappresentativa. Le teste sferiche del braccio inferiore supportano spesso il carico più elevato.
Trasduttori con estensimetri su misura - 02
Posizionare gli estensimetri
Le parti complesse vengono studiate con analisi agli elementi finiti per determinare il tipo e la posizione degli estensimetri, al fine di ottenere un segnale più elevato e una diafonia più ridotta.
- 03
Compensare e proteggere
Ogni trasduttore è compensato in temperatura e ricoperto da un rivestimento impermeabile.
- 04
Tarare nelle condizioni di montaggio
Le condizioni al contorno durante la taratura corrispondono a quelle del veicolo. Su una forcella o una forchetta, il carico di serraggio del bullone viene reso rappresentativo dell’installazione di serie.
Taratura - 05
Installare
La parte equipaggiata con estensimetri o il trasduttore semis su misura viene rimessa al posto dell’originale. Su una testa sferica, il perno non deve arrivare in fondo corsa.
Risultato
La forza in ogni componente strumentato, sulle parti con cui il veicolo è costruito, nelle condizioni della prova reale. Letti insieme ai carichi delle ruote, i dati mostrano come il carico si distribuisce nella sospensione e fino al telaio.
Domande frequenti
Gli estensimetri sul tubo di un montante MacPherson possono misurare la forza del montante?
No. Il pistone si muove all’interno dell’ammortizzatore e la pressione del fluido carica il tubo. Si utilizza invece un trasduttore da montare esternamente sul montante, oppure dei perni di taglio al posto dei due bulloni a livello del portamozzo.
Come si misura la forza dell’ammortizzatore senza modificare la geometria della sospensione?
Un perno di taglio o un trasduttore a barra trasversale sostituisce il giunto bullonato alla base dell’ammortizzatore, oppure la forcella, l’asta dell’ammortizzatore o il supporto superiore viene equipaggiata con estensimetri. L’altezza e la geometria della sospensione non cambiano.
Come si misurano le forze su una testa sferica su un veicolo?
La testa sferica viene equipaggiata con estensimetri per le forze in due o tre direzioni. Una linea di riferimento lavorata attraverso l’estremità del perno indica gli assi di misura, e il dispositivo di taratura riproduce la geometria della testa sferica.
Come si misura il carico sostenuto da una molla elicoidale?
La molla elicoidale viene equipaggiata con estensimetri e tarata per il carico verticale che sostiene, anche in condizioni dinamiche. Può anche essere tarata in spostamento, il che collega la compressione della molla all’altezza da terra e all’escursione della sospensione.
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