Apri il cofano. Guarda dal lato del conducente, nascosto vicino al firewall. Eccolo. Un contenitore nero e rotondo. Questo è il tuo servofreno. È l’eroe non celebrato che rende facile fermarsi.
Non te lo perdi finché non fallisce. Quindi, il pedale sembra sollevare un masso.
La storia spiega perché questa parte esiste. Decenni fa, le automobili funzionavano con freni a tamburo. Quei sistemi più vecchi avevano un vantaggio meccanico intrinseco. Hanno offerto il proprio aiuto. Non avevi bisogno di ulteriore aiuto. Potresti premere e fermarti.
Oggi è diverso. I freni a disco governano le ruote anteriori. Si fermano meglio. Tengono meglio il calore. Ma non hanno quella leva naturale. Senza la servoassistenza, guidare un’auto moderna sarebbe un evento atletico. Te ne andresti con le gambe stanche e i polpacci doloranti.
Il booster colma questa lacuna. Moltiplica la pressione del tuo piede. Trasforma una pressione delicata in un arresto deciso.
Il servofreno è il contenitore rotondo nero situato nella parte posteriore del vano motore sul lato conducente dell’auto.
Perché è importante adesso? Perché gli standard di sicurezza sono più alti. Gli spazi di arresto sono più brevi. Ma la fisica dei freni a disco non è cambiata. Hanno ancora bisogno di aiuto.
Considera l’alternativa. Nessun supporto per il vuoto. Nessun motore elettrico. Solo muscoli umani contro pistoni metallici. Dovresti premere con centinaia di libbre di forza. Non è guidare. Questo è il sollevamento pesi.
Il servofreno risolve questo problema. È semplice. È efficace. È necessario.
Alla tua macchina non importa se lo noti. Funziona e basta. Fino a quando non è così. Quindi impari esattamente cosa fa.
All’interno del contenitore nero
Premi il pedale. L’auto rallenta. Ma chi fa effettivamente il lavoro pesante? Non sono solo i muscoli delle gambe. È il servofreno. O, come preferisce chiamarlo l’industria, il booster a vuoto.
Questo contenitore nero nel vano motore sta facendo il lavoro sporco. Prende la forza relativamente debole del tuo piede e la amplifica. Molto. Senza di esso, fermare un veicolo moderno richiederebbe gambe d’acciaio e molta sudorazione. Stiamo parlando di centinaia di chili di pressione generati da qualcosa che non puoi nemmeno vedere o sentire direttamente.
Quel qualcosa è il vuoto.
Come il vuoto ti rende più forte
Il motore crea il vuoto come sottoprodotto del processo di combustione. Quando i pistoni si abbassano durante la corsa di aspirazione, aspirano aria nei cilindri. Ciò crea un’area di bassa pressione nel collettore di aspirazione. Il servofreno si inserisce in questo sistema.
È un concetto semplice.
- Una fonte di vuoto (solitamente il collettore di aspirazione) si collega a un lato del booster.
- L’altro lato viene scaricato nell’atmosfera.
- Nel mezzo si trova un diaframma.
Quando non si preme il pedale del freno, il vuoto viene applicato su entrambi i lati del diaframma. La pressione è uguale. Non viene generata alcuna forza. Il sistema è neutrale.
Premere il pedale.
Si apre una valvola. L’aria atmosferica inonda un lato del diaframma. L’altro lato rimane sotto vuoto. Ora hai un differenziale di pressione. La pressione più elevata spinge il diaframma. Questo movimento viene trasferito all’asta della pompa freno.
L’asta di spinta colpisce il cilindro principale. Il cilindro principale crea pressione idraulica. Quella pressione viaggia attraverso le linee fino alle pinze o ai cilindri delle ruote. Le pastiglie si fissano sui rotori. I pattini del tamburo premono contro i tamburi.
L’auto si ferma.
Tutto questo avviene in millisecondi. E si basa interamente su quel vuoto nascosto.
Perché ne hai bisogno
Pensa a guidare un’auto senza servoassistenza. Una vecchia auto degli anni 50 aveva spesso dei booster deboli o inesistenti. Fermarsi a velocità autostradale richiedeva la forza bruta. Spingeresti con tutto ciò che avevi. Ti tremerebbero le gambe.
Auto moderne? Tocchi il pedale. Il computer (e l’aspirapolvere) fanno il resto. Il booster moltiplica il tuo input per un fattore compreso tra circa 4:1 e 5:1. Alcune configurazioni ad alte prestazioni vanno più in alto. Ecco perché una pressione delicata si traduce in un arresto brusco.
Ma ecco il problema. Dipende dal motore.
Se il motore si spegne, si perde il vuoto. Il pedale diventa duro. Hai ancora i freni, ma devi premere il pedale per generare manualmente una pressione idraulica sufficiente. È possibile fermarsi. Non è facile. E non è per i deboli di cuore.
Il diaframma e le valvole
All’interno del contenitore, le cose sono strette. Hai un grande diaframma di gomma diviso in due camere. Una camera è collegata al collettore di aspirazione tramite un tubo. L’altra è la camera del potere.
C’è anche una molla di ritorno. Questa molla spinge il diaframma nella sua posizione di riposo quando sollevi il piede dal pedale. Garantisce inoltre che la valvola si chiuda correttamente.
La valvola stessa è il cervello dell’operazione. È una semplice valvola a bobina o a pistone.
L’anatomia dell’assist
È solo un contenitore di metallo. Sembra ingannevolmente semplice. All’interno, però, c’è un amplificatore di vuoto che fa gli straordinari. Un diaframma divide la camera. Un’asta centrale perfora proprio nel mezzo. Collegare il collegamento del pedale a un’estremità. Agganciare il pistone della pompa freno all’altro.
La logica della valvola è brutale ma efficace. Premi il pedale. La valvola si apre. Il vuoto tira su un lato del diaframma. La pressione atmosferica spinge sull’altro. Ottieni muscoli senza sudare.
Ma il sistema non consiste solo nell’applicare la forza. Si tratta di mantenerlo. O perderlo.
Il lavoro della valvola di ritegno
Inserisci la valvola di ritegno. Piccolo componente in ottone o plastica. Avvitato nel tubo che va al collettore di aspirazione. Il suo lavoro è binario. Solo andata.
Quando il motore funziona. Il vuoto fluisce dentro. La valvola lo trattiene lì. Mantenere l’assistenza alla frenata carica. Chiudi il gas. Il vuoto rimane intrappolato. Ottieni uno o due arresti bruschi anche se il motore si spegne.
Se la valvola si guasta? Stretta. Niente. O un pedale spugnoso che affonda nel pavimento. Ecco perché lo ispezioni durante la manutenzione ordinaria. Un sibilo sotto il cofano di solito significa che è saltato. Oppure il tubo è rotto.
Perché è importante
Non pensi a queste parti finché non si rompono. Allora sei sul marciapiede. Ciglio della strada. Piede premuto. Pedale fermo. Nessun aiuto. Nessun assist. Solo collegamento meccanico. E molta ansia.
Il moltiplicatore di vuoto moltiplica i tuoi sforzi. La valvola di ritegno lo preserva. Insieme rendono facile fermarsi. Separarli? Sei tornato ai secoli bui. Letteralmente. Prima dei servofreni. Prima degli spostamenti facili. Prima di guidare con sicurezza in autostrada.
Quindi controlla la valvola. Ascolta il sibilo. Assicurarsi che il contenitore sia solido. Perché quando hai bisogno di quell’assistenza. Non farai domande. Ti servirà solo per funzionare.
Guarda quella valvola di ritegno. È un cancello a senso unico per l’aria. Il suo unico compito è far uscire l’aria dal booster di vuoto ma impedirne il ritorno. Perché è importante? Perché se il tuo motore si spegne o un tubo di aspirazione si rompe, hai comunque bisogno di freni. La valvola di ritegno intrappola il vuoto all’interno in modo da poter effettuare diverse fermate prima che il booster finisca il vapore. Rimanere senza benzina in autostrada è già abbastanza spaventoso senza perdere anche la pressione idraulica.
Come funziona realmente il Booster
Il design è semplice. Elegante, addirittura. Ha bisogno di una fonte di vuoto per funzionare. I motori a benzina lo forniscono in modo naturale. Il collettore di aspirazione estrae l’aria dalle camere di combustione, creando un vuoto parziale nel plenum. Collega un tubo al punto giusto e potrai letteralmente aspirare l’aria dal contenitore.
I motori diesel sono diversi. Non limitano l’aspirazione allo stesso modo, quindi non producono quel vuoto naturale. I veicoli diesel necessitano di una pompa a vuoto separata solo per mantenere l’assistenza ai freni.
Quando si preme il pedale, un’asta spinge attraverso il servofreno e nel cilindro principale. Il motore mantiene entrambi i lati del diaframma sotto vuoto parziale. Premi il pedale e l’asta apre una valvola. L’aria entra da un lato del booster mentre l’altro lato rimane sigillato dal vuoto.
La pressione aumenta da quel lato. Il diaframma si muove. Spinge l’asta più forte. Il pistone della pompa freno riceve una spinta. All’improvviso, quel pedale leggero sembra avere dei muscoli dietro.
Rilasciare il pedale. La valvola chiude l’aria esterna. Riapre il percorso del vuoto. Entrambi i lati del diaframma si equalizzano. Il sistema si ripristina.
Il servofreno amplifica lo sforzo del pedale utilizzando la depressione del motore per muovere un diaframma che spinge il pistone della pompa freno.
Questo meccanismo consente diverse frenate anche se il motore si spegne, facendo affidamento sul vuoto immagazzinato preservato dalla valvola di ritegno. È una rete di sicurezza meccanica avvolta in un semplice sistema di pressione dell’aria.
Schema del servofreno
Rimetti insieme i componenti e otterrai un sistema di servofreno funzionale. Il diagramma all’inizio di questa serie mostra da vicino la meccanica interna. Mappa anche dove si trovano queste parti sotto il cofano o vicino al pedale.
Guarda come il booster si collega al cilindro principale. Notare la linea del vuoto che va al motore. Questa configurazione crea l’assistenza che rende leggero l’arresto di una macchina da due tonnellate. Senza di esso, dovresti lottare con il pedale per ogni centimetro di decelerazione.
Anche la posizione conta. Nella maggior parte delle auto, il gruppo si trova sul firewall. Premi il pedale. Il booster moltiplica quella forza. Il cilindro principale spinge il fluido attraverso le linee. Le pinze si bloccano. Questa è tutta la storia in pochi passi.
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