Impostazione elastocinematica delle sospensioni di una vettura monoposto da competizione e analisi della dinamica veicolo = Elastokinematic setting of the suspension systems of a racing single-seater car and analysis of vehicle dynamics

Il presente lavoro di tesi si pone come obiettivo l’impostazione elasto-cinematica delle sospensioni anteriore e posteriore di una vettura monoposto da competizione per gare in salita e la successiva implementazione dei modelli di sospensione in un software di simulazione multibody (Motionview). Coerentemente al tipo di vettura considerato è stato scelto uno schema push-rod con mono-ammortizzatore per il sistema di sospensione all’avantreno, mentre si è optato per uno schema push-rod con bi-ammortizzatore al retrotreno. L’impostazione del progetto delle sospensioni è consistita essenzialmente nella determinazione delle coordinate geometriche dei punti caratteristici dello schema prescelto (centri snodi, asse di sterzo, asse ammortizzatore, ecc.), in modo tale da raggiungere le prestazioni elasto-cinematiche desiderate. In particolare, la determinazione dei punti cinematici ha permesso di: mantenere un buon controllo sulla variazione del camber quando, in presenza di un’accelerazione laterale non nulla, la vettura rolla; ottenere una posizione stabile dei centri di rollio, minimizzando la variazione dell’altezza con lo scuotimento; minimizzare lo scrub, ovvero lo spostamento in direzione laterale del contatto ruota-suolo con lo scuotimento, in modo da limitare l’usura dello pneumatico; minimizzare la variazione dell’angolo di convergenza con lo scuotimento. La geometria del sistema di sterzo è stata invece definita utilizzando una metodologia che permette di valutare per ogni raggio di curvatura la differenza ottimale tra l’angolo di sterzata della ruota interna e quello della ruota esterna in modo tale che gli pneumatici anteriori lavorino ad angoli di deriva che garantiscono le massime forze laterali possibili. Definite tutte le geometrie sono stati definiti: i valori di rigidezza delle molle, in modo da ottenere determinate frequenze di scuotimento e rigidezze a rollio; i coefficienti di smorzamento degli ammortizzatori, in modo da favorire la tenuta di strada piuttosto che il comfort data la tipologia di vettura. I layout dei gruppi sospensione anteriore e posteriore sono stati, dunque, implementati nel software e sono state realizzate delle simulazioni quasi statiche in modo da valutare la cinematica delle sospensioni e verificare il raggiungimento dei target cinematici. Infine, dopo aver assemblato i vari sottosistemi di cui si compone il veicolo, sono state realizzate delle simulazioni multibody quasi-statiche e dinamiche sull’intero veicolo, considerato come costituito dalla sospensione anteriore, sospensione posteriore, sistema di sterzo e un controllore PD che simula la trazione. Quest’ultime, insieme alle simulazioni multibody realizzate sui singoli gruppi sospensione sono state utili a valutare il comportamento complessivo del veicolo e a verificare il raggiungimento degli obiettivi prestazionali di dinamica veicolo prefissati, coerenti col tipo di vettura considerato.