Quando in una situazione di pericolo il conducente preme a fondo il pedale del freno, le ruote si bloccano e strisciano sul pavimento stradale. In queste condizioni si ha : - perdita della direzionalità con sbandamento del veicolo; - ingovernabilità della vettura; - aumento dello spazio di frenata; - deformazione dei pneumatici; - aumento degli incidenti.
QUALE SOLUZIONE PRENDERE
Quando il pedale del freno viene premuto a fondo, l'ABS regola la pressione frenante sui singoli cilindretti in dipendenza dell'accelerazione o della decelerazione delle ruote. Soltanto l'impiego di circuiti con un alto grado di integrazione ha reso possibile la realizzazione dell' ABS.
I VANTAGGI CHE NE DERIVANO
L'ABS impedisce il bloccaggio delle ruote durante la frenata, in questo modo :
- viene mantenuta la stabilità di direzione;
- viene assicurata la manovrabilità del veicolo;
- si ha una riduzione degli spazi di frenata; - non si danneggiano i pneumatici;
- molti incidenti si possono evitare. Genaralità e principio di funzionamento
Il dimensionamento dell'impianto frenante deve tenere conto del peso del veicolo a pieno carico e del massimo coefficiente di aderenza suolo / pneumatico che si può verificare, ciò allo scopo di generare un efficace rallentamento o arresto nel più breve spazio e in qualunque condizione di marcia. Esso però è sovradimensionato per le più ricorrenti condizioni di carico parziale e ridotta aderenza. L'applicazione della massima forza frenante, in tali circostanze, conduce all'immediato bloccaggio delle ruote con la conseguente riduzione del coefficiente di aderenza/attrito e un sensibile peggioramento dell'efficacia del sistema frenante. L'obbiettivo di arrestare la marcia di un veicolo in modo rapido ed efficace, in qualsiasi condizione contingente, impone invece la conservazione dello stato di rotolamento dei pneumatici, nonostante che, per esigenze di progetto, la forza frenante applicata sulle guarnizioni di attrito sia frequentemente eccessiva in rapporto al peso di marcia e ai normali coefficienti di aderenza. Si rende pertanto necessario impedire il bloccaggio delle ruote mediante un sistema antibloccaggio a gestione elettronica che si integra con l'impianto frenante del veicolo. Non esistendo la possibilità di valutare preventivamente le condizioni di aderenza, si è costretti a controllare l'efficacia frenante solo dopo averne rilevati gli eventuali effetti di iniziale strisciamento dei pneumatici, causati da una forza frenante eccessiva in relazione al coefficiente di aderenza presente. Tale rilievo, effettuato da appositi sensori, produce la modulazione della forza frenante attraverso l'azione di una serie di elettrovalvole e pompe di recupero che, pilotate da una centralina elettronica di controllo, agiscono sul circuito frenante. In sostanza, è evidente che se una delle ruote dell'auto è prossima al bloccaggio, la sua velocità di rotazione diventa minore rispetto alle altre. Attraverso i sensori, la centralina di controllo ne viene informata e provvede, tramite una unità idraulica, a ridurre rapidamente la pressione del liquido dei freni sulla ruota che sta per bloccarsi. In questo modo, il conducente può continuare a esercitare sul pedale del freno la pressione che ritiene più opportuna anche quando il terreno è bagnato o vi sono condizioni di aderenza differenti tra una ruota e l'altra. L'ABS (anti-lock braking system)
E' bene chiarire che gli impianti di antibloccaggio delle ruote possono essere di marca diversa e,;, a seconda del modello al quale sono destinati, hanno caratteristiche variabili, ma il loro principio di funzionamento è sostanzialmente il medesimo. Poiché i parametri che la centralina controlla (velocità di accelerazione della ruota) sono influenzati dalla inerzia del complessivo ruota-pneumatico, è necessario che i veicoli equipaggiati con ABS montino solo cerchi, pneumatici e guarnizioni frenanti consigliati e deliberati dal costruttore. In condizioni di aquaplaning, la centralina elettronica rileva dai sensori del numero di giri delle ruote una condizione anomala già durante la marcia regolare, non frenata, in quanto le ruote motrici tendono a ruotare a una velocità superiore a quella delle ruote condotte. Tale condizione comporterebbe da parte della centralina elettronica un ciclo di regolazione non rispondente alle necessità; per questo motivo il dispositivo di antibloccaggio si auto esclude temporaneamente (senza che necessariamente si accenda l'indicatore luminoso a causa della brevità del fenomeno) e si inserisce non appena il fenomeno di aquaplaning sia terminato. In caso di montaggio di catene da neve, la conseguente condizione di rotolamento origina dei segnali che, opportunamente filtrati dalla centralina, non escludono il dispositivo antibloccaggio delle ruote nel caso di marcia su neve dura e compatta. La nuova generazione
Il sistema ABS 5.7 è una delle più recenti versioni dell'impianto antibloccaggio dei freni Bosch. La centralina ECU riceve il segnale di velocità delle ruote dai sensori attraverso i cuscinetti dei mozzi e controlla la loro relativa decelerazione durante la frenata. Nel caso che la decelerazione delle ruote sia fuori dei valori previsti in base alla velocità, il sistema idraulico (comandato dalla centralina) controlla e modifica la pressione su ogni singola ruota, al fine di riportare la decelerazione entro i valori previsti. Durante l'intervento del sistema ABS il conducente udrà l'intervento del modulatore e della pompa di ricircolo e percepirà una o più serie di vibrazioni provenienti dal pedale del freno. Questo sta a significare che al sistema ABS è stato richiesto di mantenere la guidabilità del veicolo (controllo della direzione) in condizioni di scarsa/poca aderenza. Il modulatore ABS effettua anche altre funzioni per migliorare l'efficienza dei freni. Il sistema controlla il bilanciamento della frenata tra anteriore e posteriore. Questa funzione, precedentemente attuata da una valvola riduttrice (meccanica) della pressione, consente di distribuire la forza frenante tra l'anteriore ed il posteriore, in tutte le condizioni di carico del veicolo, mantenendone la stabilità in frenata. Il sistema ABS è interfacciato inoltre con altre unità elettroniche del veicolo, come il Gruppo Strumenti ed il Sistema Gestione Motore, per il rilevamento delle asperità della superficie stradale. Il sistema dispone di componenti elettroniche e di componenti idrauliche. Le componenti elettroniche sono: 1) Sensori velocità ruote: forniscono all'ECU la velocità istantanea delle ruote; 2) Unità elettronica di controllo ECU: determina lo slittamento e l'accelerazione delle singole ruote, attiva le relative valvole a solenoide e controlla inoltre l'intero sistema; 3) Interruttori di stato: attivazione freni, livello liquido; Le componenti idrauliche sono: 1) Cilindro maestro: fornisce all'impianto la pressione di funzionamento; 2) Modulatore idraulico che incorpora: * camere di smorzamento: permettono il momentaneo accumulo del liquido; * pompa di ricircolo: pompa il liquido nel circuito principale; * valvole idrauliche a solenoide (modulano la pressione sulle singole ruote) 3) Pinze idrauliche: stringono i pattini d'attrito sui dischi freno Note: 1) Si avvertono pulsazioni sul pedale del freno, perché il liquido dei freni tolto su di una ruota, durante la fase di riduzione della pressione, non può essere inviato direttamente nel serbatoio di riserva, ma deve essere reimmesso nel circuito di pressione (tra cilindro maestro e ruota), altrimenti il circuito, durante una sequenza ABS particolarmente lunga, potrebbe rimanere senza liquido (pedale a fine corsa). 2) Le camere di smorzamento hanno la funzione di ridurre le pulsazioni della pompa di ritorno (avvertibili sul pedale del freno) durante la fase di riduzione della pressione. La registrazione dei freni a tamburo
Questa operazione si rende necessaria per recuperare il gioco che si crea tra le ganasce dei freni e il tamburo, dovuto all'usura delle guarnizioni di attrito. Se non fosse possibile recuperare il suddetto gioco di usura, il pedale di comando assumerebbe via via una corsa sempre più lunga, fino a raggiungere il pavimento della vettura. Dalla corretta registrazione delle ganasce, cioè dalla distanza tra le guarnizioni di attrito e la superficie del tamburo, dipende la prontezza della frenata e la posizione del pedale. Per queste ragioni, è importante che lo spazio che si forma tra ganasce e tamburo venga ripreso periodicamente, attraverso un'operazione che viene comunemente detta "registrazione dei freni". Fondamentalmente la registrazione dei freni a tamburo si può ottenere in due modi : - registrazione manuale; - registrazione automatica. La registrazione manuale può essere ottenuta in diversi modi come ad esempio: a) attraverso due eccentrici posti nella parte posteriore del disco portaceppi; b) agendo su una ghiera dentata raggiungibile da una feritoia o da un foro praticato sul tamburo. La registrazione automatica invece, come indica la definizione stessa, avviene automaticamente tramite dispositivi che variano da un modello all'altro. Moltissimi modelli sono ormai orientati verso l'adozione di meccanismi di autoregistrazione. Indichiamo un esempio
In molti modelli viene adottato un sistema di autoregistrazione delle ganasce dei freni che in sostanza provvede a recuperare il gioco a ogni frenata da parte del conducente. Vi sono diversi sistemi automatici di recupero del gioco, ma per semplicità ricordiamo quello che è stato maggiormente in uso sulle utilitarie italiane. Sulle asole ricavate nelle coste delle ganasce vengono montate due rosette a frizione, tenute aderenti da molle di pressione, il cui carico è stato calcolato per consentire al dispositivo di spostarsi nelle asole stesse sotto l'azione della pressione prodotta nel circuito idraulico durante la frenata, opponendo però una resistenza che è superiore a quella data dalle molle di richiamo delle ganasce. Il perno del dispositivo è forato al fine di consentirne l'inserimento nel perno fisso sul disco portaceppi. Il diametro del perno fisso è di 0,8mm inferiore al foro del dispositivo di autoregistrazione montato sulla ganascia. Quando il gioco tra ganascia e tamburo aumenta, durante l'azione frenante, questa viene spinta con forza contro la superficie del tamburo, vincendo la resistenza opposta dal dispositivo a frizione, che scorre nella propria asola sulla costa della ganascia. In questo modo, poiché le molle di richiamo delle ganasce non hanno la forza necessaria per vincere la resistenza opposta dal dispositivo automatico a frizione, le ganasce dovrebbero essere bloccate contro la superficie interna del tamburo, anche quando il conducente ha già abbandonato il pedale del freno. A questo punto, però, le molle di richiamo intervengono e provvedono a recuperare quel gioco di 0,8mm, già menzionato, esistente tra il perno fisso sul disco portaceppi e il foro del dispositivo di autoregistrazione. In tal modo le ganasce si allontanano dal tamburo e le ruote si liberano dalla morsa del freno. A ogni frenata si ha quindi un contatto tra ganasce e tamburo, il cui allontanamento è subordinato esclusivamente al gioco esistente tra il perno fisso e il dispositivo di autoregistrazione. In molte automobili, anche di recente produzione, la registrazione automatica del gioco tra ganasce e tamburi avviene mediante un dispositivo costituito da una ghiera dentata, che funge da "cricchetto" di recupero del gioco, nel momento in cui il conducente preme sul pedale del freno e nel caso che la registrazione si rendesse necessaria. Altri possono essere i dispositivi di autoregistrazione dei freni a tamburo, ma anche in questo caso il principio del loro funzionamento è pressoché analogo. Disaerazione manuale dell'impianto idraulico
Quando non è possibile effettuare lo spurgo dell'aria dai condotti dei freni con un'apparecchiatura specifica, si deve ricorrere alla disaerazione manuale dell'impianto idraulico nel modo che indichiamo di seguito. Lo spurgo dell'aria dall'impianto idraulico dei freni è un'operazione di grande importanza, in quanto la sua esecuzione è essenziale per il funzionamento dell'impianto stesso. Infatti, durante le operazioni di revisione, oppure per un eccessivo surriscaldamento dei freni, si potrebbero inserire o formare bolle d'aria nelle tubazioni, provocando elasticità al pedale di comando, se non addirittura l'affondamento dello stesso con frenata pressoché nulla. Per questa ragione è necessario, ogni qualvolta si mette mano all'impianto idraulico, eseguire lo spurgo dell'aria seguendo con cura le norme che indichiamo di seguito :
a) controllare ed eventualmente ripristinare il livello del contenitore del liquido freni impiegando lo stesso prodotto consigliato dalla Casa costruttrice;
b) pulire accuratamente da ogni traccia di fango e di polvere l'estremità del raccordo di spurgo dell'aria posto sulla pinza o sul tamburo, quindi asportare il cappuccio in gomma di protezione;
c) infilare sulla vite di spurgo della pinza o del cilindretto comando ganasce un tubetto in gomma o in plastica, la cui estremità inferiore deve essere immersa in un recipiente trasparente, già riempito in parte di liquido dello stesso tipo impiegato nell'impianto;
d) svitare di qualche giro la vite di spurgo, quindi azionare il pedale del freno abbassandolo rapidamente e lasciandolo ritornare lentamente, tante volte fino a quando non escono più bollicine d'aria dal tubetto in gomma, sempre immerso nel liquido;
e) mantenendo abbassato il pedale del freno, riavvitare la vite di spurgo e togliere il tubetto di gomma.
Pulire l'estremità del raccordo da ogni traccia di liquido e rimettere il cappuccio di protezione. Se è necessario, ripetere l'operazione anche sulle altre ruote ricordandosi ogni volta di rabboccare il serbatoio di alimentazione dell'impianto idraulico. Se lo spurgo dell'aria non è stato eseguito perfettamente si avrà una corsa a vuoto del pedale del freno superiore a quella prescritta (circa 25mm) e si avvertirà con pedale a fondo corsa una elasticità più o meno sensibile, dipendente dalla quantità d'aria presente ancora nell'impianto. Il questo caso, come in tutti i casi di spurgo difficile, è conveniente ripetere l'operazione agendo contemporaneamente su tutte e quattro le viti di spurgo, cioè con quattro tubetti immersi in altrettanti recipienti contenenti una sufficiente quantità di liquido, quindi agire nello stesso modo come indicato in (d) e in (e). Qualche utile consiglio
- Maneggiando il liquido dei freni per gli eventuali rabbocchi, non si dimentichi che questo prodotto è altamente nocivo per la vernice della carrozzeria. Se qualche goccia di liquido per freni dovesse cadere sulla carrozzeria, si deve lavare immediatamente la parte con una spugna impregnata d'acqua;
- dopo la sostituzione dei dischi e/o delle pastiglie dei freni è necessario agire più volte sul pedale del freno in modo da riportare i pistoncini e le pastiglie stesse a contatto con i dischi. In caso contrario le prime due/tre frenate risulteranno assolutamente nulle;
- nel corso della registrazione manuale dei freni a tamburo e del freno di stazionamento, assicurarsi sempre che le ruote girino perfettamente libere;
- se si è costretti a effettuare continui rabbocchi di liquido nel contenitore che alimenta il cilindro maestro (o pompa), è necessario ricercarne subito la causa;
- non montare mai pastiglie nuove su dischi che presentano profonde rigature. Gli inconvenienti: i sintomi, le cause e i rimedi
Sintomi
La frenatura è debole e insufficiente
Cause
a) dischi freno e/o pastiglie sporchi di olio o di liquido dei freni;
b) pastiglie vetrificate;
c) pastiglie o pistoni bloccati;
d) pastiglie nuove non ancora rodate.
Rimedi
a) sgrassare con cura i dichi dei freni e sostituire le pastiglie;
b) carteggiare su un piano le pastiglie oppure sostituirle;
c) revisionare o sostituire le pastiglie;
d) rodare le pastiglie e prevedere spazi di frenata più lunghi. Sintomi
Usura precoce delle pastiglie
Cause
a) condotta di guida errata o eccessivamente sportiva;
b) pistoncini o pastiglie bloccati.
Rimedi
a) modificare il proprio sistema di guida o accettare il fatto;
b) controllare entrambe le pinze e le pastiglie dello stesso asse. Sintomi
La vettura tira da un lato durante la frenata
Cause
a) un disco o un tamburo sono sporchi di olio o di un'altra sostanza untuosa;
b) freni a tamburo male registrati;
c) un cilindretto dei freni è bloccato.
Rimedi
a) pulire con cura il disco o il tamburo e sostituire le pastiglie o le ganasce, eliminare le cause;
b) revisionare il cilindretto. Sintomi
Corsa troppo lunga del pedale prima di avvertire l'entrata in funzione dei freni
Cause
a) eccessivo gioco tra gli elementi frenanti;
b) eccessiva tolleranza della leva di comando della pompa freni.
Rimedi
a) registrare i freni o sostituire le ganasce per eccessiva usura;
b) registrare il gioco tra leva e pompa freni. Sintomi
Il pedale del freno è lungo ed elastico e per frenare occorre premere ripetutamente sul pedale Cause
a) presenza di aria nell'impianto idraulico;
b) pompa maestra difettosa;
c) registri dei freni posteriori a tamburo fuori posto;
d) dispersioni di liquido freni dall'impianto.
Rimedi
a) spurgare l'aria dall'impianto idraulico seguendo le norme indicate in precedenza;
b) revisionare o sostituire la pompa dei freni;
c) registrare i freni;
d) ricercare le eventuali perdite e procedere alla sostituzione delle parti difettose (vedi in modo particolare i cilindretti, i raccordi e la pompa freni). Sintomi
Per frenare occorre esercitare sul pedale uno sforzo eccessivo
Cause
a) pastiglie o ganasce consumate o vetrificate;
b) pistoncini grippati nei loro cilindretti;
c) servofreno malfunzionante o guasto;
d) pastiglie o ganasce non idonee.
Rimedi
a) sostituire le pastiglie o le ganasce;
b) revisionare i cilindretti;
c) controllare il corretto funzionamento della valvola di non ritorno posta sul tubo della depressione, oppure revisionare o sostituire il servofreno;
d) sostituire le pastiglie o le ganasce con altre idonee. Sintomi
I freni rimangono inseriti con pedale di comando a riposo
Cause
a) errato montaggio delle pastiglie o delle ganasce;
b) pistoncino della pompa freni bloccato;
c) cavo del freno a mano indurito o bloccato;
d) molle di richiamo dei ceppi rotte o indebolite;
e) liquido dei freni non idoneo.
Rimedi
a) controllare il montaggio delle pastiglie e delle ganasce;
b) revisionare o sostituire la pompa freni;
c) smontare i cavi del freno a mano e provvedere alla loro sostituzione oppure alla lubrificazione;
d) sostituire le molle di richiamo delle ganasce;
e) sostituire completamente il liquido dei freni con un altro indicato dalla Casa costruttrice. Sintomi
Durante la frenata una sola ruota si blocca strisciando sul pavimento stradale
Cause
a) i ceppi si impuntano;
b) dischi o tamburi rotti o deformati;
c) il disco o il tamburo della ruota del lato opposto è sporco di liquido untuoso (in questo caso non può frenare, quindi si blocca il freno dello stesso asse dove tutto è normale);
Rimedi
a) controllare le molle di richiamo delle ganasce e smussare, con una lima o una raspa, gli spigoli delle guarnizioni di attrito;
b) sostituire i dischi o i tamburi rotti oppure provvedere alla loro rettifica;
c) intervenire sul freno dello stesso asse che non è attivo. Sintomi
I freni fumano, emanano cattivo odore e sono surriscaldati
Cause
a) pistoncini delle pinze o dei cilindretti delle ganasce induriti o bloccati;
b) impiego eccessivo dei freni.
Rimedi
a) revisionare i cilindretti delle pinze o delle ganasce;
b) lasciare raffreddare dischi e tamburi e limitare l'azione sul pedale del freno avvalendosi del freno motore. Sintomi
In frenata con la vettura scarica si avverte il bloccaggio delle ruote posteriori
Cause
a) limitatore di frenata delle ruote posteriori posizionato in modo errato.
Rimedi
a) registrare il limitatore di frenata a seconda del modello e secondo le istruzioni impartite dalla Casa.