Cerchio di Kamm - ipsia monza 2013

Principi base dei
sistemi frenanti
Toyota Motor Italia S.p.A.
Fondamenti
Cosa accade in frenata?
Toyota Motor Italia S.p.A.
Fondamenti
Cosa accade in curva?
Toyota Motor Italia S.p.A.
Accelerazione/decelerazione
(marcia in rettilineo)
Accelerazione
F=mxa
TRC
Zona di
stabilità
ABS
F=mxa
Decelerazione
Toyota Motor Italia S.p.A.
Limite Fisico
F = m x a < l x m x g
Accelerazione laterale (marcia in curva)
Accelerazione
F=mxa
Limite Fisico
TRC
Curva
VSC
Zona di
stabilità
F = m x v2/r < l x m x g
VSC
ABS
F=mxa
Decelerazione
Toyota Motor Italia S.p.A.
Curva
Fc = m x v2/r
Riferimenti
Slittamento:
– S=(vV-vW)/ vV
– Dove:
• S=Slittamento
• vV=velocità veicolo
• vW=velocità ruote
Decelerazione:
– a=(v1-v2)/t
– Dove:
•
•
•
•
a=decelerazione
v1=velocità iniziale
v2=velocità finale
t=tempo impiegato per
passare da v1 a v2
Toyota Motor Italia S.p.A.
Coefficiente d’attrito (marcia in rettilineo)
Instabile
Coefficente di attrito in frenata b
Stabile
Intervallo di slittamento
tollerato dall’ABS
Forza frenante:
Asfalto asciutto
Fb= b.m.g
Slip = 10÷30%  Fb = max.
Asfalto bagnato
Slip =
v vehicle – v wheel .
100%
v vehicle
Ghiaccio
0
10 20 30
Rotolamento
40
60
80
Rapporto di slittamento (%)
Toyota Motor Italia S.p.A.
100
Bloccaggio
Coefficiente di attrito (longitudinale)
 max
Slittamento critico
Coefficiente d’attrito
1,0
0,5
-40%
s
Attrito di
rotolamento
Attrito di slittamento
Slittamento di scorrimento
Fs = s.m.g
0
0
Slittamento di
deformazione
Fr = r.m.g
Toyota Motor Italia S.p.A.
20
40
60
80
Slittamento longitudinale
100
Coefficiente d’attrito (marcia in curva)
Intervallo di slittamento
tollerato dall’ABS
Coefficiente d’attrito in curva s
Coefficente di attrito in frenata b
Forza di aderanza laterale:
Fs= s.m.g
Slip* = 0%
 s = max.
 Fs = max.
Slip* = 100%  s = 0
 Fs = 0
Asfalto asciutto
*riferito allo slittamento
longitudinale
Asfalto bagnato
Ghiaccio
0
20
40
60
80
100
Rapporto di slittamento (%)
Toyota Motor Italia S.p.A.
Cerchio di Kamm
Direzione di marcia teorica
Fmax= maxxmxg
max al 20% dello slittamento
Toyota Motor Italia S.p.A.
Fmax
FS (forza laterale)
FB (forza fenante)
Massima trazione o
massima forza frenante
Limite di
aderenza del
pneumatico
FR (forza risultante)
Cerchio di Kamm
Direzione di marcia teorica
Fd max, Fb max ≠ Fs max
Toyota Motor Italia S.p.A.
Fmax
FS (forza laterale)
FB (forza fenante)
Massima trazione o
massima forza frenante
Limite di
aderenza del
pneumatico
FR (forza risultante)
Max forza di
aderenza laterale
Cerchio di Kamm
Dal momento che la forza laterale (FS), la forza frenate
(FB) e la trazione sono diverse, il cerchio di Kamm
diventa un’ellisse.
Es. dati:
–
–
–
–
–
–
m=1500kg
(massa veicolo)
=0,2
(coefficiente d’attrito)
r=100m
(raggio di curvatura)
FB=2300N
(forza frenante)
k1=10%
(massimo slittamento longitudinale)
Angolo di deriva?
Toyota Motor Italia S.p.A.
Cerchio di Kamm
Soluzione:
– Fmax= m x g x  x k
(in direzione longitudinale)
• = 1500 x 9,81 x 0,2 x 1=2.943N
– FS = m x v2/r
• = 1500 x (40/3,6)2/100=1851N
– L’angolo di deriva ricavato dal diagramma successivo è di
56°
Toyota Motor Italia S.p.A.
Circle of Kamm
Forza traente
Fd (N)
 (°): angolo di deriva
3000
 Deriva
Curva
Sx
1000
Fs
1000
2000
2300
3000
Toyota Motor Italia S.p.A.
Fb (N)
Forza laterale
Fs (N)
Fb
3000
3 4 56 7
1
2
Forza frenante
2
1
1851
2000
0
1000
Forza longitudinale (N)
2000
Slip  
3
5
Forza risultante Fr
7
10
Brake slip  (%)
vvehicle  vwheel
 100%
vvehicle
Distanza di arresto
Toyota Motor Italia S.p.A.
Distanza di arresto (2)
Toyota Motor Italia S.p.A.
Sistemi frenanti
Pompa freni
– Tipo Lockheed, tipo Portless
– Servo freno idraulico
Sistemi di ripartizione della forza frenate
– Valvola “P”, valvola LSPV
– EBD: Sistema di distribuzione elettronica della forza
frenante (Electronic Brake force Distribution)
Toyota Motor Italia S.p.A.
Pompa freni – Tipo Lockheed
Toyota Motor Italia S.p.A.
Pompa freni – Tipo Lockheed
Toyota Motor Italia S.p.A.
Pompa freni – Tipo Lockheed
Pedale dei freni rilasciato:
Il liquido freni scorre nella vaschetta attraverso la porta di compensazione
La porta di compensazione assorbe anche eventuali cambiamenti di volume del
liquido freni dovuti a variazioni di temperatura
Toyota Motor Italia S.p.A.
Pompa freni – Tipo Lockheed
Toyota Motor Italia S.p.A.
Pompa freni – Tipo Portless
Toyota Motor Italia S.p.A.
Pompa freni – Tipo Portless
Toyota Motor Italia S.p.A.
Servo-freno idraulico
Toyota Motor Italia S.p.A.
Servo-freno idraulico
Funzionamento
Toyota Motor Italia S.p.A.
Servo-freno idraulico
Aumento della pressione (bassa pressione)
Toyota Motor Italia S.p.A.
Servo-freno idraulico
Aumento della pressione (alta pressione)
Toyota Motor Italia S.p.A.
Servo-freno idraulico
Mantenimento della pressione
Toyota Motor Italia S.p.A.
Servo-freno idraulico
Riduzione della pressione
Toyota Motor Italia S.p.A.
Servo-freno idraulico
Nessuna pressurizzazione
Toyota Motor Italia S.p.A.
Servo-freno idraulico
Toyota Motor Italia S.p.A.
Valvola di ripartizione
Tipo: proporzionale
Toyota Motor Italia S.p.A.
Valvola di ripartizione
Valvola tipo P
Toyota Motor Italia S.p.A.
Valvola di ripartizione
Valvola tipo LSP
Toyota Motor Italia S.p.A.
Electronic Brake-force Distribution
Il ripartitore elettronico della forza frenante (EBD) è un
software che sostituisce la valvola “P” e garantisce:
– Maggior precisione (la pressione varia come la curva
caratteristica ideale)
– Adattamento alle diverse condizioni di carico del veicolo
– Ripartizione della forza frenante tra destra e sinistra
Toyota Motor Italia S.p.A.
Assistenza
Liquido DOT 4
Secco
Umido
Castrol LMA DOT4
230°C
155°C
ATE super blue racing
280°C
200°C
ATE typ 2000
280°C
200°C
Motul racing 600
307°C
216°C
Castrol SRF
310°C
270°C
Secco: quantità d’acqua < al 3%
Umido: quantità d’acqua > del 3%
Toyota Motor Italia S.p.A.
Grazie
Toyota Motor Italia S.p.A.