La frenata di panico su ghiaccio o pavimentazione bagnata è uno scenario da incubo. Il tuo piede preme il pedale, le gomme si bloccano e stai scivolando impotente verso qualunque ostacolo si trovi davanti. I sistemi di frenatura antibloccaggio (ABS) eliminano gran parte di quel terrore. I dati sono crudi: anche i conducenti di auto da corsa professionisti non riescono a fermare i loro veicoli più velocemente di quanto possa fare un pendolare medio con l’ABS inserito. Senza di esso, stai combattendo la fisica a mani nude.
Questo articolo chiude una serie in sei parti sulla meccanica della frenata. Stiamo esaminando il perché, il cosa e il come dell’ABS. Tratteremo anche le diverse configurazioni presenti nei veicoli moderni e le specifiche modalità di guasto che possono lasciarti incagliato o peggio.
Anatomia di un sistema ABS
Fondamentalmente, l’ABS serve a prevenire il bloccaggio delle ruote. Quando una ruota smette di girare mentre l’auto è ancora in movimento, la trazione viene persa completamente. Il pneumatico slitta. Sterzare diventa impossibile. L’ABS mantiene le ruote sul punto di bloccarsi ma consente loro di continuare a ruotare. Ciò mantiene l’attrito statico, che è superiore all’attrito cinetico. Ottieni potere frenante. Mantieni il controllo dello sterzo.
Il sistema si basa su tre componenti principali che lavorano in tandem:
- Sensori di velocità delle ruote: monitorano la rotazione di ciascuna ruota. Rilevano se una ruota rallenta significativamente più velocemente delle altre.
- Modulo di controllo: Il cervello dell’operazione. Elabora i dati del sensore e determina se una ruota sta per bloccarsi.
- Modulatore idraulico: Conosciuto anche come pompa ABS. Contiene valvole e una pompa che possono aumentare, diminuire o mantenere rapidamente la pressione dei freni sulle singole ruote.
Quando i sensori rilevano una velocità di decelerazione che indica un blocco imminente, il modulo segnala al modulatore. Il modulatore rilascia la pressione per una frazione di secondo. Ciò consente alla ruota di girare nuovamente. Quindi, riapplica la pressione. Questo ciclo avviene più volte al secondo. Lo senti come una sensazione pulsante nel pedale del freno. Non si tratta di un malfunzionamento. È il sistema che funziona esattamente come progettato.
Perché l’ABS non è negoziabile
La ragione principale dell’ABS è la stabilità. Le ruote bloccate trasformano un’auto in una slitta. Il controllo direzionale svanisce. L’ABS mantiene gli pneumatici nella zona di attrito statico. Ciò significa che puoi sterzare frenando bruscamente. In una manovra di evitamento di emergenza, questa distinzione salva la vita.
Esiste un malinteso comune secondo cui l’ABS riduce sempre lo spazio di arresto. Su pavimentazione asciutta, questo è spesso vero. Su superfici sconnesse come ghiaia o neve alta, le ruote bloccate a volte possono affondare e fermare l’auto più velocemente dell’ABS. Tuttavia, il compromesso vale comunque la pena. Perdi la capacità di sterzare con le ruote bloccate. Con l’ABS mantieni il controllo direzionale. Nel mondo reale, evitare la collisione è spesso più efficace che ridurre di qualche metro lo spazio di frenata.
Tipi comuni di configurazioni ABS
Non tutte le configurazioni dell’ABS sono uguali. La configurazione dipende dalle dimensioni, dal peso e dall’uso previsto del veicolo.
ABS a quattro canali
Questo è lo standard per la maggior parte delle autovetture moderne. Ogni ruota ha il proprio sensore di velocità e il proprio canale idraulico nel modulatore. Ciò consente il controllo indipendente di ciascuna ruota. Fornisce il massimo livello di stabilità e controllo dello sterzo.
ABS a tre canali
Trovato in molti camion e SUV più vecchi. Ogni ruota anteriore ha la sua
La premessa è la fisica di base. Una ruota che slitta crea meno trazione di una che rotola. Conosci la sensazione. Scivolando sul ghiaccio, le gomme perdono aderenza perché la zona di contatto scivola sulla superficie invece di morderla. I freni antibloccaggio (ABS) impediscono il bloccaggio degli pneumatici. Questo ti dà due distinti vantaggi. Ti fermi più brevemente. Puoi ancora sterzare.
Ogni configurazione dell’ABS si basa su quattro componenti principali.
- Sensori di velocità
- Pompa
- Valvole
- Controllore
Sensori di velocità
Il sistema deve sapere quando una ruota sta per smettere di girare. I sensori di velocità situati su ciascuna ruota (o talvolta nel differenziale) trasmettono questi dati all’auto.
Valvole
Ciascuna linea dei freni controllata dall’ABS è dotata di una valvola. Molti di questi hanno tre posizioni.
La posizione uno è aperta. La pressione del liquido dei freni dal cilindro principale scorre direttamente alla pinza.
Posiziona due blocchi sulla linea. Ciò isola il freno da ulteriori aumenti di pressione se si preme il pedale.
La posizione tre rilascia la pressione dalla pinza.
Pompa
Quando la valvola rilascia pressione, il fluido deve andare da qualche parte e tornare indietro. La pompa ripristina la pressione nella linea.
Controllore
Questo è il computer. Controlla i sensori di velocità e aziona le valvole.
ABS al lavoro
Gli algoritmi di controllo variano. Vedremo una versione più semplice.
Il controller monitora costantemente la velocità della ruota. Cerca decelerazioni anomale. Una ruota sul punto di bloccarsi decelera rapidamente. Lasciata sola, una ruota bloccata smette di girare in meno di un secondo. Un’auto che si ferma da 60 mph (96,6 kmh) potrebbe impiegare cinque secondi. La ruota si fermerebbe molto più velocemente dell’auto.
Il controller riconosce questa decelerazione impossibile. Riduce la pressione su quel freno. Aspetta l’accelerazione. Poi aumenta nuovamente la pressione fino al ritorno della decelerazione. Lo fa prima che la velocità degli pneumatici cambi in modo significativo. Il pneumatico rallenta alla stessa velocità dell’auto. I freni rimangono vicini al punto di bloccaggio. Ciò fornisce la massima potenza frenante.
Sentirai una pulsazione nel pedale quando l’ABS si attiva. Le valvole si aprono e si chiudono rapidamente. Alcuni sistemi eseguono cicli fino a 15 volte al secondo.
Tipi di freni antibloccaggio
Gli schemi ABS differiscono in base al tipo di freno. Li classifichiamo per canali e sensori.
ABS a quattro canali e quattro sensori
Questa è la configurazione migliore. Ogni ruota ha il proprio sensore e la propria valvola. Il controller monitora ciascuna ruota individualmente. Ogni pneumatico raggiunge la massima forza frenante.
ABS a tre canali e tre sensori
Comune sui camioncini con ABS a quattro ruote. Le ruote anteriori sono dotate di sensori e valvole individuali. Le ruote posteriori condividono una valvola e un sensore. Il sensore posteriore si trova nell’asse.
Le ruote anteriori hanno il controllo individuale. Entrambi possono raggiungere la massima frenata. Le ruote posteriori vengono monitorate insieme. L’ABS si attiva solo quando entrambi iniziano a bloccarsi. Una ruota posteriore potrebbe bloccarsi durante una sosta. Ciò riduce l’efficacia complessiva del freno.
ABS a un canale e un sensore
Trovato solo sui camioncini con ABS sulla ruota posteriore. Una valvola controlla entrambe le ruote posteriori. Un sensore si trova nell’asse posteriore.
Funziona come l’estremità posteriore del sistema a tre canali. Le ruote posteriori vengono monitorate insieme. L’ABS si attiva quando entrambi iniziano a bloccarsi. Una ruota potrebbe comunque bloccarsi. L’efficacia diminuisce.
Puoi individuare facilmente questa configurazione. Cerca un’unica linea del freno con un raccordo a T che vada su entrambe le ruote posteriori. Trova il sensore vicino al differenziale sull’alloggiamento dell’asse posteriore.
Il mito del pompaggio e come utilizzare effettivamente l’ABS
Smetti di pompare i freni. Se la tua auto è dotata di freni antibloccaggio, premere il pedale con uno staccato ritmico non è solo inutile; è pericoloso. Questa tecnica era lo standard per i veicoli senza ABS e consentiva ai conducenti di modulare manualmente la pressione dei freni per mantenere le ruote in rotazione e mantenere il controllo dello sterzo. Ma l’hardware ABS svolge questo lavoro automaticamente. Quando si preme il pedale in un’auto dotata di ABS, si interrompe la capacità del sistema di modulare la pressione, estendendo di fatto lo spazio di arresto.
Ecco come gestire un arresto di panico con l’ABS. Premere con forza il pedale. Tienilo lì. Non mollare. Non pompare. Non rilasciare.
Sentirai una pulsazione o una vibrazione violenta attraverso il pedale del freno. Potrebbe sembrare che il sistema stia fallendo o che i freni si afferrino e si rilascino rapidamente. Questo è normale. È il modulatore idraulico che lavora ad alta frequenza per evitare il bloccaggio delle ruote. Se allenti la pressione perché sei spaventato, perdi il beneficio del sistema. Devi avere fiducia che la macchina svolga il lavoro mantenendo applicata la massima pressione.
I freni antibloccaggio prevengono effettivamente gli incidenti?
Esiste un enorme divario tra le prestazioni tecniche e i risultati in termini di sicurezza nel mondo reale. I freni antibloccaggio migliorano decisamente il controllo del veicolo. Mantengono gli pneumatici al limite della trazione, consentendo al conducente di sterzare durante le frenate brusche. Forniscono la distanza di arresto più breve su superfici scivolose come asfalto bagnato o neve.
Ma fermano gli incidenti? I dati suggeriscono che la risposta è complicata.
L’Istituto assicurativo per la sicurezza stradale (IIHS) ha condotto studi approfonditi per determinare se l’ABS riduce gli incidenti mortali. I loro risultati erano crudi. Uno studio del 1996 ha dimostrato che i veicoli dotati di ABS non avevano complessivamente meno probabilità di essere coinvolti in incidenti mortali rispetto a quelli senza. In effetti, i dati indicavano una tendenza inquietante: mentre gli occupanti di altre auto in caso di collisione erano più sicuri, gli occupanti dei veicoli dotati di ABS avevano maggiori probabilità di morire in incidenti con un solo veicolo.
Pensaci. L’auto è più sicura per i pedoni e per i conducenti di altre auto, ma il conducente a bordo corre un rischio maggiore. Perché?
La speculazione si è scatenata. Una teoria è l’errore del conducente. Le persone non sanno come usare l’ABS. Pompano i freni quando dovrebbero premerli. Rilasciano la pressione quando il pedale pulsa, aspettandosi un malfunzionamento. Un’altra teoria è l’adattamento comportamentale. Poiché l’ABS consente di sterzare durante una frenata di panico, i conducenti potrebbero sentirsi incoraggiati a prendere le curve a velocità più elevate o a ritardare la frenata fino all’ultimo secondo, supponendo che l’auto li salverà. Il risultato è spesso quello di scappare fuori strada e colpire un albero o ribaltarsi.
Dati più recenti suggeriscono che il tasso di incidenti per le auto con ABS sta migliorando, probabilmente man mano che i conducenti si abituano maggiormente alla tecnologia e i sistemi moderni diventano più raffinati. Ma dagli ultimi studi importanti non esistono prove conclusive che l’ABS migliori la sicurezza generale del conducente. Migliora il controllo. Non salva necessariamente vite umane.
Schema del freno antibloccaggio
Mettere insieme i pezzi
Il diagramma qui sopra non si limita a mostrarti dove si trova il metallo nel tuo veicolo. Collega i punti tra la meccanica ravvicinata e l’effettivo posizionamento dell’hardware sul telaio. Stai vedendo il quadro completo di come il sistema si integra.
Domande frequenti sui freni ABS
Come si ripristinano l’ABS e la luce dei freni?
Esiste un modo manuale per cancellare il codice se hai a che fare con un problema tecnico. Scollegare il cavo positivo della batteria. Tieni premuto il pedale del freno mentre l’impianto elettrico dell’auto scarica la carica residua. Una volta interrotta l’alimentazione, è possibile sostituire il sensore ABS. Ricollegare il cavo. La luce dovrebbe schiarirsi.
Cosa significa la spia dell’ABS quando si accende?
Non è un suggerimento. È un avvertimento che il sistema frenante antibloccaggio non funziona. La tua auto potrebbe non fermarsi immediatamente in caso di arresto di panico. Fidati della luce.
Quali sono i sintomi di un sensore ABS difettoso?
Guarda il cruscotto. Se la luce lampeggia continuamente, il sistema ha problemi. Noterai anche che l’auto non si ferma in un attimo quando premi forte i freni. Le ruote si bloccano. Il computer non coglie il segnale.
Come funziona un sistema ABS?
È un sistema efficace che regola la tua auto durante le situazioni di frenata brusca. Ogni ruota ha un sensore di velocità separato. Quando una ruota sta per bloccarsi, il sensore comunica al computer. Il sistema quindi aziona immediatamente i freni. Arresta l’auto mantenendo la trazione.
Quali sono i componenti di un sistema ABS?
Quattro parti integranti lo fanno funzionare. I sensori di velocità monitorano la rotazione. Una pompa crea pressione idraulica. Un responsabile del trattamento tratta i dati. Le valvole dirigono la pressione verso le ruote corrette.
Molte altre informazioni
Articoli correlati su HowStuffWorks
-
Come funzionano i freni
-
Come funzionano i freni a tamburo
-
Come funzionano i freni a disco
-
Come funzionano i servofreni
