I freni delle ruote contribuiscono alla sostenibilità

Jul 31, 2023

FRANCOFORTE, Germania – Continental ha recentemente pubblicato una serie di articoli in tre parti sul suo sito web in cui fornisce la sua visione dei futuri sistemi frenanti. Di seguito è riportata la seconda parte: Sistemi frenanti idraulici per la mobilità del futuro – I freni delle ruote contribuiscono alla sostenibilità.

Articolo uno: Il futuro dei freni – I sistemi frenanti del futuro.

Qualunque sarà l’architettura del sistema frenante del futuro, ogni auto continuerà ad aver bisogno di freni sulle ruote. La necessità di decelerazione, arresto di emergenza, stabilizzazione, gestione dell'arresto e funzionamento in sicurezza rende indispensabili i freni delle ruote. Oltre a ciò, però, i freni devono contribuire a ridurre le emissioni di CO2 e di polveri. L’elettrificazione porterà anche alla rinascita dei freni a tamburo. Le pinze dei freni, d’altro canto, saranno ottimizzate in modo simile per le specifiche condizioni limite dell’elettrificazione e per specifici tipi di veicoli. L'hardware di frenatura è in movimento tanto quanto lo sono il software e l'architettura.

La guida automatizzata (AD) e l’elettrificazione pongono nuove sfide ai freni, così come la necessità di una maggiore sostenibilità e di minori perdite per attrito causate dalla resistenza residua. A lungo termine, l’idraulica potrebbe diventare un optional, a seconda della strategia dei singoli produttori di veicoli. Invece, l’attuazione del freno elettromeccanico offre maggiore libertà nel definire l’architettura del veicolo. Entrambi i tipi fondamentali di freni a ruota, a disco/pinza e a tamburo, offrono potenziale per le esigenze future e questo potenziale può essere sfruttato con l'attuazione idraulica o elettromeccanica. Continental sta sviluppando soluzioni di freni sulle ruote per nuove architetture di veicoli e nuovi requisiti ambientali per i freni.

I freni delle ruote azionati da motori elettrici facilitano il miglioramento. Installati sull'asse posteriore, ad esempio, offrono una soluzione ideale per la frenata rigenerativa, indipendentemente dalla sensibilità del pedale del freno e dalla modulazione della pressione idraulica. Continental sta sviluppando attuatori elettromeccanici sia per pinze che per freni a tamburo: e-caliper ed e-drum. L'"intelligenza" per il controllo del motore di azionamento elettrico può essere integrata nel freno della ruota, il che fa parte di una tendenza futura verso la "disintegrazione" e la distribuzione del sistema frenante.

La polvere generata durante i freni (abrasione di dischi/tamburi e pastiglie/ganasce) rappresenta un'altra sfida per l'industria automobilistica. In futuro, l’obiettivo è ridurre le emissioni di particolato (PM) di questo tipo di polvere al fine di abbassare le emissioni complessive di particelle dei veicoli. Per le pinze, uno degli approcci attuali consiste nell’applicare un rivestimento duro al disco del freno, che riduce l’abrasione. Tuttavia, questa soluzione è costosa poiché il rivestimento è costoso. Tuttavia, le pinze rappresentano una scelta interessante, soprattutto sull'asse anteriore (FA) e per i veicoli con una massa maggiore. Poiché i dischi con pinze dissipano molto bene il calore grazie alla loro struttura aperta, sono perfettamente adatti per fornire una potenza frenante molto elevata per decelerare un veicolo con molta energia cinetica. Ciò si riflette nell'esperienza di Continental nello sviluppo di pinze per dischi con rivestimento duro, che riducono le emissioni di particelle provenienti da questo tipo di freni. Per ridurre anche l'attrito residuo delle ganasce freno, che rimangono a contatto con il disco dopo l'azione frenante, è disponibile un disegno della pinza con un maggiore traferro tra disco e pastiglia, nonché una soluzione per la retrazione attiva delle pastiglie freno .

Il downsizing è un altro percorso di innovazione che Continental sta perseguendo con le pinze. Il potenziale per un ulteriore ridimensionamento è il risultato dell’elettrificazione: in un veicolo elettrico dotato di un sistema Brake-by-Wire come la MK C1 o la futura MK C2, fino all’80% di tutti gli eventi di decelerazione possono essere coperti con la frenata rigenerativa durante uno stile di guida normale. Supponendo che le azioni frenanti vengano avviate costantemente con la frenata rigenerativa, questa percentuale può arrivare fino al 95%. In altre parole, in un veicolo elettrico con una strategia di frenata rigenerativa ottimizzata, i freni delle ruote non vengono quasi mai utilizzati per la decelerazione. Questa modifica può essere utilizzata per ridimensionare le pinze, risparmiando massa sospesa sulle ruote e contribuendo all'efficienza del veicolo. Poiché l’uso poco frequente di una pinza può potenzialmente causare problemi dovuti alla corrosione del disco freno e alle superfici delle pastiglie freno meno aggressive, Continental sta anche preparando soluzioni per mantenere una pinza pienamente operativa nonostante tempi di inattività più lunghi.