Articolo a cura di Edoardo Frattini

Il servofreno serve per amplificare la forza agente sul pedale del freno. Può essere posto, a seconda dello schema progettuale, prima della pompa idraulica, oppure dopo di questa. La sua presenza si traduce in un maggior comfort e minore sforzo da parte del guidatore associati ad una frenata più efficace.

Funzionamento del Servofreno

Il funzionamento del servofreno è legato alla differenza di pressione, che si viene ad instaurare al suo interno. Questo dispositivo è in grado di aumentare di almeno quattro volte la forza frenante impressa dal guidatore sul pedale del freno instaurando quella che comunemente viene anche detta “leva idraulica”.

È costituito da una capsula pneumatica divisa in due camere e da un pistone di lavoro su cui è fissata una membrana elastica. Una della due camere è a pressione variabile e l’altra a pressione costante. Sul pistone di lavoro sono presenti dei fori che mettono in comunicazione le due camere quando il servofreno è a riposo.

La camera a pressione costante è collegata, tramite innesto dotato di valvola di non ritorno, ad uno dei collettori di aspirazione del motore, nel caso esso sia ad accensione comandata. Invece è collegato ad una pompa a depressione nel caso questo sia un motore ad accensione spontanea.
Questa si trova a pressione inferiore rispetto a quella atmosferica, mentre la camera a pressione variabile è separata dall’ambiente esterno mediante una valvola di controllo della pressione atmosferica. Valvola di controllo a sua volta dotata di una valvola di comando e di un pistoncino, tenuti in contatto da una molla.
Quando il motore è acceso e il servofreno è a riposo le due camere risultano essere in depressione ed in comunicazione fra loro, il diaframma che è l’elemento di separazione risulta non deformato e sulle facce del pistone di lavoro agisce la stessa pressione.

Servofreno
PH: Tecnica dell’automobile, AA. VV. – Servofreno a depressione nella posizione di riposo.

Cosa succede agendo sul freno?

Azionando il pedale del freno, l’asta di comando viene spinta in avanti. L’avanzamento dell’asta ha due effetti: il pistoncino della valvola va a premere il disco di reazione e si apre la valvola dell’aria esterna. Se il pedale viene azionato parzialmente, si crea uno squilibrio di pressione fra camera a depressione e camera di lavoro, che va ad agire sul pistone, il quale viene spinto in avanti insieme al puntalino, finché la forza di reazione della pompa non raggiunge la stessa intensità evitando un comportamento di tipo on/off.

Fermatosi il puntalino, il disco di reazione si espande, spingendo sul pistoncino della valvola e si chiude la valvola dell’aria esterna. La forza agente sul puntalino e sul pistone di lavoro rimane costante fino al rilascio del pedale. L’elemento principale è rappresentato dal cilindro, che è diviso dal pistone di lavoro in due corpi.

In condizioni di riposo, come nella figura precedente, la depressione viene trasmessa attraverso il collegamento di depressione nel corpo di sinistra. Da qui, attraverso il condotto nella camera di lavoro, che è collegato con la pressione esterna e la valvola a depressione, anche nel corpo di destra. Pertanto il pistone di lavoro, sulle cui facce non insiste differenza di pressione, è spinto dalla molla di richiamo verso destra.

Quando si agisce sul pedale del freno, un sistema di leveraggi fa spostare l’asta di comando verso sinistra determinando prima la chiusura della valvola e poi l’entrata dell’aria esterna nel corpo di destra attraverso la valvola dell’aria stessa.
Lo stantuffo è così soggetto ad una differenza di pressione che incrementa la forza di spostamento verso sinistra e spinge lo stantuffo della Pompa tandem inviando liquido in pressione ai due circuiti, cioè alle ruote.

Come termina l’azione frenante ?

Se si mantiene costante l’azione sul pedale del freno, la reazione dello stantuffo idraulico determina lo schiacciamento della valvola a disco elastico. Conseguentemente la chiusura della valvola dell’aria proveniente dall’esterno. In questo modo lo stantuffo si stabilizza in una posizione intermedia. Risultano così chiusi sia il collegamento con il condotto in depressione sia il foro di passaggio dell’aria a pressione atmosferica.

Infine, quando cessa l’azione sul pedale, lo stantuffo si sposta verso destra sotto l’azione della molla. Determinando prima la chiusura della valvola dell’aria esterna e poi l’apertura del condotto in depressione.