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Freno di stazionamento elettrico

Qui troverete informazioni utili e suggerimenti importanti sul tema del freno di stazionamento elettrico o elettromeccanico nei veicoli.

Il freno di stazionamento elettrico è sempre più diffuso nei nuovi veicoli. Oltre a proteggere il veicolo da un avviamento involontario, consente di mettere in pratica ulteriori funzioni pratiche. Questa pagina vi illustra il funzionamento di due varianti di sistema. Inoltre scoprirete qui la procedura da seguire in caso di guasto e i punti di osservare da parte degli esperti in caso di interventi di riparazione del freno della ruota.

Importante avviso di sicurezza
Le informazioni tecniche e i suggerimenti pratici riportati di seguito sono stati redatti da HELLA per fornire un supporto professionale alle attività svolte dalle autofficine. I dati forniti su questo sito Web devono essere utilizzati esclusivamente da personale tecnico specializzato.

 

FRENO DI STAZIONAMENTO ELETTRICO (EPB - ELECTRIC PARK BRAKE): PRINCIPI DI BASE

Il freno di stazionamento elettromeccanico (EPB) si ritrova come "freno a mano elettronico" in un numero sempre maggiore di autovetture moderne. Incrementa il confort offrendo numerose funzioni aggiuntive.

Come esempio viene riportato il sistema della BMW Serie 7 (E65) e dell'Audi A8 (4E..).

Compiti del freno a mano elettrico

Il freno di stazionamento elettromeccanico ha il compito di impedire che il veicolo, da fermo, si sposti. Inoltre soddisfa le norme di legge che prevedono un secondo sistema frenante indipendente e ulteriori funzioni di sicurezza e confort.

Distinzione

I due sistemi usati da BMW e Audi hanno una struttura molto diversa. Nella Audi A8 l'EPB agisce mediante un motorino elettrico e un albero filettato direttamente sulle pastiglie dei freni dell'assale posteriore. Nella BMW i cavi di comando, che a loro volta azionano il freno a tamburo Duo Servo, vengono azionati mediante un gruppo di regolazione elettromeccanico.

STRUTTURA DEL FRENO DI STAZIONAMENTO ELETTRICO AUDI: STRUTTURA

Nel caso dell'Audi il meccanismo dei freni di stazionamento è costituito da un motore a corrente continua, un riduttore a ingranaggio oscillante e un albero filettato. I componenti sono montati direttamente sulle pinze dei freni posteriori e permettono di trasformare il movimento di rotazione del motore in piccoli movimenti verticali del pistoncino del freno. Quindi il motore a corrente continua, attraverso una trasmissione a cinghia, mette in moto il riduttore a ingranaggio oscillante.

 

In questa circostanza viene anche ridotto per la prima volta il regime del motore di azionamento. Attraverso il rapporto della trasmissione a cinghia il numero di giri viene ridotto a 1:3. Attraverso il riduttore a ingranaggio oscillante viene ridotto ancora un'altra volta il numero di giri. Sull'uscita del riduttore il numero di giri viene ridotto di un fattore 147 rispetto al numero di giri del motore a corrente continua. La conversione del movimento di rotazione in movimento di sollevamento avviene tramite un mandrino, che è azionato direttamente dal meccanismo a piatto oscillante.

 

Nel pistoncino del freno vi è un cilindro che si muove avanti e indietro nel pistone. Per impedire al cilindro di ruotare, esso viene rettificato in piano in due punti. Sull'estremità anteriore del cilindro si appoggia un dado che si muove lungo il perno filettato quando l'albero filettato gira. Il numero di giri del motore a corrente continua viene misurato attraverso un sensore Hall e trasmesso alla centralina che in questo modo può calcolare la corsa di sollevamento.

 

Quando viene azionato il freno di stazionamento, attraverso il movimento di rotazione dell'albero filettato il dado viene spostato in avanti. Il cilindro preme le pastiglie sul disco freno mediante il pistoncino.

 

Se il freno di stazionamento viene rilasciato, il dado viene fatto arretrare facendo ruotare all'indietro l'albero filettato e il pistoncino del freno si allenta. Come in un normale procedimento di frenata, il ripristino della forma dell'anello di tenuta del pistoncino fa sì che quest'ultimo venga riportato nella sua posizione originale.

 

L'intero sistema comprende inoltre una centralina con sensore di inclinazione integrato, spie di controllo e l'interruttore di azionamento nella console centrale.

 

Per attivare il freno di stazionamento si deve tirare il relativo interruttore, per rilasciare il freno si deve premere l'interruttore. L'attivazione del freno di stazionamento viene indicata attraverso la spia di controllo nel cruscotto e nell'interruttore di azionamento. Una particolarità del freno di stazionamento è che può essere attivato anche a quadro spento. Ma può essere rilasciato solo a quadro acceso.

Funzioni:

Il freno di stazionamento elettromeccanico svolge le seguenti funzioni:

  • Freno di stazionamento
  • Funzione di frenata d'emergenza dinamica
  • Assistente alla partenza adattativo
  • Controllo dell'usura delle pastiglie dei freni

Il freno di stazionamento

Con veicolo spento e freno di stazionamento attivato, il sistema regola automaticamente la forza di serraggio necessaria per evitare che il veicolo si sposti involontariamente. Se il veicolo si arresta su un terreno con un dislivello superiore al 30%, lo strumento indicatore invia un segnale. Quando i dischi freno si raffreddano durante la sosta, la centralina tende il freno automaticamente. Ciò avviene grazie a un modello di simulazione attivo nella centralina, che trasmette la temperatura attuale dei dischi freno.

La funzione di frenata d'emergenza dinamica

Questa funzione viene attivata con l'azionamento dell'interruttore. In questo caso la funzione dell'interruttore è simile a una normale leva del freno a mano. Finché l'interruttore è azionato il veicolo è frenato; non appena l'interruttore viene rilasciato, l'azione frenante viene interrotta. La decelerazione massima è di 8 m/s

La frenata con il freno di stazionamento viene effettuata solo a velocità inferiori a 8 km/h. Se la velocità è maggiore, la frenata viene eseguita dal sistema ESP che distribuisce la pressione frenante su tutti e quattro i freni delle ruote. Allo stesso tempo, con pedale dell'acceleratore premuto, la coppia motrice si riduce e il regolatore di velocità, se inserito, viene disinserito. Per impedire un uso errato (attivazione da parte del passeggero), la funzione di frenata di emergenza viene disattivata quando viene ridato gas.

L'assistente alla partenza adattativo

Questa funzione permette di affrontare le salite in modo dolce, senza indietreggiare con il veicolo. Per sfruttare la funzione di questo dispositivo nel migliore dei modi, la centralina necessita di altre informazioni. A questo proposito attraverso il bus CAN vengono prese in considerazione le informazioni sulla marcia inserita, la posizione del pedale dell'acceleratore, la coppia motrice e il sensore di inclinazione integrato nella centralina. Il freno di stazionamento viene rilasciato tenendo conto di queste informazioni. Il conducente non può disattivare questa funzione.

Controllo dell'usura delle pastiglie dei freni

Il controllo dello spessore delle pastiglie viene effettuato circa ogni 500 km. Per questo il veicolo si deve trovare in condizione di arresto, con freno di stazionamento allentato e quadro spento. La centralina sposta la pastiglia dalla posizione di fine corsa (posizione di zero) fin contro il disco freno. In base al valore misurato dal trasduttore Hall, la centralina calcola la distanza percorsa con le pastiglie dei freni e quindi lo spessore. Il controllo dell'usura delle pastiglie dei freni può essere più preciso sui veicoli in cui il freno di stazionamento viene utilizzato raramente rispetto ai veicoli in cui questo viene utilizzato regolarmente.

STRUTTURA DEL FRENO DI STAZIONAMENTO ELETTRICO BMW: STRUTTURA

Nel caso della BMW Serie 7 il meccanismo di stazionamento non agisce direttamente, come nell'Audi, sulle pastiglie dei freni posteriori, ma sul freno a tamburo Duo Servo. Questo si trova all'interno dei dischi dei freni posteriori. L'unità di comando si trova nel pavimento del bagagliaio, tra il vano ruota di scorta e la parete posteriore, dietro il divano posteriore.

L'unità di comando è costituita dai seguenti componenti:

il motorino elettrico, un'albero filettato, la molla autoserrante, la leva di bilanciamento, le pulegge di rinvio del cavo, gli ingranaggi in plastica e i cavi di comando.

 

Se il freno di stazionamento viene azionato, il motorino elettrico mette in moto l'albero filettato attraverso gli ingranaggi in plastica. Attraverso la filettatura sull'albero la leva di bilanciamento, per la compensazione tra destra e sinistra, viene mossa avanti e indietro sull'albero filettato. A seconda che si debba azionare o rilasciare il freno. Le pulegge di rinvio del cavo sono fissate alla leva di bilanciamento attraverso leve di collegamento. Nelle pulegge di rinvio del cavo vengono agganciati i cavi di comando per il lato destro e sinistro. Se la leva di bilanciamento si muove sull'albero filettato durante il serraggio del freno di stazionamento, le pulegge di rinvio del cavo ruotano verso l'interno e azionano i cavi di comando che a loro volta serrano il freno a tamburo Duo Servo.

 

Se si rilascia il freno di stazionamento, il motorino elettrico fa ruotare l'albero filettato nella direzione opposta. La leva di bilanciamento viene spostata all'indietro e le pulegge di rinvio del cavo ruotano verso l'esterno. I cavi di comando vengono fatti scorrere all'indietro e il freno di stazionamento viene rilasciato. Nel freno a tamburo Duo Servo la forza di ritorno viene generata dalle molle di richiamo.

 

Affinché tutta la forza di trattenimento del freno di stazionamento, in condizione tirata, non gravi completamente sugli ingranaggi di plastica, viene montata una molla autoserrante. La molla autoserrante è applicata all'albero filettato. Se il freno di stazionamento è tirato e l'albero filettato ha raggiunto la posizione di bloccaggio, la forza di ritorno tenta di far ruotare l'albero filettato in direzione opposta. Attraverso questo movimento di rotazione in senso contrario, le prime spire della molla autoserrante vengono premute verso l'esterno, contro il corpo circostante. In questo modo l'albero filettato viene mantenuto nella sua posizione e le forze di ritorno vengono contrastate dalla molla autoserrante. Quando il freno di stazionamento viene rilasciato, l'albero filettato viene azionato dal motorino elettrico e trascina l'estremità opposta della molla autoserrante. In questo modo la molla viene fatta ruotare verso l'interno e staccata dal corpo.

 

Per proteggere i tamburi del freno e le pastiglie dalla corrosione e per ottenere sempre un effetto ottimale, durante la marcia il sistema attiva di tanto in tanto i freni. Questo avviene quasi una volta al mese o ogni 1000 km. Il sistema effettua la frenata automaticamente e senza che il conducente se ne accorga. In fase di frenata il freno di stazionamento viene azionato con una forza del 20% circa rispetto alla forza massima. L'usura provocata da questa frenata è estremamente ridotta. Circa ogni 300 frenate lo spessore delle pastiglie dei freni si riduce al massimo di 0,5 mm.

La BMW Serie 7 dispone anche di altre funzioni che possono essere di supporto al conducente in determinate situazioni.

Ad essi appartengono:

  • La funzione Hill Holder, che facilita lo spunto in salita. Il veicolo viene frenato e rilasciato in modo controllato per impedire che indietreggi in salita.
  • La funzione di trattenimento automatico, che arresta il veicolo ad esempio fermo a un semaforo per evitare che avanzi leggermente al minimo. In questo modo il conducente può rilassarsi e non deve tenere sempre premuto il pedale del freno.


La differenza rispetto all'Audi è che queste funzioni vengono eseguite dal DSC (= controllo dinamico della stabilità). Il freno di stazionamento elettromeccanico è attivo solo a motore spento.

 

SBLOCCAGGIO D'EMERGENZA: CONSIGLI PRATICI

Entrambi i veicoli dispongono di uno sbloccaggio d'emergenza, che in caso di guasto del sistema consente al conducente o all'officina di sbloccare il freno.

A tal fine gli attrezzi di bordo della Audi comprendono una speciale chiave Torx. In caso di necessità è necessario smontare la ruota. Con un lato della chiave Torx è possibile svitare il motorino elettrico dalla pinza freno con il riduttore a ingranaggio oscillante. Con l'altro lato è possibile ruotare l'albero filettato all'indietro.

 

Anche per BMW gli attrezzi di bordo comprendono un'asta di disinnesto. Questa viene introdotta attraverso un tubo di guida verso una ruota dentata, nel gruppo di regolazione. Ruotando l'asta di disinnesto in senso antiorario, servendosi di una chiave a forchetta e del manico di un cacciavite, il freno viene rilasciato.

 

Importante:
In caso di assenza di alimentazione elettrica (batteria scarica) è possibile che il veicolo, nonostante il freno sbloccato, non si muova. In questo caso il blocco parcheggio del cambio automatico è ancora inserito. Questo può essere rilasciato anche da uno sbloccaggio di emergenza.

 

A tal fine aprire il coperchio dello sbloccaggio di emergenza nel vano piedi sinistro. Tirando il nastro rosso si ribalta e si blocca una leva. Ora il blocco parcheggio è sbloccato.

 

Dopo uno sbloccaggio di emergenza il freno di stazionamento elettromeccanico viene rimesso in funzione come segue:
Il veicolo deve essere fermo e il quadro deve essere acceso. Azionare l'interruttore del freno di stazionamento elettromeccanico per tre volte a intervalli di 5 secondi. Il sistema avvia il processo di inizializzazione. La posizione di rilascio viene inizializzata. Il freno viene tirato e viene inizializzata la posizione del freno. La spia nel display si illumina di rosso. Il freno viene rilasciato ed è nuovamente pronto per funzionare. La spia nel display si spegne.

MANUTENZIONE E RIPARAZIONE: CONSIGLIO PER L'OFFICINA

Per sostituire le pastiglie dei freni posteriori nella Audi A8, è necessario un dispositivo diagnostico adatto. Prima di poter smontare le pastiglie dei freni è necessario riportare completamente indietro il cilindro con la funzione "Regolazione di base" del dispositivo diagnostico.

Solo allora è possibile premere indietro il pistoncino del freno. Dopo aver sostituito le pastiglie dei freni, il cilindro viene riportato sul pistoncino con la funzione "Regolazione di base". Nella funzione "Programmazione" viene quindi inserito lo spessore delle nuove pastiglie dei freni.

In BMW le ganasce dei freni possono essere sostituite senza dispositivo diagnostico.

È importante

.. che dopo la sostituzione delle ganasce dei freni o dei dischi posteriori venga effettuata una regolazione di base. A tal fine è necessario svitare un bullone di fissaggio ruota su ogni lato. Ruotare la ruota destra finché il filetto del bullone non si trova nella "posizione ore 7" e la ruota sinistra nella "posizione ore 5".

Con un cacciavite adatto ruotare la vite di regolazione nel foro finché non è più possibile ruotare la ruota. Quindi allentare la vite di regolazione di 10 scatti. Ripetere l'operazione sull'altro lato. Avvitare nuovamente i bulloni di fissaggio ruota, serrandoli alla coppia prescritta.

CONTROLLO FUNZIONALE SUL BANCO PROVA FRENI: CONTROLLO

Per controllare l'effetto frenante del freno di stazionamento elettromeccanico deve essere possibile controllarlo su un banco prova freni.

L'Audi A8 riconosce autonomamente questo controllo. Non appena le ruote posteriori ruotano sul banco prova a una velocità costante di 3 – 9 km/h, dopo 3 secondi la centralina riconosce la modalità di controllo. A tal fine è importante che il morsetto 15 (accensione) sia inserito. La centralina varia il comportamento in chiusura del freno di stazionamento: ad ogni azionamento dell'interruttore, il pistoncino viene portato fuori di un pezzettino, e il freno si chiude un po' di più.

Nella BMW Serie 7, il freno di stazionamento può essere controllato solo con motore fermo e quadro acceso. Se l'interruttore viene azionato, il freno di stazionamento si chiude in modo relativamente rapido e non può essere tirato in modo lento e continuo come in un freno ad azionamento manuale.

Attenzione!

Durante il controllo il veicolo può uscire dai rulli di prova.

GUASTI DEL FRENO DI STAZIONAMENTO ELETTRICO: RICERCA GUASTI

Se si verificano guasti al freno di stazionamento elettromeccanico, generalmente come prima cosa si deve iniziare con il controllo sul banco prova. Sul banco prova è possibile determinare se i freni funzionano in modo ridotto o se non funzionano per nulla. Se sul banco prova si determina un funzionamento non corretto, si deve eseguire un controllo visivo.

Si deve prestare particolare attenzione alle pastiglie/ganasce, alle funi del freno (BMW) e alle eventuali mancanze di tenuta (Audi). Se le pastiglie/ganasce sono OK e non si riconoscono mancanze di tenuta o danni sulle funi del freno, il passo successivo è quello di controllare la meccanica.

Se l'interruttore del freno di stazionamento viene azionato con veicolo fermo e motore spento, si sente la chiusura. Sulla BMW è possibile, aprendo l'unità di comando, osservare l'operazione di chiusura. Se con il controllo visivo e il controllo della meccanica non si rilevano errori, o se le unità di comando/i servomotori non vengono comandati, per proseguire il controllo è necessario un dispositivo diagnostico adatto.

Con il dispositivo diagnostico è possibile, come per molti altri sistemi elettrici, leggere la memoria guasti. A seconda del dispositivo diagnostico, con l'aiuto dei blocchi valori di misurazione (valori reali) è possibile rappresentare il funzionamento/la condizione dei singoli componenti, o mediante la diagnosi dei posizionatori è possibile comandare i componenti e controllarne il funzionamento.

In caso di riparazione si devono osservare le istruzioni di riparazione, i valori di controllo e le coppie di serraggio specifici del costruttore. A riparazione effettuata si deve cancellare la memoria guasti ed effettuare un controllo funzionale sul banco prova freni.

Nota importante

Il controllo funzionale del freno di stazionamento elettromeccanico è possibile solo su un banco di prova a rulli. Un banco di prova a piastre non risulta quindi idoneo.