Fluidi magnetoreologici: le sospensioni del futuro?

Fluidi magnetoreologici: le sospensioni del futuro?

02/10/2018
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02/10/2018

Le sospensioni sono un componente molto complesso delle nostre mountain bike e, nonostante abbiano già subito importanti innovazioni negli ultimi anni, sono ancora ad oggi in continua evoluzione. L’utilizzo dell’elettronica, come ha già fatto da Fox con la sua Live Valve, apre nuovi e fino a poco tempo fa impensabili scenari per le sospensioni del futuro.

L’idea di base è semplice: creare una sospensione in grado di adattarsi autonomamente alle condizioni di riding, ovvero in grado di rimanere più frenata e stabile quando serve (terreni compatti e pedalata) e di aprirsi per assorbire gli ostacoli quando si va in discesa o su terreni accidentati, ma non solo.

DT Swiss ha depositato un brevetto molto interessante riguardo ad una tipologia di sospensioni che utilizzano un olio magnetoreologico, ovvero la cui viscosità può essere modificata con un campo magnetico. Vediamo di cosa si tratta.

I fluidi magnetoreologici

Probabilmente non ne avrete mai sentito parlare, ma una vera e propria meraviglia dell’ingegneria e della chimica sono i fluidi magnetoreologici (MR), ovvero dei fluidi le cui proprietà meccaniche possono cambiare se esposti ad un campo magnetico.  Per semplicità li chiameremo MR.

Il fluido magneterologico è composto da una sospensione del 10/40 % in volume da particelle di ferro con dimensioni di 3 – 10 micron, il che lo rende diverso da un ferro fluido, perché ha particelle più piccole.

In pratica queste particelle possono essere eccitate da un campo magnetico esterno e si dispongono seguendo le linee di campo. Nel disegno di sinistra vediamo il nostro fluido in condizione di riposo: le particelle sono distribuite uniformemente all’interno del fluido. Quando attiviamo un campo magnetico (disegno di dx) le particelle di ferro si dispongono seguendo le linee di campo.

La ridistribuzione delle particelle di ferro quando si attiva il campo magnetico provoca una variazione delle proprietà fisiche del fluido. Nel caso di un olio delle sospensioni è ad esempio possibile incrementarne la viscosità. La cosa interessante è che è possibile determinare questa variazione di viscosità in maniera molto accurata gestendo l’intensità del campo magnetico.

Fluido MR vs servomotore o elettrovalvola: quali sono le differenze?

L’obiettivo dell’utilizzo di un sistema con olio MR è semplice: andare a frenare la sospensione in tutte quelle situazioni in cui non deve lavorare, quelle situazioni in cui l’affondamento rapido della sospensione sarebbe controproducente ed inopportuno (frenata, pedalata, ecc). Anche sul ritorno questo sistema potrebbe lavorare in maniera efficiente, rendendo più rapida o più lenta la riestensione della sospensione a seconda delle necessità.

Ad oggi esistono già in commercio sistemi analoghi che agiscono sulla compressione (EI Shock, Fox Live Valve). Questi sistemi tuttavia funzionano in maniera meccanica: esiste un’elettrovalvola o un servomotore che aprono e chiudono l’idraulica determinando la chiusura o l’apertura della valvola di blocco o di frenatura. Il processo di chiusura o apertura della valvola richiede tuttavia un certo intervallo di tempo, che può essere più o meno lungo a seconda delle tecnologie utilizzate.

Con l’utilizzo di un olio magnetoreologico, lo scenario cambia. Non abbiamo più un servomotore o un’elettrovalvola che vanno a chiudere un’idraulica tradizionale, ma sono delle bobine che, generando un campo magnetico, determinano il cambiamento di viscosità dell’olio.

Si tratta del fenomeno dell’induzione magnetica: la bobina, percorsa da elettricità, genera un campo magnetico B la cui intensità dipende dall’intensità della corrente I. Variando l’intensità della corrente, varia il campo magnetico e di conseguenza la viscosità dell’olio che è direttamente influenzata dall’intensità di questo.

Il primo vantaggio è evidente: è possibile variare la viscosità dell’olio a proprio piacimento, basta variare la corrente della bobina. E’ quindi possibile avere viscosità intermedie, non solo una configurazione aperto/chiuso.

Il secondo vantaggio è il tempo: questi fenomeni sono velocissimi, più di qualsiasi elettrovalvola o servomotore. Il tempo di reazione del sistema è immediato e questo permette ad un’eventuale centralina elettronica di effettuare i dovuti cambiamenti a proprio piacimento ed in maniera rapida e precisa tutte le volte necessarie.

Ultimo ma non meno importante è poi l’affidabilità: non ci sono parti meccaniche o ingranaggi che si possono rompere.

Applicazioni delle sospensioni magnetoreologiche

Che tecnologia fantascientifica, penserete! Magari tra 50 anni troveremo qualcosa di simile sulle nostre biciclette…

In realtà sospensioni che utilizzano oli MR esistono e sono già utilizzate in campo automotive. Audi ad esempio ha un sistema chiamato Magnetic Ride che sfrutta proprio questa tecnologia, ma non è la sola. Anche Cadillac, Chevrolet, General Motors, Porche utilizzano queste sospensioni da anni.

In ambito MTB l’applicazione di questa tecnologia potrebbe portare a delle sospensioni in grado di auto tararsi. Una centralina legge le sollecitazioni provenienti dal terreno e, valutando come lavora la forcella o ammortizzatore, può regolare autonomamente compressione e ritorno, anche in maniera dinamica. E’ proprio qui l’aspetto interessante: avere una sospensione che in base al terreno, allo stile di riding, alle temperature esterne lavora in maniera dinamica, si adatta alle condizioni d’uso da sola senza che noi dobbiamo fare niente.

Avete presente il Quark Shockwiz? Immaginatevi se non si limitasse a consigliarvi la taratura, ma se fosse in grado di agire direttamente sulla sospensione, magari fornendo una risposta differenziata a seconda del terreno e di come sta lavorando la sospensione. Non si tratta di fantascienza, ma di una potenziale applicazione reale.

Il brevetto di DT: come potrebbe essere un ammortizzatore MR

Dai disegni del brevetto di DT appare evidente come un ipotetico ammortizzatore MR possa apparire esternamente come un normale ammortizzatore, con l’unica differenza che ci sono due fili che escono, fili che portano la corrente alle bobine o solenoidi che eccitano l’olio MR.

Anche internamente non notiamo particolari differenze rispetto ad un ammortizzatore normale: effettivamente non c’è motivo per cambiare più di tanto il layout e la conformazione delle attuali valvole idrauliche. La tecnologia MR agisce infatti sull’olio. E’ l’olio a diventare più o meno viscoso, le valvole e tutto il layout idraulico non devono subire particolari stravolgimenti.

Limiti della tecnologia

Ad oggi i limiti dei fluidi MR sono essenzialmente legati al costo di questa tecnologia, al momento molto alto.

Inoltre la presenza di particelle di ferro rende l’olio MR piuttosto viscoso. Questo può essere un problema nelle piccole sospensioni delle nostre biciclette, che utilizzano piccoli quantitativi di olio che si muove molto velocemente.

Gli oli MR si degradano e vanno sostituiti regolarmente, questo renderebbe molto importante la manutenzione di queste sospensioni.

Non dimentichiamoci di un aspetto: la tecnologia MR permette di variare la viscosità dell’olio, ma deve esserci una centralina e degli algoritmi che poi decidano come e quando ottenere questa variazione. Insomma l’olio MR non serve a nulla se poi le variazioni di viscosità non vengono gestite in maniera rapida, precisa ed efficiente dalla centralina, che a sua volta deve riuscire a non consumare troppa energia, visto che le batterie che possiamo mettere su una bici non devono essere enormi (e questa tecnologia di solito necessita di tanta energia).

E’ questa la sfida che i progettisti dovranno affrontare.

Cosa ne pensate di questa tecnologia? Credete che possa trovare un’applicazione sulle nostre mountain bike? Credete che l’elettronica possa integrarsi con le sospensioni, o preferite ancora i “semplici” ma affidabili sistemi meccanici?

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Marco Tamburini
Marco Tamburini

Mi piace essere vintage; sulla mia fat boy l’unica sospensione che ho è l’aria dentro le ruote, non è frenata, non si adatta a nulla, non costa niente; non mi importa, tanto vado piano piano.

BlackBug
Danybiker88

Fluidi magnetoreologici: le sospensioni del futuro?
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Tipo le sospensioni della Ferrari Lamborghini ecc… Ma in quel caso non c'è una centralina che controlla la dinamica delle sospensioni ? La concezione di prodotto "che fa tutto da solo" esiste, è il brain della specy, che ad oggi è stra collaudato.

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Andrea321
Andrea321

Brain…bello bello….finchè funziona. Perchè anche nei modelli appena usciti sembra che una sede di un oring fuori tolleranza stia provocando un bel pò di problemi. E non è che fa “tutto da solo”, fa solamente l’apertura o la chiusura di un circuito idraulico, non adatta niente altro.

Marco Toniolo
BlackBug

Tipo le sospensioni della Ferrari Lamborghini ecc… Ma in quel caso non c'è una centralina che controlla la dinamica delle sospensioni, occupa spazio e pesa. La concezione di prodotto "che fa tutto da solo" esiste, è il brain della specy, che ad oggi è stra collaudato, è poi così lento ? Tutti quelli che lo usano si trovano bene. Anche se ipoteticamente abbassano i prezzi è complicato alleggerire il tutto e settarlo per una MTB, sull'offroad nell'automotive non mi pare che le usano. Come paragone prendo i prototipi della Parigi Dakar, secondo me come concezione sono più vicini al mondo della MTB.

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la centralina del Live Valve è piccola e superveloce https://www.mtb-mag.com/test-sospensioni-elettroniche-fox-live-valve/
Inoltre funziona mille volte meglio del Brain, i motivi sono spiegati nel test.
Se si unisce la tecnologia elettronica di Fox a quest'olio si potrebbe davvero trovare la quadra di tutto.

sgamarco
sgamarco

Se la metti cosi’ possibile che Fox non ci abbia pensato?

lkey
lkey

Per carità ben vengano ricerca e innovazione, sono sincero nel dire che senza freni a disco, telescopico e tubeless avrei molto meno piacere nell’uscire in mtb…ma c’e un limite alla praticità che secondo me andrebbe rispettato, in futuro vorrei continuare a fare manutenzione da solo all’occorrenza, senza dovermi ri-laureare in ingegneria chimica-elettronica.
Finché le usano in campo agonistico facciano pure, ma spero non diventino tecnologie “massificate”.

millaharbison67
millaharbison67

Dipende dal costo al quale vengono proposti certi marchingegni. Di sicuro non andrei a spendere come un buon paio di ruote per un ammo simile

Elandur

Io non riesco manco a pronunciare il titolo… :-P:

Marco Toniolo
sgamarco

Se la metti cosi' possibile che Fox non ci abbia pensato?

Non lo sappiamo. Può anche darsi che DT possa dargli le royalties del brevetto, o che sia tutto troppo caro e complicato, chissà

giouncino
giouncino

roba con batterie, ciclocomputer a parte, continua a non ispirarmi in bici….

tarhan
tarhan

La cosa a livello tecnico è molto interessante!

Giusto una precisazione: lasciate stare le Porche (intese come zozze), quelle come sospensione usano il buon vecchio e collaudato sistema a stantuffo. Sulla Porsche nulla da dire invece.
:D:D

andry-96
marco

Non lo sappiamo. Può anche darsi che DT possa dargli le royalties del brevetto, o che sia tutto troppo caro e complicato, chissà

A livello di costi è sicuramente più elevato del live valve che è un sistema relativamente semplice: sente un ostacolo o una discesa e apre…
Qui serve un’idraulica completamente riprogettata e un sistema che non funziona solo come on-off ma regola in tempo reale la durezza della sospensione su tutta una scala continua.
Mi sembra quasi più facile ottenere un sistema tipo sospensione attive da moto( che effettivamente assomigliano molto di più a quelle da mtb) dove la piattaforma inerziale regola delle sospensioni “classiche”
Però anche qui i pesi e i costi sono già elevati( soprattutto costi) nel mondo superspotive, riportare tutto in ambito mtb con numeri più bassi pesi necessariamente più bassi( se ti mettono un kilo di elettrotecnica tanto vale farne a meno) rischia di avere un prezzo esagerato.
Credo ci vorrà ancora tempo e che sarà una cosa limitata chiaramente ai top di gamma

Comaz15
Comaz15

Ci hanno provato anche sulle moto ( da strada), ma con risultati discutibili. Il problema principale è l’eccessiva variabilità della viscosità dell’olio che, finchè non è ben “mescolato” porta a delle reazioni non lineari. Inoltre come detto nell’articolo, l’olio è abbastanza viscoso e questo fattore si sposa male con alte velocità generate dalle sconnessioni offroad. Non a caso le sospensioni racing usano olii che sembra acqua da quanto sono fluidi.

solid gas
solid gas

ducati multistrada mi sembra.

Comaz15
Comaz15

no quelle sono ohlins elettroniche… anche loro coi loro problemini.

albatros_la
albatros_la

Non è una novità assoluta, come dice l’articolo in altri campi si usa da molti anni. Sono rimasti campi d’elite proprio per via del costo e della manutenzione.
Già nel 2013 questi ragazzi della Colorado State University avevano fatto un prototipino a scopo didattico:
http://downloads.deusm.com/designnews/20130715-build-instructions.pdf
Funziona(va) con una batteria da moto, che può pesare un chiletto. Ovviamente bisogna vedere quanto dura, e soprattutto il punto è che il cuore del sistema è il software e la sensoristica necessari a far funzionare il tutto in modo intelligente. Per cose come queste ci vogliono dati e menti che spesso solo i soldi di un colosso dell’automotive possono permettersi, e il mercato delle bici a confronto è un moscerino.

Etien
Etien

Personalmente preferisco ancora i sistemi meccanici. Credo che l’elettronica (in genere) abbia ancora delle limitazioni a mio parere importanti, tipo capienza, peso e durata delle batterie, centraline che possono andare in crisi.. certamente il progresso tecnologico fa grandi passi e un “no” a prescindere sarebbe profondamente sbagliato ma penso che dovrà passare ancora del tempo perché possa dare l’affidabilità di un sistema meccanico, anche se sono cosciente che “tempi” della tecnologia sono via via sempre più rapidi. Poi mi chiedo, avendo al suo interno una certa quamtità di ferro, quanto peserà?

avalonice
avalonice

Si sa che tensioni e correnti servano per generare il campo magnetico in questione, se si tratta di valori alti la vedo dura la portabilità su una bici.

Valtrompia1970
Valtrompia1970

Ben venga la tecnologia, ma a volte faccio fatica a capire come una bike possa avere sospensioni ultra evolute e poi giriamo con i cambi che riprendono progetti antichi, con il rischio oggi di rompere le gabbie contro rocce oppure avere cambiate non efficienti causa sporco od altro. La bike si è evoluta in tutto tranne quel componente

teoDH

Ho avuto modo di assaporare le sospensioni magnetiche su un’audi TT, e credo fermamente siano il futuro degli elementi ammortizzanti predittivi.
Detto questo, si dovrà combattere lo scetticismo della gente che pensa che qualche cc di aria basti a far lavorare le sospensioni… si vuol passare da sistemi ad aria, totalmente inefficienti ma leggeri, a un oleomagnetico che logicamente pesa e costa molto di più.
Purtroppo questa è un innovazione che sarebbe da mettere subito sulle sospensioni da DH, ma proprio per il fatto che la DH è una nicchia e gli enduristi vogliono le bici leggere anche se ammortizzano di merda, non credo vedrà a breve la produzione in serie

jimmy27
jimmy27

… l’aria è la parte elastica dell’amortizzatore e l’olio la parte idraulica che smorza ( frena ) percio caro teoDH anche con una sospensione con questa “nuova” tecnologia i pochi cc di aria ci saranno comunque oppure ci sarà la classica molla elicoidale,

teoDH

appunto, e così deve essere… già ora per quanto mi riguarda la parte elastica può e deve essere solo di un tipo… l’unica aria che immetto nelle mie bici è quella che uso per gonfiare le gomme…

Lucky86
Lucky86

sono contento della notizia perchè per mia ignoranza non conoscevo neanche la tecnologia.
e va bene tutta l’evoluzione in tutti i campi e aspetteremo. come al solito il costo non è un problema perchè ci stiamo poco a presentare una bici che costa 12000 euro visto che siamo già a 10000 per alcune.
come sempre però odio le batterie sulla bici e fino a quando posso starò lontanto. cosa diversa dalle ebike che possono essere apprezzate come categoria, ma per i componenti preferisco la meccanica pura senza elettronica

Marco Toniolo
Valtrompia1970

Ben venga la tecnologia, ma a volte faccio fatica a capire come una bike possa avere sospensioni ultra evolute e poi giriamo con i cambi che riprendono progetti antichi, con il rischio oggi di rompere le gabbie contro rocce oppure avere cambiate non efficienti causa sporco od altro. La bike si è evoluta in tutto tranne quel componente

la risposta è semplice: il sistema con il deragliatore è il più efficiente che ci sia. Giù il cappello per chi se lo è inventato un secolo fa

Valtrompia1970
Valtrompia1970
marco

la risposta è semplice: il sistema con il deragliatore è il più efficiente che ci sia. Giù il cappello per chi se lo è inventato un secolo fa

d'accordissimo con te però speravo in qualche novità

andry-96
Valtrompia1970

d'accordissimo con te però speravo in qualche novità

Ad esempio quella progettata da ceramic speed è molto meno efficace, presenta problemi di cambiata esagerati e bisognerebbe irrigidire parecchio il carro.
I cambi ad ingranaggi sono pesanti e non cambiano sotto sforzo.
Creare qualcosa di più leggero che cambia sotto sforzo è veramente dura, forse un sistema a variatore ma non credo che possa garantire la stessa efficenza

Giocody
Giocody

beh, a livello teorico il variatore può avere un numero maggiore “di rapporti” e più corretti nella spaziatura.
Ok, è una forzatura, infatti ho precisato che è teorico…

solid gas
solid gas

Come in altri interventi, sono superpositivo per questo tipo di tecnologie. _Ma pero bisogna sempre chiedersi perchè , cosa voglio ottenere e a che costo e per quale scopo . Anche in F1 avevano un sacco di tecnologia anni fa, ma poi l’hanno fatta togliere perche solo pochi team se la potevano permettere e il gioco finiva li.
Se vogliamo ottenere delle bici “automatiche” che anche un pollo si butta giu da un dirupo ma sembra essere seduti sul divano, bho allora non so il motivo di fare sport. se lo uniamo a una e-bike allora la domanda è ancora piu pertinente. Ritorno alla moto , magari elettrica, e fine della trasmissione.

pk71
pk71

Beh che dire? Sarebbe molto interessante senza entrare nel merito dei pesi, costi, manutenzione, ecc., sono “problemi” risolvibili con il tempo e lo sviluppo.
L’unica cosa è che non trovo corretto il paragone con le sospensioni delle auto, per quello che ne so il loro utilizzo è esclusivamente votato al mantenimento dell’assetto del mezzo durante accelerazioni, frenate e curve. Quelle delle bici le vedo molto più sollecitate in termini di frequenza. Non conosco se questo tipo di tecnologia si ritrova nell’offroad tipo motocross.

falcetto
falcetto

In campo moto esiste un sistema che mi pare abbia lo stesso principio, lo ha sviluppato MUPO, dovrebbe essere disponibile come optional sulle Moto Morini e come componenti separati, non so se per la forcella o il mono o entrambe.
Sarei curioso di sapere se DT paga (o pagherá) i diritti a MUPO o se in qualche moto ha aggirato il brevetto, magari specificando l´ utilizzo “ciclo”.

crof
crof

bene…. dopo il superboost ecco questo…ahahahahahahahaha

BlackBug
solid gas

Come in altri interventi, sono superpositivo per questo tipo di tecnologie. _Ma pero bisogna sempre chiedersi perchè , cosa voglio ottenere e a che costo e per quale scopo . Anche in F1 avevano un sacco di tecnologia anni fa, ma poi l'hanno fatta togliere perche solo pochi team se la potevano permettere e il gioco finiva li.
Se vogliamo ottenere delle bici "automatiche" che anche un pollo si butta giu da un dirupo ma sembra essere seduti sul divano, bho allora non so il motivo di fare sport. se lo uniamo a una e-bike allora la domanda è ancora piu pertinente. Ritorno alla moto , magari elettrica, e fine della trasmissione.

Mi hai letto nel pensiero 🙂 condivido a pieno.

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cheyax
cheyax

Senza dubbio aumenterebbe la qualità delle sospensioni in tutte le situazioni (frenata, pedalata, ripido), riuscendo ad ottenere sospensioni più sostenute ma plush allo stesso tempo, ma comunque non può trasformare la bici in un tappeto magico

MauroPS
MauroPS

in caso di apocalisse zombie una mountain bike, non dovendo usare carburante né elettricità, sarebbe un ottimo mezzo per muoversi e scappare. A patto che non ci sia nulla che va a batteria…

Luke_Brixia
Luke_Brixia

Al di là delle domande finali, complimenti all’autore percome ha saputo spiegare il tutto, risultando chiaro ed esaustivo. Peraltro argomento molto interessante.

lumerennù
lumerennù

interessante.
Chissà se avrò il piacere di vedere, o meglio di usare, questa innovazione.

NickOsti
NickOsti

Premetto che non ho letto tutti i commenti, per cui qualcuno può già aver sollevato questo argomento.

Mi chiedo anche quali materiali verranno utilizzati per evitare una forte usura dovuta alla viscosità dell’olio. L’olio contiene sferette di un materiale ferroso e seppur piccole (si parla di micron), generano un’usura durante le migliaia di cicli che fa un ammortizzatore o una forcella durante un giro in bici.
Staremo a vedere.

abala
abala

Unisciti alla discussione…

abala
abala

Unisciti alla discussione…Ok oltra che dal meccanico dovremmo fare il tagliando alle forche anche dall’elettrauto