Freni e spazi di frenata: discussione generale

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?
 

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am78_ud":k0mru7wf ha detto:
non c'era un errore addirittura di qualche metro?
C'e' un errore di qualche metro (non ricordo quanti), ma se l'errore fosse sempre lo stesso, andrebbe benissimo per questi scopi.
Il fatto e' che l'errore non e' costante ma varia, appunto di 20Cm al minuto (se non ricordo male, e' passato troppo tempo da quando si lavorava anche per i militari).
 
molto interessante, e spiegato in modo comprensibile.
grazie.
tanto per curiosità, a che pressioni si arriva (sulla pinza) con una frenata decisa?
ossia, quanto "spinge" al massimo la pompa del servo?
altra domanda: quindi, non c'è nessuna regolazione sulla depressione?
è legata ai giri motore etc? parlo di depressore esterno come nei diesel (pompa sull'albero)?
nessuna valvola di regolazione?
 
Quindi quello che mi rompe le scatole e' la pressione che il servofreno genera sull'impianto non appena viene chiamato in gioco.
EDIT: ovviamente avevo scritto una belinata, riformulo.
Se voglio un servofreno che mi faccia fare meno sforzo devo alzare la curva.
Se alzo la curva ma tengo il jump-in basso (quindi aumento l'inclinazione), avro' una buona modulabilita' alle basse velocita', una buona modulabilita' in corsa, una buona assistenza (poco sforzo sul pedale).
Cosa mi spinge ad avere un jump-in elevato?
Forse e' piu' facile alzare tutta la curva (ad esempio aumentando il diametro del polmone) che non lavorare sui dimensionamenti dell'elastomero e delle valvole interne?



Vado a riguardarmi come e' fatto il servofreno, forse ho un dubbio, ma forse no.

EDIT: ci sono andato: chi aveva postato quei disegni (qui sul forum) aveva descritto il jump-in in maniera errata (aveva detto che in fase iniziale il puntalino spinge subito contro la pompa prima che si abbia assistenza) e non quadrava. Ora quadra.

:grazie)
 
am78_ud":i3fxj04b ha detto:
molto interessante, e spiegato in modo comprensibile.
grazie.
tanto per curiosità, a che pressioni si arriva (sulla pinza) con una frenata decisa?
ossia, quanto "spinge" al massimo la pompa del servo?
altra domanda: quindi, non c'è nessuna regolazione sulla depressione?
è legata ai giri motore etc? parlo di depressore esterno come nei diesel (pompa sull'albero)?
nessuna valvola di regolazione?

dipende
dipende da che tipo di frenata fai. da come usi il pedale. dalle condizioni stradali
se fai una frenata progressiva, diciamo che sull epinze arrivano circa 80 bar (poi, interviene l'ABS che modula la pressione in funzione dell'aderenza). ma i chili sul pedale sono relativamente bassi (c'è il servo), diciamo sui 20/25. magari anche meno
se fai una frenata di panic stop, un guidatore professionista arriva mettere sul pedale anche 150-170 Kg. in pompa, dovresti dirmelo tu: usi il rapporto pedale...
comunque diciamo che stai a circa 250 bar
però sulla pinza arriva MOLTO meno, perchè sta funzionando l'ABS. arriva la pressione che serve. diciamo, nell'ordine delle decine di bar (40/50) o giù di lì.
in queste condizioni, la pompa non comunica con le pinze perchè sta funzionando l'ABS
questo per le pinze anteriori
dietro, c'è l'EBD che taglia pressione quando serve
diciamo che si va da circa 20 a 50 bar di una frenata progressiva...in linea di massima, eh...sono valori moooolto spannometrici, perchè ogni auto ha i suoi, e poi dipende da un sacco di variabili
per le frenate in panic stop, con intervento ABS, vale quanto già detto prima, con la considerazione che, stante il trasferimento di carico, avrò scorrimenti percentuali maggiori quindi dovrò tagliare pressione mooolto di più

poi, per fare prove particolari, si può andare anche più su coi carichi

io, per esempio, per fare una prova particolare, sono arrivato a sparare (e mantenere, che è più difficile) sul pedale anche 260 Kg (tuuto dimostrabile e registrato).
però l'ABS stava ciclando, quindi non arrivava tutto sulle pinze...

i valri che ti ho detto sono ottenibili da guidatori professionisti.
diciamo che un guidatore normale, dalle nostre parti, difficilmente supera la trentina di Kg (anzi, è già tanto)
e anche nelle frenate di panic stop, non è che picchia troppo sul pedale (e, soprattutto, non MANTIENE la pressione). tant'è che sono stati inventati sistemi come l'HBA o il BAS
 
Gia che ci siamo, ci racconti come mai con il servofreno (o con l'ABS? non ho fatto prove per discriminare le 2 cose) se tengo a lungo una forte pressione sul pedale questo si abbassa?
 
Azz ho visto che hai scritto prima che io modificassi il mio messaggio... spero che tu non ti sia accorto che avevo scritto una cosa a rovescio! :asd)
 
bigno72":8wm64kyd ha detto:
Quindi quello che mi rompe le scatole e' la pressione che il servofreno genera sull'impianto non appena viene chiamato in gioco.
EDIT: ovviamente avevo scritto una belinata, riformulo.
Se voglio un servofreno che mi faccia fare meno sforzo devo alzare la curva.
Se alzo la curva ma tengo il jump-in basso (quindi aumento l'inclinazione), avro' una buona modulabilita' alle basse velocita', una buona modulabilita' in corsa, una buona assistenza (poco sforzo sul pedale).
Cosa mi spinge ad avere un jump-in elevato?
Forse e' piu' facile alzare tutta la curva (ad esempio aumentando il diametro del polmone) che non lavorare sui dimensionamenti dell'elastomero e delle valvole interne?



Vado a riguardarmi come e' fatto il servofreno, forse ho un dubbio, ma forse no.

EDIT: ci sono andato: chi aveva postato quei disegni (qui sul forum) aveva descritto il jump-in in maniera errata (aveva detto che in fase iniziale il puntalino spinge subito contro la pompa prima che si abbia assistenza) e non quadrava. Ora quadra.

:grazie)

in teoria, puoi fare la pendenza che vuoi (BOOST RATIO) e accoppialra al Jump-in che vuoi. il ginocchio che vuoi, etc
in pratica non è proprio così, però puoi ottenere dei buoni compromessi
attento:
forse non ho capito io cosa vuoi dire, ma: se alzi troppo la curva, peggiori la modulabilità.
comunque, ci sono molte ragioni per avere un jump-in alto. per esempio, se voglio dare l'impressione che la macchina abbia freni potenti...
la rottura di coglioni a bassa velocità del jump-in alto può tradursi, a media/alta velocità in una sensazione di maggiore prontezza al pedale....magari, poi, vedi che a tutta 'sta prontezza non corrisponde una reale efficienza durante lo sviluppo successivo della frenata; ma per intanto, serve a darti una "buona" sensazione...
personalmente, anche a me (e non solo a me) non piacciono le macchine con tanto jump-in. e poi, mi piacciono i pedali modulabili in carico, non in corsa. ma non è che posso fare la macchina per me ....se fosse così, mi farei una 2 posti, senza tante minkiate, senza lazacristalli elettrici e vaccate varie, coi carburatori, senza ABS (e magari senza servo) ma con freni grossi.....insomma, impossibile

mi ricordo che, quando è uscita la prima 156, gran parte del lamentato era proprio dovuta all'eccessivo jump-in. la gente si lamentava dell'eccessiva prontezza.
solo in seguito è stato corretto...
 
bigno72":1e323782 ha detto:
Gia che ci siamo, ci racconti come mai con il servofreno (o con l'ABS? non ho fatto prove per discriminare le 2 cose) se tengo a lungo una forte pressione sul pedale questo si abbassa?

col motore IN MOTO?
non te lo dico: sono sicuro che lo sai!

prova se lo fa anche col motore SPENTO.... :lol:
 
alfistavero":30a02hai ha detto:
dipende
dipende da che tipo di frenata fai. da come usi il pedale. dalle condizioni stradali
se fai una frenata progressiva, diciamo che sull epinze arrivano circa 80 bar (poi, interviene l'ABS che modula la pressione in funzione dell'aderenza). ma i chili sul pedale sono relativamente bassi (c'è il servo), diciamo sui 20/25. magari anche meno
se fai una frenata di panic stop, un guidatore professionista arriva mettere sul pedale anche 150-170 Kg. in pompa, dovresti dirmelo tu: usi il rapporto pedale...
comunque diciamo che stai a circa 250 bar
grazie.
non pensavo si raggiungessero queste pressioni di linea dalla pompa.
sono le pressioni che usiamo noi sul lavoro per sollevare carichi di decine o centinaia di tonnellate (ovviamente con cilindri mooolto più grandi :) ).
anche 50 bar sulle pinze cmq non sono pochi, poi chiaro c'è l'abs che taglia.

Forse ti è sfuggita la richiesta: come mai non si fa una regolazione sulla depressione in modo da renderla più o meno costante (quando c'è un depressore esterno intendo)
 
alfistavero":3kakbh6p ha detto:
diciamo che un guidatore normale, dalle nostre parti, difficilmente supera la trentina di Kg (anzi, è già tanto)
e anche nelle frenate di panic stop, non è che picchia troppo sul pedale (e, soprattutto, non MANTIENE la pressione). tant'è che sono stati inventati sistemi come l'HBA o il BAS
A quanto ho letto tali sistemi mantengono sotto controllo sia la pressione dell'olio dei freni, che la rapidità con cui essa varia: personalmente non mi sono trovato bene con alcune vetture che ne erano dotate, dato che, in alcune frenate, il citato sistema incrementava la pressione dell'olio alle pinze, facendo decelerare l'auto molto più di quanto volessi (si trattava di una volvo v70 d5 del 2003).

Avrei, a questo punto, un quesito. Sulle auto che montano i citati sistemi (BAS o SBA), questo ha per caso reso meno "rilevante" la messa a punto di alcune delle caratteristiche viste prima (ad esempio il fatto che il "passaggio" per il knee point sia, o meno "progressivo"), in particolare su vetture non sportive?
 
Tutto chiaro as usual.
alfistavero":1226p4b8 ha detto:
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.
Ma i guidatori normali (o utonti) si accorgono della saturazione del servofreno???

p.s. prima che passi qualche matematico da queste parti... mi sa che nel metodo 1 quella che usi non è una interpolazione ma una regressione, di cui R^2 è il coefficiente di correlazione quadratico... scusa ma almeno una minxiata provo a trovarla, se no bastoni sempre tu!!!
 
alfistavero":wytrylqj ha detto:
col motore IN MOTO?
non te lo dico: sono sicuro che lo sai!
Allora, a motore acceso appena premo il pedale metto la parte posteriore del diaframma a pressione atmosferica, che spinge il diaframma (che poi e' parte del pistone del servofreno) in avanti e quindi spinge (attraverso l'elastomero) la pompa.
Poi il puntalino arriva a sua volta a premere contro l'elastomero e si arriva ad una posizione di equilibrio (parte posteriore del diaframma chiusa sia rispetto alla pressione atmosferica che alla depressione). Ma se premo molto forte tengo aperti i passaggi per la pressione atmosferica, percio' il diaframma continua a spingere in avanti.
Ma a un certo punto avro' compresso tutto quello che c'e' da comprimere: pastiglie, elastomero, qualche parte deformabile.... se il pedale continua a scendere che cosa sta succedendo?

Ipotesi 1: l'elastomero in realta' e' molto duro da comprimere e lo sto lentamente comprimendo, e la piccola variazione diventa avvertibile a causa del rapporto pedale.

Ipotesi 2: grazie al servofreno la pressione che genero e' tale da superare il limite di tenuta della pompa che quindi si sposta in avanti.


In questo preciso momento il jump-in mi ha chiarito come mai a polmone scarico il pedale oltre che duro resti anche alto: normalmente e' il jump-in che sposta un po' il diaframma/pistone non appena tocco il pedale, anche se a me sembra di non effettuare alcuna forza, dopodiche' il puntalino va ad appoggiarsi.
A polmone scarico il puntalino appoggia subito perche' il diaframma/pistone e' rimasto in posizione di riposo.
 
am78_ud":3uiwkw9a ha detto:
.........
Forse ti è sfuggita la richiesta: come mai non si fa una regolazione sulla depressione in modo da renderla più o meno costante (quando c'è un depressore esterno intendo)

in realtà, si fa: si fa gestendo i minimi motore o il funzionamento delle pompe del vuoto (elettriche) e di quell emeccaniche.
ma la si fa nel senso che si cerca di non andare al di sotto (o al di sopra, dipende da come misuri nel servo....insomma, avvicinarsi alla pressione esterna atmosferica, indice di assenza di depressione nel servo) di certi valori minimi, in modo da garantire sempre una sufficiente servo assistenza.
 
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