La sicurezza nell'assetto automobilistico

A prima vista questo è solamente un semplice ma bellissimo cerchione automobilistico, purtroppo e per fortuna nasconde almeno cinque dispositivi di sicurezza al giorno d'oggi indispensabili. Iniziando dal servofreno, passando per l'ABS e finendo con l'ESP. In moltissimi casi hanno salvato la vita a numerosi utenti della strada, ma in pochi sanno come funzionano.

La sicurezza non è mai troppa, mai detto fu più vero ed appropriato; specie nel campo dei trasporti. Ovviamente l'auto è uno dei mezzi stradali che offre la più elevata sicurezza passiva, ma nel corso degli anni anche quella dinamica si è adeguata impiegando principalmente l'ABS e dispositivi ad esso collegati. Analizziamo il loro funzionamento nello specifico.




ABS – Antilock Braking System (Sistema Frenante Antibloccaggio)


É senza dubbio il sistema più utilizzato e diffuso, inventato dalla Bosch nel 1978. Questo sistema si avvale di un sensore di velocità angolare posto sul mozzo di ogni ruota, costituito da una ruota fonica (cioè dentata) e da un sensore che rileva il passaggio dei denti attraverso un ingranaggio. Una centralina elettronica dedicata ricava il numero di giri della ruota in una data unità di tempo e, in caso di bloccaggio di una o più ruote, agisce diminuendo la pressione del circuito idraulico; praticamente compiendo la stessa azione che può eseguire il guidatore rilasciando il pedale del freno. Durante la frenata d'emergenza, il guidatore però non deve assolutamente allentare la pressione dal pedale, altrimenti l'azione frenante viene interrotta; infatti è caratteristico il comportamento del dispositivo in azione: il pedale “strattona” verso l'alto appunto perché la pressione del circuito diminuisce. Unitamente ad una continuata azione frenante, il guidatore dovrebbe premere la frizione per evitare che l'azione del freno motore possa falsare le rilevazioni dei sensori alle ruote. Il sistema si è notevolmente evoluto nel tempo, passando dalle tre correzioni della frenata al secondo alle 15 attuali, e spesso si avvale inoltre del supporto di un ripartitore di frenata (EBD) per meglio bilanciare la forza frenante fra gli assi e sfruttare al meglio l'aderenza disponibile. Proprio per la sua capacità di evitare il bloccaggio delle gomme, mantiene pressoché inalterata la direzionabilità del mezzo, ed inoltre contribuisce a diminuire gli spazi di frenata. Tutto questo però produce problemi non indifferenti in caso di terreni che implicano in ogni caso scarsa aderenza, ad esempio su ghiaia, fango e neve; infatti in questi casi delle ruote bloccate contribuiscono ad accumulare materiale davanti gli pneumatici e quindi a creare attrito meccanico; infatti in questi casi la frenata si allunga notevolmente. Per ovviare a questo problema in principio alcuni fuoristrada permettevano l'esclusione del sistema in modo arbitrario, ma più o meno dal 2007 quasi tutte le auto sono dotate di centraline che riescono a rilevare la tendenza delle gomme a pattinare in accelerazione e di conseguenza regolare l'ABS al fondo stradale, bloccando le ruote per qualche istante al fine di accumulare materiale davanti il pneumatico.


EBD – Electronic Brakeforce Distribution (Distribuzione Elettronica della Potenza Frenante)


Su qualsiasi mezzo, in caso di forti decelerazioni, l'asse posteriore tende a perdere carico e quindi contribuisce ad aumentare la propensione delle ruote posteriori a bloccarsi. Questi trasferimenti di carico avvengono anche in curva, e possono portare a dei testa coda; se l'EBD non fosse presente. Questo dispositivo può essere ad attuazione meccanica, tramite un rubinetto che diminuisce meccanicamente la pressione del circuito frenante, oppure ad attuazione elettronica; permettendo di trattare ogni circuito indipendentemente dagli altri. In genere il quoziente di ripartizione è fisso, ma può essere anche manualmente regolabile (ad esempio nella Formula 1, dove le automatizzazioni sono vietate) oppure questa regolazione può avvenire in modo automatico, tramite un meccanismo elettrico o meccanico che regola indipendentemente la massima pressione esercitabile su ogni ruota.


Servofreno


É una pompa che si interpone fra il pedale del freno ed il circuito idraulico stesso, costituiti da una camera stagna messa in comunicazione con il collettore d'aspirazione del motore tramite una valvola, l'aspirazione stessa crea una depressione che permette di azionare il freno. Quando il pedale del freno è in posizione di riposo, la valvola è chiusa ed una molla consente di far ritornare il pistone governato dal pedale in posizione di riposo. Quando si sta frenando invece la valvola si apre e la depressione derivante dall'aspirazione viene impiegata per aiutare la pressione del pedale nello spingere il pistone della pompa. Quando il pedale viene rilasciato invece, la valvola si chiude e contemporaneamente si apre un foro che mette in comunicazione le due camere della pompa annullando la differenza di pressione che permette il funzionamento del servofreno. In parole povere, questo meccanismo funge da “moltiplica”, consentendo al guidatore che lo utilizza di applicare una forza frenante con molto meno sforzo rispetto a vetture sprovviste di questo sistema. Tuttavia questo dispositivo si rivela del tutto inutile a motore spento, visto che viene a mancare la depressione dell'aspirazione e di conseguenza per applicare una forza ai freni bisogna incrementare proporzionalmente la forza al pedale, con conseguenti elevati spazi d'arresto; visto che bisogna anche vincere la pressione del servofreno.


TCS – Traction Control System (Sistema di Controllo della Trazione)


É un sistema a gestione elettronica con l'unico scopo di impedire il pattinamento delle ruote motrici, ideato più o meno nella seconda metà degli anni Ottanta e largamente diffusosi nel decennio successivo che, come l'ABS, utilizza il sistema delle ruote foniche sui mozzi per ottenere dei dati che la centralina ad esso dedicata provvede ad interpretare. In genere può operare agendo sui freni, andando a frenare cioè la ruota che slitta e ridistribuendo la coppia a quella che ha aderenza; senza però andare ad intaccare eventuali pattinamenti in accelerazione: se così fosse infatti, si creerebbero forti differenze di velocità di rotazione fra gli pneumatici, che indurrebbero la vettura a sbandare. Il sistema può inoltre intervenire sull'alimentazione, diminuendo momentaneamente la potenza espressa fino a giungere al livello di coppia massima che la ruota riesce a scaricare a terra senza roteare a vuoto. Più raramente il sistema va ad operare sull'accensione, come avveniva nella Classe 500 del Motomondiale; nel caso in cui fra le due ruote vi fosse un'eccessiva differenza di velocità di rotazione, il dispositivo taglia la corrente alle candele di uno o più cilindri, in maniera totale o parziale. Da alcuni anni questo stratagemma è impiegato su moto stradali di grossa cilindrata per prevenire l'impennata, ma è meno invasivo rispetto al corrispettivo automobilistico.


ESP – Elektronisches StabilitätsProgramm (Controllo Elettronico della Stabilità)


É senza alcun dubbio il sistema più complesso in assoluto, sia per ciò che riguarda i suoi componenti, sia per quel che concerne il suo intervento. Esso infatti si attiva in caso di sbandata, agendo contemporaneamente sul motore e sui freni, riportando l'auto all'assetto migliore. Si compone di quattro sensori di velocità (uno per ruota), un sensore per l'angolo di sterzo, tre accelerometri (uno per asse spaziale) e sfrutta i preesistenti sensori del corpo farfallato e del freno. In caso di sbandata, il sistema provvede a diminuire la coppia generata dal motore ed a frenare sulle ruote in modo da ottenere un movimento opposto a quello della sbandata. Per via di questa sua completezza nell'operare, una vettura che sia dotata di ESP è quasi certamente dotata di tutti i dispositivi elencati fino ad ora, innalzando notevolmente il livello di sicurezza.