Liquido dei freni - Brake fluid

Il liquido dei freni è un tipo di liquido idraulico utilizzato in applicazioni di freni idraulici e frizioni idrauliche in automobili , motocicli , autocarri leggeri e alcune biciclette . Viene utilizzato per trasferire la forza in pressione e per amplificare la forza frenante. Funziona perché i liquidi non sono apprezzabilmente comprimibili .

La maggior parte dei liquidi per freni utilizzati oggi sono a base di etere di glicole , ma sono disponibili anche oli minerali ( Citroën / Rolls-Royce liquide hydroulique minéral ( LHM )) e fluidi a base di silicone (DOT 5).

Standard

I liquidi dei freni devono soddisfare determinati requisiti definiti da vari standard stabiliti da organizzazioni o agenzie governative internazionali, nazionali o locali.

Internazionale

L' International Standards Organization ha pubblicato il suo standard ISO 4925, che definisce le classi 3, 4 e 5, nonché la classe 5.1, la classe 6 e la classe 7 che riflettono prestazioni progressivamente più elevate per i fluidi dei freni.

SAE

La Society of Automotive Engineers SAE ha pubblicato gli standard J1703, J1704 e J1705, che riflettono prestazioni progressivamente più elevate per i fluidi dei freni. Questi hanno controparti nello standard internazionale, ISO 4925.

stati Uniti

Gli standard di sicurezza dei veicoli a motore federali (FMVSS) in base allo standard FMVSS n. 116 definiscono i gradi DOT 3, DOT 4, DOT 5 e DOT 5.1, dove DOT si riferisce al Dipartimento dei trasporti degli Stati Uniti . Questi sono ampiamente utilizzati in altri paesi. Le loro classificazioni riflettono ampiamente le specifiche del SAE, ma con dettagli locali: l' Alaska e le Azzorre, ad esempio, hanno diversi intervalli di temperatura e umidità normali da considerare. DOT 3 è equivalente a SAE J1703 e ISO classe 3, DOT 4 a SAE J1704 e ISO classe 4, ecc.

Tutti i fluidi approvati devono essere incolori o ambrati per essere accettati per l'uso stradale negli Stati Uniti, ad eccezione del silicone DOT 5, che deve essere viola.

PUNTO 4

Mentre un veicolo che utilizza DOT 3 può anche utilizzare DOT 4 o 5.1 (un aggiornamento della temperatura) se gli elastomeri nel sistema accettano i composti di borato che aumentano il punto di ebollizione, un veicolo che richiede DOT 4 potrebbe far bollire il liquido dei freni se un DOT 3 (un declassamento della temperatura). Inoltre, questi fluidi a base di poliglicol-etere non possono essere miscelati con DOT 5.0, che è a base di silicone.

A partire dal 2006, la maggior parte delle auto prodotte negli Stati Uniti utilizza liquido per freni DOT 4.

PUNTO 5

DOT 5 è un fluido a base di silicone ed è separato dalla serie di DOT 2, 3, 4, 5.1. È immiscibile con l'acqua e con altri liquidi per freni e non deve essere miscelato con essi. I sistemi possono cambiare fluido solo dopo un cambio completo del sistema, come un ripristino totale.

Contiene almeno il 70% in peso di un diorgano polisilossano. A differenza dei fluidi a base di polietilenglicole, DOT 5 è idrofobo . Un vantaggio rispetto ad altre forme di liquido dei freni è che il silicone ha un indice di viscosità più stabile in un intervallo di temperatura più ampio. Un'altra proprietà è che non danneggia la vernice.

Il liquido freni DOT 5 non è compatibile con i sistemi di frenatura antibloccaggio . Il fluido DOT 5 può aerare quando viene attivato il sistema antibloccaggio. Il liquido dei freni DOT 5 assorbe una piccola quantità di aria che richiede attenzione durante lo spurgo dell'aria.

PUNTO 5.1

La mancanza di accettazione dei fluidi a base di silicone ha portato allo sviluppo di DOT 5.1, un fluido che offre i vantaggi prestazionali del silicone, pur mantenendo una certa familiarità e compatibilità con i fluidi glicoletere. DOT 5.1 è la versione non in silicone di DOT 5, definita da FMVSS 116 come meno del 70% di silicone. Al di sopra di tale soglia diventa DOT 5.

Citroën sospensioni idropneumatiche

Negli anni '50, Citroën introdusse un sistema di sospensioni idropneumatiche , alimentato da una pompa a motore e utilizzato anche per azionare l'impianto frenante. Questo utilizzava un fluido idraulico specifico per Citroën. I primi fluidi erano di chimica variabile e disponibili da vari fornitori. Shell Donax D, Lockheed HD19, Castrol HF erano alcuni di loro. Citroën ha quindi tentato di migliorare e standardizzare il fluido nel 1962 con LHS ( Liquide Hydraulique Synthétique ), un fluido a base vegetale/sintetica. Nel 1964 questo è stato migliorato con l'LHS2 completamente sintetico. Nel 1966 Citroën ha introdotto LHM ( Liquide Hydraulique Minéral ), un fluido minerale. LHS era igroscopico e dava problemi di corrosione interna. Sebbene i due fluidi siano incompatibili, LHM è universale dal 1967 e alcune auto più vecchie sono state convertite per usarlo.

Questo sistema è stato utilizzato anche su Rolls-Royce e alcuni modelli Maserati.

Sospensioni Hydragas e Hydrolastic

Le sospensioni Hydragas e Hydrolastic erano una forma ampiamente utilizzata di sospensione idropneumatica, progettata da Alex Moulton e utilizzata sulle auto British Leyland degli anni '60. Questo sistema non era azionato dal motore e non coinvolgeva l'impianto frenante.

Il fluido era un fluido a bassa viscosità a base di alcol diluito.

49% di alcol

49% di acqua distillata

1% trietanolammina fosfato (tensioattivo)

1% di sodio mercaptobenzotiazolo (agente puzzolente)

Caratteristiche

I liquidi dei freni devono avere determinate caratteristiche e soddisfare determinati standard di qualità affinché l'impianto frenante funzioni correttamente.

Viscosità

Per un funzionamento affidabile e coerente del sistema frenante, il liquido dei freni deve mantenere una viscosità costante in un'ampia gamma di temperature, compreso il freddo estremo. Ciò è particolarmente importante nei sistemi con sistema di frenata antibloccaggio (ABS), controllo di trazione e controllo di stabilità (ESP), poiché questi sistemi utilizzano spesso microvalvole e richiedono un'attivazione molto rapida. I fluidi DOT 5.1 sono specificati con una bassa viscosità in un'ampia gamma di temperature, sebbene non tutte le auto dotate di ABS o ESP specifichino il fluido dei freni DOT 5.1. Per una reazione più rapida dei sistemi ABS ed ESP, esistono fluidi per freni DOT 4 e DOT 5.1 a bassa viscosità che soddisfano la viscosità massima di 750 mm ² /s a -40 °C°F requisito di ISO 4925 classe 6. Questi sono spesso denominati DOT 4+ o Super DOT 4 e DOT 5.1 ESP.

Punto di ebollizione

Il liquido dei freni è soggetto a temperature molto elevate, soprattutto nei cilindri delle ruote dei freni a tamburo e nelle pinze dei freni a disco . Deve avere un alto punto di ebollizione per evitare la vaporizzazione nelle linee. Questa vaporizzazione crea un problema perché il vapore è altamente comprimibile rispetto al liquido e quindi nega il trasferimento idraulico della forza frenante, quindi i freni non riusciranno a fermare il veicolo.

Gli standard di qualità si riferiscono ai punti di ebollizione "secco" e "umido" di un liquido dei freni. Il punto di ebollizione umido, che di solito è molto più basso (sebbene al di sopra della maggior parte delle normali temperature di servizio), si riferisce al punto di ebollizione del fluido dopo aver assorbito una certa quantità di umidità. Si tratta di diverse percentuali (a una cifra), che variano da formulazione a formulazione. I fluidi per freni glicoletere (DOT 3, 4 e 5.1) sono igroscopici (assorbenti d'acqua), il che significa che assorbono l'umidità dall'atmosfera a livelli di umidità normali. I fluidi non igroscopici (ad es. formulazioni a base di silicone /DOT 5 e olio minerale) sono idrofobici e possono mantenere un punto di ebollizione accettabile per tutta la durata del fluido.

Il fluido a base di silicone è più comprimibile del fluido a base di glicole, portando a freni con una sensazione spugnosa . Può potenzialmente subire nel tempo separazione di fase/accumulo di acqua e congelamento/ebollizione nel sistema: la ragione principale per cui vengono utilizzati fluidi igroscopici monofase.

Caratteristiche dei comuni liquidi per freni
	Punto di ebollizione a secco	Punto di ebollizione umido	Viscosità a -40 °C°F	Viscosità a 100 °C (212 °F)	Costituente primario
PUNTO 2	190 °C (374 °F)	140 °C (284 °F)	?	?	olio di ricino/alcol
PUNTO 3	205 °C (401 °F)	140 °C (284 °F)	1500 mm ² /s	≥ 1,5 mm ² / s	glicole etere
PUNTO 4	230 °C (446 °F)	155 °C (311 °F)	1800 mm ² /s	≥ 1,5 mm ² / s	glicole etere/ estere borato
PUNTO 4+	230 °C (446 °F)	155 °C (311 °F)	750 mm ² /s	≥ 1,5 mm ² / s	glicole etere/ estere borato
LHM+	249 °C (480 °F)	249 °C (480 °F)	1200 mm ² /s	≥ 6.5 mm ² / s	olio minerale
PUNTO 5	260 °C (500 °F)	180 °C (356 °F)	900 mm ² /s	≥ 1,5 mm ² / s	silicone
PUNTO 5.1	260 °C (500 °F)	180 °C (356 °F)	900 mm ² /s	≥ 1,5 mm ² / s	glicoletere/estere borato
DOT 5.1 ESP	260 °C (500 °F)	180 °C (356 °F)	750 mm ² /s	≥ 1,5 mm ² / s	glicoletere/estere borato
ISO 4925 Classe 3	205 °C (401 °F)	140 °C (284 °F)	1500 mm ² /s	≥ 1,5 mm ² / s
ISO 4925 Classe 4	230 °C (446 °F)	155 °C (311 °F)	1500 mm ² /s	≥ 1,5 mm ² / s
ISO 4925 Classe 5-1	260 °C (500 °F)	180 °C (356 °F)	900 mm ² /s	≥ 1,5 mm ² / s
ISO 4925 Classe 6	250 °C (482 °F)	165 °C (329 °F)	750 mm ² /s	≥ 1,5 mm ² / s
ISO 4925 Classe 7	260 °C (500 °F)	180 °C (356 °F)	750 mm ² /s	≥ 1,5 mm ² / s

Corrosione

I liquidi dei freni non devono corrodere i metalli utilizzati all'interno di componenti come pinze, cilindri delle ruote, pompe e valvole di controllo dell'ABS. Devono anche proteggere dalla corrosione quando l'umidità entra nel sistema. A tal fine, vengono aggiunti additivi (inibitori di corrosione) al fluido di base. Il silicone è meno corrosivo per la vernice a differenza dei fluidi DOT a base di etere di glicole.

Il vantaggio del liquido freni a base di olio minerale Citroën LHM è l'assenza di corrosione. Le guarnizioni possono usurarsi a chilometraggio elevato, ma per il resto questi sistemi hanno una longevità eccezionale. Non può essere utilizzato come sostituto senza cambiare le guarnizioni per incompatibilità con la gomma.

Comprimibilità

I fluidi dei freni devono mantenere un basso livello di comprimibilità, anche con temperature variabili per adattarsi alle diverse condizioni ambientali. Questo è importante per garantire una sensazione coerente del pedale del freno. All'aumentare della comprimibilità, è necessaria una maggiore corsa del pedale del freno per la stessa quantità di forza sul pistone della pinza freno.

Servizio e manutenzione

I fluidi per freni glicoletere (DOT 3, 4 e 5.1) sono igroscopici (assorbenti d'acqua), il che significa che assorbono l'umidità dall'atmosfera a livelli di umidità normali. I fluidi non igroscopici (ad es. formulazioni a base di silicone/DOT 5 e olio minerale) sono idrofobici e possono mantenere un punto di ebollizione accettabile per tutta la durata del fluido. Idealmente, il fluido siliconico dovrebbe essere utilizzato solo per riempire sistemi non ABS che non siano stati precedentemente riempiti con fluido a base di glicole. Qualsiasi sistema che abbia utilizzato fluido a base di glicole (DOT 3/4/5.1) conterrà umidità; il fluido glicole disperde l'umidità in tutto il sistema e contiene inibitori di corrosione. Il fluido siliconico non consente all'umidità di entrare nel sistema, ma non disperde nemmeno quella già presente. Un sistema riempito da secco con fluido siliconico non richiede la sostituzione del fluido ad intervalli, solo quando il sistema è stato disturbato per la riparazione o il rinnovo di un componente. Le forze armate degli Stati Uniti hanno standardizzato il liquido dei freni al silicone dagli anni '90. Il fluido siliconico è ampiamente utilizzato nei climi freddi, in particolare in Russia e Finlandia.

Non sempre è possibile miscelare liquidi per freni con rating DOT diversi. DOT 5 non deve essere miscelato con nessuno degli altri poiché la miscelazione del glicole con il fluido siliconico può causare corrosione a causa dell'umidità intrappolata. DOT 2 non deve essere mescolato con nessuno degli altri. DOT 3, DOT 4 e DOT 5.1 sono tutti a base di esteri glicolici e possono essere miscelati, sebbene sia preferibile sostituire completamente i fluidi esistenti con liquidi freschi per ottenere le prestazioni specificate.

Il liquido dei freni è tossico e può danneggiare le superfici verniciate.

Componenti

A base di olio di ricino (pre-DOT, DOT 2)

Olio di ricino
Alcool , solitamente butanolo (fluido rosso/cremisi) o etanolo (fluido giallo) (metanolo)

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