Sistema anti bloccaggio
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Il Sistema anti bloccaggio, dall'acronimo inglese ABS (Antilock Braking System) o tedesco (Antiblockiersystem) è un sistema di sicurezza che evita il bloccaggio delle ruote dei veicoli garantendone la guidabilità durante le frenate.
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[modifica] Storia
La nascita dell'ABS viene datata al 1978, anno in cui, prodotto dalla Bosch, venne introdotto sul mercato. In realtà era dall'inizio del XX secolo che l'azienda tedesca sviluppava questo sistema, già nel 1936 a Robert Bosch venne assegnato il brevetto n. 671925 per un ”dispositivo anti-incollaggio freni”. Lo sviluppo dell'ABS elettronico però, che culminò con il suo debutto sulla Mercedes-Benz Classe S nel 1978, iniziò solo nel 1965.
La prima automobile italiana ad essere dotata di questo sistema fu, nel 1984, la Lancia Thema. Da allora lo sviluppo dell'ABS ha portato ad una continua diminuzione del peso e del costo di produzione, permettendo la sua adozione su automobili sempre più piccole ed economiche. Inoltre ad esso sono stati integrati nuovi sistemi di sicurezza come il servofreno, l'EBD (Ripartitore elettronico di frenata), l'ASR (Controllo elettronico della trazione) e l'ESP (Controllo elettronico della stabilità)
[modifica] Funzionamento
1: centralina elettronica
2: pompa idraulica
3: trasduttore di posizione angolare
4: freno.
5: circuito idraulico.
Dalla sua immissione sul mercato fino ad oggi, l'ABS si è evoluto e diversificato, divenendo un sistema complesso e caratterizzato dai vari produttori. Il funzionamento basilare è però, fatte le dovute considerazioni, rimasto lo stesso.
Su ogni ruota del veicolo è posto un Encoder (trasduttore di posizione angolare), formato da un trasduttore e da una ruota fonica, che è costituita da una ruota dentata simile ad un ingranaggio che gira con la ruota del veicolo ed un sensore di prossimità induttivo fisso che rileva il passaggio dei denti di suddetta ruota. La centralina elettronica, contando il numero di denti che passano in una data unità di tempo, calcola la velocità di rotazione della ruota e se rileva che una o più ruote sono bloccate in fase di frenata comanda la pompa idraulica in modo da diminuire la forza di frenata, in pratica esegue la stessa azione che compirebbe il guidatore rilasciando il pedale del freno.
Da notare che l'ABS è un sistema unidirezionale, esso infatti esegue solo un'azione di rilascio dei freni mentre la forza di chiusura di essi deve essere fornita dal guidatore tramite il pedale del freno.
In una frenata di emergenza il guidatore deve premere il pedale il più forte possibile senza preoccuparsi di bloccare le ruote, visto che è la centralina a diminuire tale forza fino al limite di tenuta del veicolo, inoltre è consigliabile che il conducente prema la frizione per ottimizzare la ripartizione della frenata ed evitare che il freno del motore sulle ruote motrici influenzi l'intervento della centralina dell'ABS e degli altri sistemi di controllo. Fondamentale per l'ottimizzazione del funzionamento è la presenza dell'EBD (ripartitore elettronico della frenata), infatti con esso può essere trasferita forza frenante tra un asse e l'altro riuscendo così a sfruttare tutta l'aderenza che le ruote riescono a fornire e che normalmente è assai diversa tra avantreno e retrotreno.
Oggi, come già detto, tale sistema si è evoluto con alcune migliorie, dove si è passati dalle 3 correzioni di frenata al secondo dei primi sistemi alle 15 degli attuali, inoltre i più recenti sistemi sono stati resi bidirezionali riuscendo così a serrare un freno oltre che rilasciarlo, ciò ha permesso un miglioramento delle funzionalità e l'integrazione con altri sistemi di sicurezza come ad esempio la frenata di emergenza assistita. Tale funzione dell'ABS permette di aumentare automaticamente la forza di frenata, diminuendo così lo spazio di arresto del veicolo, nel caso in cui il pedale sia premuto con una velocità e una forza tale da far presagire una situazione di pericolo.
[modifica] Reazioni della vettura
Quando entra in funzione il sistema ABS, oltre all'avvertimento visivo dato da specifiche spie luminose, il conducente avverte dei colpi provenire dal pedale del freno, dovuti all'abbassamento della pressione dell'olio nel circuito frenante. Molti incidenti sono causati da persone che sentendo il pedale vibrare si spaventano e rilasciano il freno, non completando la frenata. Per ovviare al problema alcune auto hanno l’assistente di frenata emergenza, che in caso di brusca inchiodata si occupa di frenare alla massima potenza anche se il conducente non affonda il pedale.
In piena frenata gran parte del carico si trasferisce sull'asse anteriore, il muso si abbassa e la forza verticale sulle ruote aumenta notevolmente: lo sterzo trema o tira di lato ed è necessario tenerlo saldamente con due mani.
[modifica] Benefici
[modifica] Mantenimento della guidabilità
Un veicolo è capace di girare sterzando le ruote grazie alla forza di attrito radente statico che agisce tra esse e l'asfalto. L'attrito radente statico, detto in questo caso anche "aderenza", è presente finché le ruote girino e non scivolino sull'asfalto. L'ABS, dunque, non permettendo il blocco delle ruote in frenata, evita che il veicolo scivoli sull'asfalto, mantenendo così la forza di attrito radente statico agente tra pneumatici e asfalto e quindi la capacità sterzante del veicolo anche in frenate di emergenza.
L'ABS è dunque capace di evitare uscite di strada in caso di frenate in curva e di dare la possibilità al guidatore di evitare eventuali ostacoli durante la frenata di emergenza. In sua assenza, il bloccaggio delle ruote farebbe scivolarle sull'asfalto, facendo decadere la forza di attrito radente statico, il veicolo tenderebbe così a mantenere la direzione precedente al bloccaggio, senza possibilità di intervento del guidatore.
[modifica] Accorciamento spazi di frenata
Un secondo beneficio derivante da un sistema anti bloccaggio delle ruote è l'accorciamento dello spazio necessario per fermare un veicolo in caso di emergenza. Infatti la forza che lo pneumatico può sviluppare al suolo dipende da una grandezza tipicamente chiamata scorrimento (o slip):
dove v(t) è la velocità del veicolo, r(t) è la velocità angolare della ruota ed R il suo raggio.
Il valore massimo non si ottiene per s = 1 (condizione in cui le ruote sono bloccate), dunque la frenata ottima non è quella con ruote bloccate. Il valore per cui la forza di interazione è massima è tipicamente compreso tra 0.1 e 0.3. Il sistema ABS non agisce regolando il valore di scorrimento, ma evita semplicemente il bloccaggio, condizione che - oltre a non garantire una frenata ottima - induce anche un consumo ed un surriscaldamento anomalo degli pneumatici, che durante il bloccaggio sono chiamati a dissipare l'energia del veicolo, compito che tipicamente viene svolto invece dai dischi freno. Esistono comunque dei limiti a questo beneficio; in particolare, in presenza di neve fresca, l'accumulo di neve davanti alle ruote durante le frenate senza ABS permette al veicolo un rallentamento maggiore; inoltre il bordo di entrata dell'impronta, strisciando, pulisce la strada portando ad un aumento dell'attrito sviluppato dal resto dell'impronta. Il miglioramento inoltre non è assoluto: la miglior frenata di un guidatore esperto è leggermente migliore di una frenata dell'ABS. Il sistema però trova la propria efficacia nel ripetere sempre la frenata "quasi ottima", laddove la frenata ottima di un pilota esperto è un evento non costante e spesso casuale (per esempio, su 10 frenate solo una sarà leggermente migliore rispetto all'ABS mentre le altre saranno sensibilmente peggiori).
[modifica] Svantaggi su terreni particolari
L'ABS non ha svantaggi nell'utilizzo su asfalto, sia asciutto che bagnato, rispetto ad un impianto che ne è privo. Ha dei limiti però quando si transita su terreni a scarsa aderenza e non compatti, come fango, neve, terra battuta o simili. Su questi terreni, infatti, si ha una frenata più efficace quando la ruota si blocca, accumulando materiale (fango, neve, terra) davanti ad essa, producendo un effetto di attrito meccanico notevole.
[modifica] Descrizione
L'ABS, in una frenata su fondo a scarsa aderenza non compatto, impedirà il bloccaggio della ruota, allungando, di fatto, gli spazi di frenata e nel caso ci sia un terreno con un fondo con un'aderenza non omogenea (strade con neve solo da una parte o con chiazze di ghiaccio), si può rischiare di perdere la direzionalità del veicolo, portando o no ad un testacoda, questo perché se vengono azionate solo le ruote di un lato della vettura perché sull'altro lato le ruote non hanno aderenza, si ha una coppia di forze che porta alla rotazione del mezzo.
L'ABS, infatti, consente alla vettura di fermarsi sfruttando il massimo dell'aderenza che il terreno è in grado di offrire impedendo al limite il bloccaggio delle ruote (è per questo che, comunque, la frenata su asfalto bagnato è più lunga che non sull'asfalto asciutto, perché l'asfalto bagnato ha minore aderenza) e per questo motivo che con i terreni a scarsa aderenza è sempre buona norma mantenere un'andatura moderata con un'attenzione al di sopra della norma.
I moderni sistemi ABS sono in grado di "interpretare" il tipo di fondo su cui si marcia, tarando l'intervento dell'impianto in funzione dell'aderenza (l'aderenza si può misurare leggendo la tendenza della ruota a slittare al comando dell'acceleratore).
[modifica] Soluzioni
Alcune vetture, soprattutto fuoristrada, consentono di escludere l'ABS: in questo caso si accende una spia sul quadro strumenti che segnala l'assenza del dispositivo.
Nel 2007 è stato posto definitivamente fine a questo problema con l'ABS plus montato per la prima volta sul nuovo Volkswagen Touareg, dove questo sistema, in caso di ghiaia, sabbia e affini, fa si che le ruote si blocchino per un attimo facendo creare davanti a queste un accumulo di materiale (ghiaia per esempio) che quindi aiuta al veicolo ad arrestarsi prima e come risultato gli spazi di frenata sono ridotti fino al 20%.
[modifica] Voci correlate
- ASR o CTS - Controllo della trazione
- EBD - Ripartitore elettronico di frenata
- ESC - Controllo elettronico della stabilità (noto anche come ESP o VDC)
- BAS - Brake Assistant System
[modifica] Collegamenti esterni
- A Test Track Study of Light Vehicle ABS Performance Over a Broad Range of Surfaces and Maneuvers studio della National Highway Traffic Safety Administration sugli spazi di frenata con e senza ABS in differenti situazioni.
