Sistemi per la riduzione delle rumorosità alla sorgente

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7. Implementazione degl’interventi acustici per l’abbattimento o

98 paralleli. Questi interventi sono la conseguenza al fenomeno noto piston cap, il quale rappresenta una delle principali cause del fischio a bassa frequenza. Il ritaglio consente alla pastiglia di muoversi con un’angolazione desiderata, modificando la distribuzione della pressione di contatto e migliorando le prestazioni acustiche del sistema. In aggiunta a ciò, il ritaglio funge da sede di accumulo per il grasso.

Altra modifica possibile da attuare prevede la variazione geometrica, mediante la realizzazione di un intaglio a forma di smusso o raccordo. Data la semplicità realizzativa, eventuali modifiche della superficie d’attrito della mescola rappresentano un’operazione poco dispendiosa in termini di liquidità, avendo un effetto diretto sia sulle basse frequenze (inferiore a 3.5 - 4 kHz) che sulle alte (superiori a 10 kHz). Una variazione geometrica migliora e riduce i regimi transitori vibrazionali poiché ha un effetto diretto sulla distribuzione di pressione di contatto. La modifica della forma della pastiglia comporta però una riduzione della superficie d’attrito. Ciò si traduce in una minor superficie di contatto, con la conseguente riduzione dell’attrito tra disco e pastiglia.

In alternativa è possibile alterare la composizione della mescola della pastiglia. Attraverso quest’operazione si ricerca la riduzione della compressibilità della mescola, con la conseguente diminuzione della rigidezza di tutta la pastiglia; l’impatto sulla frequenza propria di vibrare del sistema è dunque netto.

In precedenza, è stato detto che alcune rumorosità a basse frequenze possono essere indotte dalla formazione di gradienti termici eccessivi sulla superficie frenante degli elementi a contatto. Un tipico esempio è rappresentato dal rumore noto come judder. La presenza di zone a differenti temperature induce il rotore o la pastiglia a deformarsi, urtando così l’elemento adiacente. L’urto eccita il sistema, dando origine a un fenomeno vibratorio e acustico indesiderato. Per ovviare a questo problema è quindi indispensabile migliorare le proprietà termiche e dissipative degli elementi del freno. Il miglioramento di tali caratteristiche passa attraverso vari interventi quali la riprogettazione di elementi quali disco e pinza.

La dimensione, il numero e la forma dei canali di ventilazione sono solo alcuni delle variazioni da poter adoperare per migliorare il sistema di ventilazione del disco.

Altre soluzioni allo scopo di migliorare il raffreddamento potrebbero essere cambiare la dimensione del disco, alterando diametro o spessore, o realizzando dei fori di ventilazione sulla fascia frenante.

E’ facilmente intuibile che intervenire in corso d’opera con azioni di questo tipo non sono al quanto fattibile, giacché operazioni così invasive richiedono un incremento eccessivo dei costi di produzione. In alternativa, è possibile cambiare le frequenze proprie del disco variandone la composizione chimica. Riducendo o incrementando la percentuale di carbonio presente in lega, si ottiene una variazione della densità del rotore che, a pari dimensioni, presenterà una massa differente rispetto a quella di partenza, influenzando direttamente la risposta libera del sistema. In aggiunta a ciò si ottiene una modifica delle proprietà fisiche e termiche del rotore.

Misure estremamente costose e da evitare riguardano gl’interventi sulle pinze freno.

Le forze in gioco durante una frenata possono introdurre un fenomeno vibratorio sulla pinza; il contatto tra disco e pastiglia introduce una deformazione del corpo pinza e della staffa, che iniziano a vibrare generando delle rumorosità fastidiose. L’elemento va quindi riprogettato, attraverso interventi che prevedono variazioni geometriche e dimensionali della staffa o del corpo, al fine di eliminare le aree ad alta vibrazione.

A volte però, il design degli elementi del freno non presenta spazio di modifiche. E’ ragionevole, dunque, incrementare la capacità di smorzamento del sistema attraverso l’aggiunta di elementi smorzanti o di masse aggiuntive. L’effetto ricercato consiste nella variazione delle caratteristiche principali della pinza quali massa, rigidezza e fattore di smorzamento. Un esempio è dato dall’inserimento di elementi in gomma lungo le colonnette di scorrimento.

Modifiche strutturali sulla pinza hanno un impatto notevole in termini di costi e tempi di sviluppo;

l’effetto ottenuto sulle proprietà vibrazionali del sistema sarà notevole, ma economicamente non

99 giustificabile, a causa di questo tali modifiche sono applicate raramente, rimandandole a meno di non trovare ulteriori soluzioni.

In casi estremi, la riduzione delle vibrazioni in gioco passa attraverso la modifica degli organi delle sospensioni. Come logico che sia, durante una manovra di arresto, quando il sistema entra in moto vibratorio, si ha il trasferimento delle vibrazioni alla scocca del veicolo mediante le sospensioni.

Anche gli elementi delle sospensioni possono, dunque, entrare in risonanza dando origine a nuovi rumori. In questi casi, è necessario intervenire sul gruppo sospensione con modifiche strutturali invasive e costose. In questo caso, essendo la sospensione costituita da più elementi, gli interventi da applicare sono molti; si fa dunque un elenco delle principali operazioni che si possono eseguire.

Il primo tentativo prevede l’aggiunta o la modifica geometrica degli organi dissipativi ed elastici, posti lungo le zone d’interfaccia tra il gruppo ammortizzatore e gli altri elementi del veicolo. E’

pratica comune aggiungere degli elementi smorzanti in gomma sui punti di connessione dei bracci delle sospensioni con la scocca, al fine di minimizzare il trasferimento delle vibrazioni alla carcassa.

Il motivo di tale modifica è la ricerca di un compromesso tra la richiesta di elevate prestazioni smorzanti e un basso costo d’intervento.

In alternativa è possibile variare la composizione chimica degli organi meccanici ed elastici, lasciando inalterata la geometria della struttura. Agendo così, si modificano solo le proprietà fisiche dei singoli elementi, lasciando invariato il controllo della geometria della sospensione nell’arco della propria escursione.

Dato l’effetto diretto che hanno sulla rigidezza, e dunque sulle vibrazioni del sistema, le modifiche geometriche degli elementi strutturali rappresentano l’ultima possibile modifica del sistema. Essi consistono in una modifica degli organi portanti della sospensione, quali bracci e montanti.

Interventi così invasivi si presentano estremamente dispendiosi dal punto di vista economico, in quanto, oltre ad allungare i tempi di progettazioni, richiedono ulteriori verifiche di collaudo. Il sistema dovrà, infatti, essere sottoposto a nuove prove di affidabilità, funzionali e strutturali.

Compreso le tipologie d’implementazioni attuabili, è necessario definire, per il range di frequenza da migliorare, quali interventi assicurino il miglior risultato al costo minore.

Va tenuto conto che esiste l’eventualità che le modifiche non portino ai risultati sperati. Un sistema smorzante è dotato di una capacità limitata di dissipare energia; esiste la possibilità che, durante il contatto, si abbia un rilascio di energia maggiore rispetto a quello che si possa dissipare. Il risultato è che il sistema viene comunque eccitato, generando una rumorosità indesiderata. Va dunque accettato che, nonostante le modifiche, una minima percentuale di rumorosità prodotta dalla frenata potrebbe restare.

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