La Frenata

          In situazioni normali l’azione frenante non e‘ difficile. Si toglie il piede dall’acceleratore. Nel caso si scala una marcia per sfruttare meglio l'effetto frenante del motore, poi si modula la pressione sul pedale del freno fino all'arresto del veicolo. Diversamente una frenata d’emergenza di fronte ad un ostacolo improvviso, magari su un fondo reso viscido dalla pioggia o dal fango, può rivelarsi un problema molto serio. La massima efficienza frenante si ottiene quando tutte le ruote sono frenate senza bloccarsi (altrimenti alla forza frenante si sostituisce la forza di attrito radente, mediamente inferiore del 25%), cioè quando la forza frenante eguaglia il limite di aderenza senza superarlo.

La distanza di arresto DA è la somma di due distinte distanze:

DR : distanza percorsa dal veicolo durante il tempo di reazione psico—tecnico

DF : distanza percorsa dal veicolo durante la frenata vera e propria

DA=DR+DF

La distanza di reazione dipende dalla velocità del veicolo, dai riflessi del conducente (attenzione, stato psicofisico) e dalla rapidità di azione dell’impianto frenante.

La distanza di frenata dipende in primo luogo dell’aderenza e dal quadrato della velocità.

           Esiste una relazione fra massa dell'autovettura e spazio di frenata? Vediamo di capire le grandezze in gioco nella purtroppo ben comune situazione di una frenata di emergenza. Innanzitutto bisogna capire che la macchina e‘ un corpo in movimento e come tale e‘ dotato di una certa energia cinetica. Questa energia sarà tanto maggiore quanto e‘ maggiore la massa dell’autoveicolo e la sua velocità. L’energia cinetica EC si può valutare tramite la semplice formula riportata in qualsiasi libro di fisica:

EC = 1/2 M * V(2)

In cui M e‘ la massa del veicolo e V e‘ la sua velocità. in definitiva una macchina in moto a una determinata velocità e‘ un sistema altamente energetico, e affinchè essa ritorni in una situazione di quiete (Velocità nulla) è necessario che tutta questa energia venga in qualche modo dissipata, cioe‘ trasformata in un’altra forma di energia.

L’energia cinetica di un autoveicolo può essere trasformata e dissipata in diversi modi:

1. Rilasciando il pedale dell’acceleratore. La macchina decelererà fino a fermarsi a causa dell‘attrito dei vari organi meccanici e dell'aria sul corpo vettura. L'energia cinetica dell‘autoveicolo verrà quindi dissipata progressivamente fino ad annullarsi quando la macchina sarà ferma.
2. Azionando l’impianto frenante. in questo caso l’energia cinetica dell'autoveicolo verrà progressivamente trasformata in calore nell’attrito pinza-disco del freno.
3. Percorrendo una strada in salita. Trasformando l’Ec in energia potenziale.
4. Impattando contro una superficie. L’energia cinetica verrà convertita in energia di deformazione dell'autoveicolo.

          Esaminiamo il caso di una frenata di' emergenza: l’energia cinetica viene dissipata dall’impianto frenante che andando a rallentare (e al limite a bloccare) le ruote agendo sui dischi, cederà ad essi una quota di energia cinetica aumentandone la temperatura. il rallentamento della velocità di rotazione della ruota, d’altra parte, genererà una forza frenante grazie all’attrito tra pneumatico e asfalto. Ed e‘ proprio questa forza che materialmente andrà a fermare l’autoveicolo. Ma questa forza frenante può essere grande a piacere? Ovviamente no. Il suo limite e‘ l'aderenza A del pneumatico che è data, come e‘ noto, dalla formula:

A = u * P

In cui u e‘ il coefficiente di attrito e P e‘ il peso dell’autoveicolo ripartito sul pneumatico. il peso dell'autoveicolo è proporzionale alla sua massa M (tramite l’accelerazione di gravita‘ 9) quindi potremo scrivere:

A = u * M * g

Quindi A è l’aderenza massima del pneumatico sull’asfalto ed e‘ quindi anche la forza limite generabile dall’impianto frenante (nel senso che oltre tale forza l’impianto andrà direttamente a bloccare la ruota peggiorando le condizioni di frenata). Ipotizzando che l’impianto frenante sia sufficientemente potente da esplicare tale forza, l’energia di frenata E si potrà semplicemente calcolare tramite la formula:

E =u * m * g * S

in cui S rappresenta lo spazio di arresto dell‘autoveicolo.

Se vogliamo quindi calcolare lo spazio di arresto di' un autoveicolo dovremo eguagliare l’energia cinetica @ l’energia di frenata, cioè:

1/2 * M * V2 = u * m * g * S quindi: S = V2 / 2ug

ln condizioni ottimali, cioè disponendo di un impianto frenante sempre in grado di esplicare forze frenanti al limite del bloccaggio delle ruote, lo spazio di arresto non dipende dalla massa dell’autoveicolo. infatti all’aumentare della massa aumenta si l‘energia cinetica che dovremo andare ad abbattere con la frenata, ma aumenta anche l’aderenza dei pneumatici e quindi la forza frenante che è la nostra “arma” contro tale grandezza. in definitiva i due effetti si vanno a compensare e gli spazi di arresto non cambiano di' molto.

          La situazione cambia se l’impianto frenante e‘ di potenza limitata. Infatti non e‘ detto che il nostro impianto sia in grado di esplicare la forza frenante limite. in particolare la forza frenante che il nostro impianto e‘ in grado di esplicare ha un limite; quindi andando ad aumentare la massa dell’autoveicolo (passeggeri, bagagli, etc.) oltre un certo limite pur continuando ad aumentare la forza massima frenante teorica possibile (sempre pari a p*m*g) il nostro impianto non sara‘ piu‘ in grado di garantirla. in conseguenza di ciò, gli spazi di' arresto si andranno ad allungare e inizieranno a dipendere dalla massa secondo la formula:

S = M * V2 / 2F max

In cui Fmax rappresenta la massima forza frenante erogabile dall’impianto. Ma in definitiva. nelle automobili moderne, gli spazi di' arresto aumentano o no con la massa? il che equivale a chiedersi: le potenze degli impianti frenanti sono o no sufficienti a garantire spazi di arresto contenuti anche in caso di macchina carica?

          Prendiamo come esempio una berlina di costruzione 2005. il peso della vettura in ordine di' marcia con il solo conducente e‘ circa 2100Kg che sale a circa 2700Kg a pieno carico. L’incremento della massa della macchina fra minimo e massimo carico e‘ quindi del 285%. L’incremento percentuale e in metri dello spazio di arresto e‘ riportato nella tabella 2. 

A fronte di un incremento della massa di circa il 30% l'incremento degli spazi di arresto risulta essere ingegneristicamente trascurabile. Andando ad analizzare gli spazi di arresto di altre tipologie di modelli in produzione si ottengono analoghi risultati. L’escursione del pedale del treno, con auto a pieno carico, sarà certamente diversa. Questo comporta un tempo maggiore di azione della forza frenante. Il limite e‘ ovviamente il buon senso: disporre il carico omogeneamente all’interno dell’autovettura e non superare i limiti di carico specificati nel libretto.

Frenata modulata.

          In una situazione di frenata normale, prima di una curva, si dovra‘ eseguire sempre una tipologia di frenata regressiva con modulazione, composta da 2 fasi.

• 1° fase energica: cosi da rallentare l’autovettura secondo le esigenze e diminuire il tempo di reazione dell’impianto.
• 2° fase modulata: alleggerire la pressione sul pedale del freno, accompagnando l’operazione da eventuali scalate di marce, mantenendo il carico sull’asse anteriore.

          Buona regola e‘ accompagnare la manovra di scalata con il tacco punta, ovvero durante la fase di modulazione di frenata, mentre la frizione e‘ ancora abbassata, dare una lieve accelerata in modo da avvicinare i giri motore a quelli che si avranno con il disinnesto frizione. Questa operazione ci permette una maggior fluidità di guida e un maggior comfort durante la fase di rallentamento, oltre al diminuire i rischi di un bloccaggio delle ruote di trazione durante una scalata brusca.

          Scalare le marce e non usare il pedale del freno, usando solo il motore, e‘ una manovra obsoleta, non efficace e talvolta anche pericolosa. Le auto moderne, hanno impianti frenanti ben dimensionati, con caratteristiche eccellenti sia in efficienza che in durata. Il freno motore delle auto moderne al contrario, non ha più le stesse caratteristiche delle autovetture del decennio precedente. Abituiamoci ad usare i freni in modo corretto, sono l’unico mezzo per fermare o rallentare la nostra auto. La scalata serve quasi esclusivamente per avere la marcia giusta durante la percorrenza e in uscita.

          Frenare, non vuol dire andare piano ma significa saper guidare bene.

L’intervento della frenata e‘ indispensabile per utilizzare Ì trasferimenti dinamici dei carichi a nostro vantaggio.

La frenata di emergenza: chiamata anche Panic Stop.

          Quando si effettua? La frenata di emergenza si effettua, quando lo spazio fra la nostra auto e un ostacolo improvviso e‘ così breve da non permettere al conducente di effettuare una frenata modulata unita ad una scalata, ovvero il guidatore dovrà effettuare una frenata molto violenta, cercando di evitare l’urto.

          In una condizione del genere, la cosa più importante e‘ avere molta freddezza e mantenere il completo controllo dell’autoveicolo riuscendo ad evitare l’eventuale ostacolo. Qualunque autoveicolo stiamo guidando, con o senza sistema ABS, antibloccaggio delle ruote in frenata, il guidatore dovrà mantenere le 2 mani sul volante, per cercare di essere il più veloce e il più reattivo possibile.

Senza ABS.

          Una frenata di emergenza senza ABS e‘ un’operazione difficile, che prevede una preparazione adeguata, unita ad esercizio. Nel momento in cui la frenata sarà così brusca da bloccare le ruote, l’autovettura non avrà più direzionalità.

          Come dovrò comportarmi nel caso dovessi evitare un ostacolo? Nel momento in cui percepisco un ostacolo improvviso vengo colto da panico, la prima reazione e‘ quella di spingere con forza sul pedale del freno. Corretto. Ma attenzione, dovremmo contemporaneamente spingere il pedale della frizione, per annullare la spinta del motore che sarà ancora alto di giri e contrasterà l’efficacia della frenata, oltre che rischiare di spegnerlo, perdendo l’utilizzo del sistema di idroguida o servosterzo.

          Quindi: si frena a fondo in modo energico, si spinge contemporaneamente la frizione, e nel momento in cui si deve sterzare per evitare l’ostacolo, mantenendo sempre le 2 mani sul volante, si continua a spingere la frizione, ma si rilascia il pedale del freno, in modo che le ruote anteriori riprendono a ruotare, quindi avranno nuovamente direzionalità. Una volta evitato l’ostacolo, con l’auto allineata e la frizione ancora premuta, bisognerà frenare nuovamente in modo energico. Importante è rivolgere lo sguardo nella direzione verso la quale si vuole andare, questo piccolo accorgimento, faciliterà l’operazione. Avremo così evitato l’ostacolo. effettuato una frenata nel minor spazio possibile, motore ancora acceso, quindi potremo spostare immediatamente la nostra auto. 

Con ABS.           Con il sistema ABS, e‘ certamente più semplice evitare un ostacolo. in una frenata energica le ruote non tenderanno al bloccaggio, continueranno a rotolare e quindi a garantire la direzionalità dell’asse anteriore: e‘ allora possibile sterzare mentre si continua ad effettuare un' energica spinta sul pedale del freno.

          Come devo comportarmi? Anche in questo caso, nel momento in cui percepisco un ostacolo improvviso vengo colto da panico, la prima reazione e‘ quella di spingere con forza sul pedale del freno, corretto. Ma attenzione, dovremmo contemporaneamente spingere il pedale della frizione, per annullare la spinta del motore che sarà ancora alto di giri e contrasterà l’efficacia della frenata.

          Quindi: Si frena a fondo in modo energico, si spinge contemporaneamente la frizione, e nel momento in cui si deve sterzare per evitare l’ostacolo, mantenendo sempre le 2 mani sul volante, si continua a spingere la frizione e si aumenta la pressione sul pedale del freno, fin tanto che l’auto non sara‘ ferma.

          Importante: Nel momento in cui il sistema ABS entra in funzione, si percepiscono delle vibrazioni sotto il pedale del freno. Niente paura: il sistema sta lavorando, quindi aumentare la pressione sul pedale e‘ fondamentale, e‘ lui a lavorare per noi! Non diminuire mai la pressione sul pedale del freno in una condizione di emergenza, nel momento in cui il pedale trasmette le cosiddette vibrazioni. importante, anche in questo caso, e‘ rivolgere lo sguardo nella direzione verso la quale si vuole andare, questo piccolo accorgimento, faciliterà l’operazione.