Acceleratore, pedale del freno o della frizione elettronico - questi sono i vantaggi

08/26/2020

Tutti conoscono il classico cavo Bowden. Inserito in una guaina flessibile e resistente alla pressione o in un filo piatto e rivestito da uno strato di plastica impermeabile, un filo d'acciaio serve a trasmettere la forza meccanica. I cavi Bowden vengono solitamente utilizzati per controllare la valvola a farfalla tramite il pedale dell'acceleratore o per azionare il dispositivo di disinnesto tramite il pedale della frizione.

Il cavo Bowden trasmette le forze di trazione e viene riportato meccanicamente nella posizione originale da una molla di ritorno. Un sistema semplice ma vulnerabile. I componenti meccanici sono sempre soggetti ad una certa usura, devono essere lubrificati e protetti dagli influssi ambientali.

Inoltre, la precisione di posizionamento non è esatta, il cavo Bowden (ma anche un tirante) può attorcigliarsi, usurarsi sfregando contro i componenti del veicolo e il nucleo centrale si allunga con il tempo. I sistemi idraulici sono comuni nei sistemi frenanti, ad esempio per accumulare la pressione di frenatura direttamente attraverso il pedale del freno e distribuirla attraverso il servofreno. Tuttavia, le soluzioni con cavo Bowden sono ancora in uso per i sistemi di frenatura ausiliari manuali come il freno di stazionamento.

X by wire

Nei veicoli moderni, l'industria automobilistica rinuncia già parzialmente al cavo Bowden, alla tiranteria o alla trasmissione idraulica della- potenza quando si aziona l'acceleratore, il freno o il pedale della frizione. La parola magica è "X-by-Wire", che nei nostri esempi non significa altro che l'attuazione elettronica o elettroidraulica del desiderio del conducente attraverso i pedali.

 

La pedaliera viene disaccoppiata meccanicamente dalla periferia del sistema. Un sensore di distanza (sensore di spostamento del pedale) determina l'esatta posizione del pedale e trasmette le informazioni alla corrispondente centralina. Speciali attuatori assicurano che le informazioni ai pedali vengano convertite in comando attraverso i corrispondenti componenti del sistema.

 

Inoltre, l'approccio X-by-wire consente l'integrazione di numerose informazioni aggiuntive provenienti da altre centraline, ad esempio per ridurre il regime del motore in determinate situazioni di guida, avviare la frenata, o disinnestare, e innestare la frizione a seconda delle necessità. Possono essere implementati numerosi sistemi di assistenza come l'assistente alla frenata d'emergenza o il cruise control adattivo o diverse distribuzioni del carico per i veicoli ibridi.

Il classico cavo Bowden: l'anima in acciaio (1) scorre all'interno di una guaina (2) in plastica (qui nella foto) o in un filo piatto. Inoltre, un rivestimento in plastica (3) protegge dalle influenze ambientali. Figura: Georg Blenk, Krafthand Medien.

L'acceleratore elettronico (gas-by-wire)

La posizione dell'acceleratore elettronico varia a seconda delle preferenze del conducente. Per dirla senza mezzi termini, il conducente accelera. Il sensore del pedale dell'acceleratore è il cuore dell'acceleratore elettronico. Trasmette le informazioni sul carico alla centralina del motore. Serve al sistema di gestione del motore diesel come variabile di controllo principale per il calcolo della quantità di iniezione di base, della pressione del sistema di alimentazione carburante necessaria e dell'avvio dell'iniezione in combinazione con il regime del motore.

 

Nei sistemi di gestione dei motori a benzina, il sensore dell'acceleratore viene utilizzato anche per rilevare la posizione del pedale dell'acceleratore. A seconda della posizione, l'attuatore della valvola a farfalla viene azionato dalla centralina del motore e regolato sull'angolo di apertura della valvola a farfalla in funzione del regime e del carico del motore.

 

Il sensore dell'acceleratore può essere un sensore induttivo senza contatto, un sensore di Hall o un potenziometro. I sensori induttivi hanno un circuito di valutazione interno e possono trasmettere tensioni di segnale sia analogiche che digitali. I sensori di posizione induttivi HELLA (CIPOS®) sono altamente precisi, robusti ed estremamente compatti. L'acceleratore elettronico è un'unità composta dal pedale stesso, dall'elettronica, dal sensore di distanza, dall'unità tattile e dal connettore di di collegamento alla rete di bordo.

 

A seconda del veicolo, è possibile il montaggio in piedi o sospeso dei pedali dell'acceleratore elettronico. Il sensore dell'acceleratore è un componente rilevante per la sicurezza. Per questo motivo, i dati di posizione del sensore dell'acceleratore vengono costantemente controllati per verificarne la plausibilità. Ciò avviene tramite interruttori installati in aggiunta (interruttori di funzionamento al minimo e a pieno carico) o tramite uno o più potenziometri aggiuntivi.

Il sensore del pedale dell'acceleratore (APS) trasmette il desiderio del conducente di accelerare o frenare all'elettronica del motore misurando con precisione la posizione del pedale.

Funzione di feedback

Anche l'interfaccia tra veicolo e conducente sta diventando sempre più interattiva. Ad esempio, le telecamere anteriori utilizzano la funzione Lane Assist per rilevare se un'auto lascia il centro della strada. Il risultato è, ad esempio, un volante che vibra e un feedback di avvertimento al conducente prima di qualsiasi intervento di frenata o di sterzo.

 

Il pedale dell'acceleratore è ora anche un componente di segnalazione e fornisce un feedback a seconda della situazione di guida. Il pedale di feedback può regolare la sensibilità (pedale dell'acceleratore più duro e più morbido), ma non è tutto la funzione di segnalazione permette, ad esempio, di determinare il punto di di commutazione ottimale mediante un segnale del sensore di battito o di segnalare quando il motore a combustione viene avviato nei veicoli ibridi.

 

La tecnologia di misurazione della posizione è la parte essenziale di un sensore di feedback dell'acceleratore, che richiede un alto grado di precisione. Anche in questo campo HELLA è leader con la sua tecnologia CIPOS®.

Il pedale del freno elettronico (brake-by-wire)

Nei sistemi frenanti elettronici, anche il pedale del freno è disaccoppiato dai freni veri e propri. Mentre nei sistemi frenanti convenzionali la pressione dei freni viene accumulata idraulicamente attraverso il liquido dei freni, nei sistemi brake-by-wire ciò avviene per mezzo di un'unità elettroidraulica. La richiesta di frenata viene convertita, tramite un sensore di corsa del pedale e/o un sensore di pressione, in un segnale calcolato nella centralina del freno, e inviata alle rispettive pinze del freno tramite gli attuatori corrispondenti o a un generatore di pressione separato con valvole di controllo . Ad esempio, non sono più necessari il servofreno o l'unità ABS/ESP. La sensibilità del pedale può essere regolata in modo dinamico da valvole idrauliche o unità di smorzamento (simulatori). I sistemi di controllo dei freni comprendono tutti i componenti necessari per eseguire le classiche funzioni di frenatura, nonché le funzioni per ABS, ESP, ASR e altre funzioni di assistenza.

 

Nei veicoli elettrici, a seconda della situazione di frenata, la funzione di generatore (recupero) e la classica funzione di freno a pedale si completano a vicenda. In caso di guasto dell'unità centrale (elettroidraulica), viene stabilito un collegamento idraulico diretto dal pedale del freno ai freni delle ruote come back-up di sicurezza. In definitiva, il generatore di impulsi attivo del conducente rimane il pedale del freno vero e proprio, disaccoppiato o diretto.

Il pedale della frizione elettronica (clutch-by-wire)

Come per il pedale dell'acceleratore o del freno disaccoppiato, il collegamento meccanico alla frizione manca anche per il pedale della frizione elettronica. Anche lo stacco o l'accoppiamento viene effettuato da un motore elettrico o da un attuatore la cui posizione è definita dal sensore di posizione sul pedale della frizione. Mediante un sistema di controllo intelligente, la curva caratteristica del processo di accoppiamento può essere ottimizzata azionando manualmente il pedale della frizione. Questo protegge la frizione da un'usura inutile. Inoltre, possono essere implementati sistemi come l'assistente alla partenza o all'innesto, una protezione dello stallo del motore o una funzione di start&stop per ridurre il consumo di carburante.

Tutto dipende dai sensori

Nessuna applicazione X-by-wire è concepibile senza la tecnologia dei sensori. HELLA è specialista per una grande varietà di sensori che sono direttamente o indirettamente responsabili della realizzazione, in particolare dei sensori del pedale dell'acceleratore e numerosi altri sensori di posizione. La tecnologia CIPOS® sviluppata da HELLA è sinonimo di precisione e affidabilità.

Ulteriori informazioni e test dei sensori del pedale dell'acceleratore

A proposito: in un articolo separato forniamo molte utili conoscenze di base e importanti consigli sul tema dei sensori del pedale dell'acceleratore e dei sensori dei valori dei pedali nei veicoli.

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Figura: Il responsabile dell'officina parla con i clienti in un'autofficina