Allora, BIGNO, questa è per te
Volevo chiarire un po’ quello che abbiamo detto ieri circa l’impianto frenante. E per farlo, vi ho fatto un grafico che vi possa aiutare: guardatelo.
Abbiamo detto che, attaccato al pedale, ci sta il puntalino del servofreno; che, a sua volta, è collegato direttamente alla pompa freni. Io schiaccio il pedale dove dove c’è l’appoggio per il piede ma il puntalino che lo collega al servo è più in alto. Quindi, abbaimo detto, “faccio una leva” secondo un certo rapporto di leva (quello che abbiamo definito il rapporto pedale) che altro non è se non il rapporto tra la distanza (dal fulcro del pedale sull’attacco della pedaliera) del punto di applicazione della forza esercitata col piede e la distanza (sempre dal fulcro del pedale sull’attacco della pedaliera) del puntalino. Diciamo che, in genere, per vetture “turistiche” questo rapporto vale intorno a 3 (diciamo tra 2,5 e 3,5/3,7). Tanto per darvi un’idea dell’ordine di grandezza del valore del rapporto pedale…. Quindi, se supponiamo che la nostra macchina ha un rapporto pedale –diciamo- di 3, vuol dire che se applico una forza sul pedale (col piede) di 10 kg, sul puntalino del servo arriverà una forza di 30 kg; e che, se applicando i 10 kg il pedale si abbassa –diciamo- di 10 mm, il puntalino si sposterà di circa 3 mm (precisamente, 3,3 mm!!!!). ok?
Bene. Guardate il grafico.
Ho allestito la mia macchina con la cella di carico sul pedale (per misurare la forza che esercito col piede quando schiaccio il pedale) e con i trasduttori di pressione sulla pompa, sui rami dell’impianto idraulico e sul servofreno per misurare la pressione (o la depressione, dipende se misuro valori assoluti o relativi!!!) che c’è dentro il servo.
Guardate la prima curva, quella ROSSA.
E’ riferita ad un rilievo SENZA DEPRESSIONE nel servo. Cioè, cosa faccio? Semplice. Prendo la mia macchina A MOTORE SPENTO. Scarico la depressione che c’è nel servo (eseguo un certo numero di applicazioni sul pedale del freno fino a quando il pedale non diventa bello duro) e, in queste condizioni, schiaccio il pedale del freno e correlo lo sforzo che applico sul pedale con la pressione che MISURO nella pompa freni. Se la depressione è nulla nel servo, è come se il servo NON CI FOSSE. Mi sembra chiaro che, in queste condizioni (cioè senza SERVO che mi moltiplica la forza applicata), la pressione del liquido dei freni all’interno della pompa freni sarà P = F * Rp / A, dove P è la pressione nella pompa, F la forza esercitata dal mio piede sul pedale (che misuro con la cella di carico), Rp il rapporto pedale e A l’area della pompa (per esempio 7/8 di pollice, le misure delle pompe si danno in pollici, che poi altro non è se non il numerino, in millimetri, che leggete sulle pompe freni: in questo caso, leggereste 22. Ma ci sono anche pompe da 15/16” e da 1”, etc).
Ora, la curva rossa O-A altro non è se non la correlazione tra la forza sul pedale e la pressione in pompa. Fatte le misure, se ho fatto bene i conti (o le misure!!!), dovrei ottenere una corrispondenza tra il calcolo e la misura (a meno dei vari rendimenti, per esempio la deformazione del parafiamma, etc…ma qui facciamo finta di niente). Bene. Tutto questo SENZA servo (cioè a motore spento). Se notate, la curva NON inizia nel punto di intersezione dei 2 assi (nello “zero”), bensì un po’ dopo. Questo perché, essendo presente FISICAMENTE il servofreno, la prima parte dello sforzo pedale (i primi kg che applico col piede sul pedale) vengono “dispersi” per vincere le resistenze interne del servo (la molla di contrasto, etc). per cui, parto un po’ dopo. Questo, se provate, si sente benissimo, perché farete una breve “corsa” a vuoto prima di avvertire una resistenza maggiore. È il tratto 0-O della curva rossa, coincidente con l’asse delle X perché la forza NON si traduce in pressione: la pompa NON riceve ancora l’azione del pedale.
Vediamo adesso l’influenza del SERVO.
Accendo il motore e lascio che la depressione nel servo SI STABILIZZI
Adesso, senza andare troppo nel dettaglio, diciamo che la depressione nel servo DIPENDE da un sacco di condizioni al contorno: regime motore, depressione nel collettore, temperatura del motore (che fa variare il regime motore), condizioni di funzionamento del motore, TIPO di motore (cilindrata, rapporto di compressione, etc) e soprattutto se è BENZINA o DIESEL. I diesel, che non hanno la farfalla, non hanno depressione nel collettore e quindi non possono generare depressione. Si ovvia a questo problema mettendo una pompa apposita che genera la depressione necessaria per il servo (pompa del vuoto). Al giorno d’oggi, coi motori a iniezione diretta, anche molti motori benzina hanno questa pompa del vuoto… vabbè, ma andiamo avanti.
Dopo aver lasciato stabilizzare la depressione nel servo, a motore in moto, ripeto la stessa manovra di prima. Stavolta, seguite la curva VERDE
Dopo la prima parte dello sforzo pedale “spesa” (come nel caso della prova senza depressione) per vincere le forze interne del servo (0-O), che però stavolta sentirò meno perchè avvertirò meno il “muro” di carico successivo perché c’è il servo che mi moltiplica lo sforzo, la pressione in pompa partirà con un gradino (tratto O-B). questo è il JUMP-IN che tanto fa penare il BIGNO e che rappresenta una delle CARATTERISTICHE SPECIFICHE di progetto del SERVO. In pratica, appena tocco il pedale del freno (mi basta solo appoggiare il piede), a causa della presenza del servo (e di come lo si è voluto fare), alla pompa arriva una notevole FORZA (perché il servo è un MOLTIPLICATORE di sforzo) che comporta una notevole PRESSIONE idraulica che si trasmette ai cilindretti delle pinze e, quindi, spingerà forte le pastiglie sul disco. Di conseguenza, otterrò quello che capita al BIGNO: sfioro il freno e sbatto la faccia sul parabrezza. Questo, se il valore di JUMP-IN è troppo alto. In pratica, mi lamento perché non riesco a modulare come voglio le frenate a bassa velocità (parcheggio, città a bassa velocità, agli accostamenti al semaforo, ect). Naturalmente, rispetto al caso in cui NON avevo la depressione nel servo, la corsa che fa il pedale del freno (a pari carico) sarà maggiore (mi sembra ovvio!!).
Ma andiamo avanti. Continuo a premere sul pedale del freno noto che il pedale è notevolmente più “molle” di prima (quando ero senza asservimento) e dalla corsa ben più lunga: è l’effetto della presenza (del funzionamento) del servofreno. Seguo il tratto di curva VERDE B-C. questa curva ha una PENDENZA caratteristica, anche questa VOLUTA e INTENZIONALMENTE scelta in fase di progetto. Questa pendenza è il BOOST RATIO. Più la curva è pendente (coefficiente angolare della curva è maggiore) meno sforzo mi serve per generare pressione in pompa (per frenare), cioè più “molle” mi sembrerà il pedale. E’ chiaro che c’è un limite a tutto, ma diciamo che pendenze crescenti tendono ad andare verso una modulabilità del pedale (della frenata) in corsa pedale, che è la condizione tipica delle vetture tranquille (da famiglia, utilitarie, berline senza velleità sportive, etc); anche se la stessa modulabilità in corsa dipende dalla pendenza (curva troppo ripida ==> peggioramento della modulabilità). Invece, un BOOST RATIO basso è tipico delle vetture sportive (dove modulo la frenata gestendo il carico pedale, non la corsa). Quando arrivo nel punto C, andando avanti a schiacciare il pedale, mi accorgo che lo sforzo che devo esercitare sul pedale per far crescere la pressione nell’impianto (= poter frenare di più) non è più come poco prima, ma è maggiore. Sono arrivato al punto di SATURAZIONE del servofreno. Ossia, il servofreno ha esaurito la sua funzione. Da questo punto in avanti, è come se il sevofreno non ci fosse più. Infatti, se guardate cosa succede dopo, vedete che il tratto che va da C a E è PARALLELO alla curva ROSSA O-A. il punto C è chiamato, in gergo, KNEE POINT perché ha la forma di un ginocchio. È chiaro che, in generale, in una macchina fatta bene, il punto di ginocchio deve essere “diluito” (deve sentirsi poco). È altrettanto chiaro che, in una macchina sportiva, è meglio se l’angolo del ginocchio è molto ampio (angolo il più possibile ottuso): questo significa che ho un BOOST RATIO non molto alto (che mi serve per avere buona modulabilità in carico) e che non avverto troppo la saturazione del servo (sempre per avere un buon feeling con freno quando vado forte).
Sulle amcchine normali, diciamo che è buona cosa avere un Knee point sopra i 70/80 bar almeno: questo per evitare eccessivi sforzi al pedale a guidatori non professionisti.
Bene: e le curve tratteggiate? Semplice: altro non sono che la curva VERDE continua che si sposta IN FUNZIONE del livello di depressione nel servofreno. Cioè, se per qualche motivo, ha più depressione, la curva traslerà verso l’alto (O-H e via così verso Knee point più alti); altrimenti, se ho poca depressione, la curva traslerà verso il basso (O-H’ etc).
Vale però la pena di notare che, in ogni caso, il BOOST RATIO non cambia (pendenza); e che, invece, Jump-in e Knee point si sposteranno di conseguenza. In pratica, guardando la curva, se con la depressione ottimale (“a disegno”, cioè curva VERDE continua), per avere 80 bar di pressione in pompa, devo applicare 15 Kg, lo stesso risultato è ottenibile, nel caso in cui avessi più depressione nell’impianto, con uno sforzo di soli 8-11 Kg (curve tratteggiate sopra la verde continua); mentre se, per qualche motivo (motore freddo con minimo accelerato per warm-up), ho meno depressione, devo applicare uno sforzo maggiore (18 Kg).
Ghe semm?