Benvenuto in un nuovo articolo del blog a cura del Setup and Telemetry Specialist Massimo Zecchinelli in cui analizzeremo l'ABS su Assetto Corsa Competizione.
- Come funziona
- Il suo utilizzo durante la guida
Faremo in modo che l'ABS diventi uno strumento che ti aiuti nell'esprimere il massimo della tua performance in pista.
Per cui, iniziamo subito con l'approfondimento.
Definizione e Origini dell'ABS
Come ormai risaputo, l'ABS, acronimo di Anti-lock Braking System, è un sistema di sicurezza automobilistica progettato per prevenire il bloccaggio delle ruote durante una frenata d'emergenza.
Tuttavia, come ogni altro dispositivo elettronico, l'ABS è stato sviluppato inizialmente per le corse automobilistiche, per poi essere adottato nelle auto di produzione.
La tecnologia ABS è stata sviluppata per la prima volta negli anni '20 e '30 del secolo scorso per migliorare le prestazioni dei veicoli da competizione e poi, nel corso degli anni, è stata raffinata e ulteriormente sviluppata.
Negli anni '70, l'ABS è stato introdotto nei veicoli di produzione come caratteristica di sicurezza.
La Mercedes-Benz è stata la prima casa automobilistica a introdurre un sistema ABS su un veicolo di serie nel lontano 1978.
L'esperienza acquisita nelle competizioni automobilistiche ha giocato un ruolo chiave nello sviluppo e nel perfezionamento del sistema ABS, contribuendo alla sua adozione su larga scala nei veicoli di uso quotidiano.
Funzionamento dell'ABS
Per comprendere il funzionamento dell'ABS, dobbiamo fare un passo indietro e capire prima i principi della frenata e della sterzata.
Quando si preme il pedale del freno, il liquido presente all'interno del serbatoio dell'impianto frenante viene pompato all'interno del sistema fino ad arrivare alle pinze.
Qui, la pressione esercitata farà premere le pastiglie dei freni contro il disco, andando così a creare attrito che di fatto rallenterà l'auto.
Questo fenomeno innesta lo slittamento tra strada e pneumatici, e il veicolo si ferma a causa di questa frizione.
Quando l'attrito tra dischi e le pastiglie è superiore all'attrito che c'è tra lo pneumatico e l'asfalto, allora avviene il più classico dei bloccaggi.
Passiamo ora ai principi della sterzata.
Questo meccanismo coinvolge due movimenti principali delle ruote: la rotazione attorno al proprio asse ed il movimento lungo la direzione dell'auto.
A causa di questi movimenti, le ruote possiedono due tipi di velocità: traslazionale e rotazionale.
La velocità traslazionale si riferisce al movimento lungo la direzione dell'auto, ovvero alla velocità con cui l'intero pneumatico si muove in avanti o all'indietro.
In altre parole, è la velocità dello pneumatico lungo la sua direzione di movimento senza considerare eventuali rotazioni o movimenti laterali.
La velocità rotazionale invece è la velocità con cui lo pneumatico ruota attorno al proprio asse centrale mentre il veicolo si sta muovendo.
Questa velocità è influenzata tanto dalla velocità traslazionale, che abbiamo appena descritto, che dal raggio dello pneumatico.
In condizioni ideali di rotolamento senza slittamento, le ruote cercano di evitare qualsiasi forma di slittamento sulla superficie stradale.
Il punto chiave è che, nel punto di contatto tra la ruota e la pista, la somma della velocità traslazionale e rotazionale deve essere pari a zero.
Questo significa che, nonostante le due componenti di velocità, il punto di contatto resta fermo rispetto al terreno.
Il tutto è alla base del funzionamento del meccanismo di sterzo: quando si gira il volante, il sistema orienta le ruote in modo che seguano la direzione desiderata.
Poiché, come abbiamo detto, le ruote cercano costantemente di evitare lo slittamento, il movimento avviene attraverso il rotolamento e non lo slittamento, per mantenere stabilità e trazione.
Il principio è fondamentale per comprendere il motivo per cui un veicolo cambia direzione quando giriamo le ruote anteriori.
Consideriamo il seguente scenario ipotetico: supponiamo che, nonostante la rotazione delle ruote, l'auto continui a procedere dritta.
In questa situazione, la velocità di rotolamento delle ruote sarà inclinata, come illustrato, mentre la velocità di traslazione rimane rettilinea.
Se ora sommiamo queste due velocità, è chiaro che la velocità risultante non potrà essere zero, portando quindi a rischio di slittamento delle gomme e, perciò, dell'auto.
La chiave per evitare questo slittamento è allineare anche la velocità di traslazione con la direzione della rotazione delle ruote.
Questo è possibile solo quando l'intero veicolo ruota intorno al centro istantaneo di rotazione, ovvero il punto attorno al quale un veicolo segue una curva.
In altre parole, la necessità di cambiare la direzione della velocità di traslazione per allinearla con la rotazione delle ruote è ciò che fa sì che un veicolo curvi quando le ruote anteriori sono girate.
Questo allineamento consente al veicolo di seguire una traiettoria in curva senza slittare...
...dato che in questo modo la somma delle velocità traslazionali e rotazionali nel punto di contatto di tutti e quattro gli pneumatici sarà pari a zero.
Quello appena esposto è il classico caso in cui si verifica il bloccaggio delle ruote anteriori in frenata.
L'auto, nonostante le ruote girate, tenderà comunque a proseguire in linea retta fino a quando non avrà esaurito la propria velocità.
È uno scenario che si presentava piuttosto di frequente con i vecchi sistemi frenanti convenzionali, quelli cioè non dotati di ABS.
Uno dei quattro pneumatici tendeva sempre a bloccarsi prima degli altri a causa delle condizioni di aderenza continuamente variabili tra i pneumatici stessi e l'asfalto.
Per evitare il bloccaggio delle singole ruote durante la frenata, il pedale non doveva essere premuto in modo costante, ma la frenata doveva assumere la forma di una serie di impulsi causati dalla rapida pressione e rilascio del pedale.
Questa tecnica di premere e rilasciare il pedale del freno è, in ogni caso, soggetta all'errore umano.
Ma un sistema frenante antibloccaggio rileva lo slittamento individuale delle ruote e sovrappone una variazione di pressione nel sistema frenante che contrasta qualsiasi tendenza al bloccaggio della ruota, fornendo la pressione necessaria per decelerare la vettura.
Ora, analizziamo il meccanismo di sterzata al momento della frenata.
A causa della pressione delle pastiglie sul disco del freno, lo pneumatico smette di girare.
E poiché non ruota, non ci sarà nessuna velocità rotazionale mentre l'auto continua a muoversi in avanti.
Lo slittamento dello pneumatico sarà perciò al 100%, ovvero la ruota sarà completamente bloccata.
In questo caso, l'auto non reagirà più agli input di sterzata del pilota e scivolerà in linea retta senza che questi possa tentare alcuna manovra.
Vediamo allora come l'ABS risolve questo problema: il sistema di frenata antibloccaggio dispone di sensori di velocità applicati a tutte le ruote.
Quando questi rilevano che una ruota sta per bloccarsi, un'unità modulatrice rilascia parzialmente la presa della pastiglia sul disco del freno di quella specifica ruota, allentando così la pressione applicata.
In questo modo, le ruote gireranno ad intermittenza durante la fase di frenata.
È possibile vedere immediatamente l'effetto di questa rotazione intermittente degli pneumatici sullo sterzo.
Le ruote avranno infatti una componente di velocità rotazionale, permettendo allo sterzo di funzionare e al pilota di sterzare l'auto anche durante la fase di frenata.
Tuttavia, è importante sottolineare che per ottenere la massima decelerazione del veicolo, una piccola quantità di slittamento tra lo pneumatico e la pista è necessaria.
Anzi, è fondamentale per garantire la migliore interazione tra la superficie esterna della gomma e la superficie stradale, per ottenere la massima forza longitudinale di frenata.
È necessario, quindi, uno slittamento della ruota di circa il 15%.
C'è un conflitto tra un aumento della forza di frenata e una diminuzione della resistenza laterale all'aumentare della percentuale di slittamento dello pneumatico.
Per questo motivo, come compromesso, la maggior parte dei sistemi di antibloccaggio sono progettati per operare entro un intervallo di slittamento delle ruote dall'8% al 30%.
Sebbene possa sembrare superfluo, è bene specificare che anche il migliore dei sistemi ABS non potrà mai andare contro le leggi fisiche e permettere a un pilota di effettuare staccate impossibili e fantascientifiche.
L'ABS, infatti, va sfruttato appieno evitando di abusarne per non incorrere in errori in fase di frenata.
Confronto tra diversi settaggi di ABS
Analizziamo insieme ora tre scenari con tre frenate diverse alla Roggia a Monza.
Frenata decisa senza ABS
Staccata con ABS al massimo
Frenata con ABS impostato correttamente
Confronto con Telemetria
Nel primo caso, come è possibile verificare anche con l'uso della telemetria attraverso i grafici di velocità di rotazione degli pneumatici, dove i picchi negativi indicano un bloccaggio, non utilizzando affatto l'ABS, le ruote anteriori vanno praticamente subito al bloccaggio totale.
Il pilota deve rilasciare e premere di continuo il pedale del freno nel tentativo di ritrovare direzionalità dell'asse anteriore e contestualmente frenare la monoposto.
Nel secondo caso, con un utilizzo massivo ed invasivo dell'ABS impostato al valore massimo, si nota come il disturbo nel grafico sia persistente e costante lungo tutto l'arco della frenata fino al momento dell'inserimento in curva.
Il pilota ha abusato dell'antibloccaggio per rimanere con il pedale del freno al 100% per troppo tempo, perdendo così decimi preziosi.
Infine, nell'ultimo test, dal grafico si nota chiaramente come il pilota, con un valore molto basso di ABS, riesca nello stesso tempo a rallentare la monoposto senza andare mai al bloccaggio, lasciando più liberi gli pneumatici anteriori di ruotare per l'inserimento in curva.
Molti piloti erroneamente sono convinti che l'attivazione in frenata dell'ABS sia un problema o un errore imperdonabile, ma il test appena effettuato dimostra che le cose sono un tantino differenti.
Infatti, la cosa più importante è evitare settaggi eccessivamente alti ed utilizzare invece le corrette tecniche di frenata per fare in modo che l'ABS sia effettivamente un aiuto senza però risultare eccessivamente invasivo.
Pertanto, procedere con una frenata progressiva, ovvero in trail-braking, farà sì che l'ABS si attivi senza lavorare male, come quando invece si continua a frenare al 100% della potenza anche a basse velocità e con lo sterzo girato.
È proprio in quel momento che l'ABS diventa invasivo e controproducente, facendo allungare inesorabilmente la frenata e finendo con il far perdere tempo prezioso in ingresso di curva.
Bene, siamo giunti al termine di quest'articolo.
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