Know How: Φρένα PART V

Ακραποσέρβικο

Ας ξεκινήσουμε από τα βασικά, το ονοματολογικό: το «Μακεδονία» προέρχεται από το «μακεδνός» που στα αρχαία Ελληνικά σήμαινε «ψηλός», χαρακτηριστικό των κατοίκων της περιοχής. Πάμε τώρα και στα δικά μας. Το «σέρβο/servo» γενικώς σαν λέξη, είτε μιλάμε για μηχανισμό σε μοντελισμό είτε σε αντιτορπιλικό, προέρχεται από το «σερβομηχανισμό», που είναι κάθε «μηχανικό σύστημα στο οποίο ένα ορισμένο -μηχανικής φύσης- μέγεθος εξόδου εξαρτάται, δηλαδή ακολουθεί πιστά τις μεταβολές ενός άλλου μεταβλητού μεγέθους εισόδου Η «ελληνική» λέξη «σερβόφρενο» είναι ίδια με την αντίστοιχη ιταλική («servofreno»), ενώ το «σερβοφρέν» που επίσης χρησιμοποιούμε στα «ελληνικά» έρχεται από το γαλλικό «servofrein». Οι Αγγλοσάξονες που είναι πιο πεζοί γενικά σε αυτά τα πράγματα, το παίζουν ως «vacuum (power) booster» («υποβοήθηση κενού») στο Αμέρικα και ως «vacuum servo» («σέρβο κενού») στα Λονδίνα.

Όπως και να το πεις, ο σκοπός του είναι ο ίδιος: μέσω υποπίεσης προερχόμενης από την πολλαπλή εισαγωγής του κινητήρα να βοηθήσει την προσπάθεια του ποδιού του οδηγού κατά την πέδηση, μειώνοντας την απαιτούμενη δύναμη-απόσταση που πρέπει να ασκηθεί στο πεντάλ για δεδομένο ρυθμό επιβράδυνσης από το υπόλοιπο σύστημα των φρένων. Με άλλα λόγια μιλάμε για έναν από τους «πολλαπλασιαστές δύναμης πέδησης», τον δεύτερο κατά σειρά με το ίδιο το πεντάλ, που είδαμε εν τάχει τον προηγούμενο μήνα, όταν περάσαμε στα γρήγορα ολόκληρο το μηχανικό-υδραυλικό κύκλωμα και τη συνδεσμολογία του. Εδώ όμως σήμερα θα επικεντρωθούμε αποκλειστικά και μόνο στο σέρβο.

Ο πρώτος μάγκας που το ανακάλυψε αυτό που θα περιγράψουμε σήμερα εδώ είναι ο Βέλγος Albert Dewandre, το 1927 (κι εγώ που νόμιζα ότι προ Ευρωπαϊκής Ένωσης αυτοί βγάζαν μόνο βοσκούς). Φυσικά την ιδέα του την τσίμπησε και την έβγαλε στην αγορά εμπορικά, ποια άλλη, η μανούλα, σε αυτά τα πράγματα, Bosch, με την πρώτη εφαρμογή σέρβο κενού σε αυτοκίνητο παραγωγής να είναι το ίδιο έτος η Pierce-Arrow (άλλη μία πρωτοπορία στην αυτοκίνηση εκ Αμερικής). Γρήγορα εδραιώθηκε όχι μόνο στα αυτοκίνητα παραγωγής (κάτοχοι McLaren F1, Lotus Elise και λοιπών λακωνικών δυνάμεων εξαιρουμένων), αλλά ακόμα και σε αγωνιστικά, όπως οι Μερσεντές των Φάντζιο και Μος, από το 1954 κιόλας.

Τα πρώτα συστήματα σέρβο ωστόσο ήταν από πλευράς λειτουργίας από «περίεργα» μέχρι ...«επικίνδυνα»: ήταν υπερ-ευαίσθητα και υπερ-παρεμβατικά, με αποτέλεσμα να θέλουν πολύ λεπτούς χειρισμούς με το πεντάλ. Ελλείψει και (τελείως ή απλά σοβαρών) συστήματων αντιμπλοκαρίσματος ABS και εξελιγμένων γομών ελαστικών, ήταν πολύ εύκολο για τον οδηγό να μπλοκάρει τους τροχούς με το παραμικρό πάτημα του φρένου και ειδικά σε φρενάρισμα πανικού να φύγει ευθεία με τα τέσσερα. Στην πορεία, σκοπός των κατασκευαστών σέρβο ήταν όχι μόνο η αποτελεσματικότητα του μηχανισμού από πλευράς πολλαπλασιασμού της δύναμης, αλλά και η προοδευτικότητα, έτσι ώστε τελικά το ιδανικό να είναι ένα σέρβο το οποίο κάνει μεν δουλειά, αλλά από την άλλη να προσπαθεί να προσεγγίζει σε αίσθηση-ανάδραση τα πιο φυσικά, μη υποβοηθούμενα συστήματα άνευ σέρβο.

Και έτσι σήμερα, όπου τα δισκόφρενα τείνουν να εξαφανίσουν τελείως τα ταμπούρα και τα πρώτα, όπως θα δούμε σε επόμενες συνέχειες, έχουν περισσότερο ανάγκη την υποβοήθηση του σέρβο από τα δεύτερα (τα ταμπούρα έχουν εκ κατασκευής δικό τους «ενσωματωμένο» σέρβο και γι’ αυτό για δεδομένη αντλία φρένων και μοχλισμό πεντάλ έχουν, κόντρα σε ό,τι πιστεύουν πολλοί, μεγαλύτερη δύναμη πέδησης από τους δίσκους), το σέρβο είναι «μαστ» πρακτικά για κάθε πολιτικό αυτοκίνητο: όχι επειδή αυτό καθαυτό μειώνει την απόσταση φρεναρίσματος (δεν την μειώνει) ή εμποδίζει το μπλοκάρισμα (δεν το εμποδίζει), αλλά επειδή ο μέσος αγοραστής-οδηγός σήμερα ΑΠΑΙΤΕΙ μαλακό -σαν πούπουλο- πεντάλ. Και αυτός είναι ο μοναδικός σκοπός αυτών των υποσυστημάτων, απλά και μόνο να υποβοηθήσουν-ενισχύσουν μία ήδη προϋπάρχουσα τάση στο μηχανισμό, ακριβώς όπως ορίσαμε το σερβομηχανισμό στην αρχή πιο πάνω.

Υπάρχουν «δυόμισι» βασικές οικογένειες υποβοήθησης-σέρβο, ανάλογα με τον τρόπο λειτουργίας και την πηγή ενέργειάς τους: η βασική είναι τα σέρβο κενού που ήδη αναφέραμε και μετά είναι τα καθαρά υδραυλικά σέρβο παρέα με την «υβριδική» υποκατηγορία των ηλεκτροϋδραυλικών σέρβο. Πάμε να τα δούμε όλα με τη σειρά. 

Έεεενα κενόοοοοοο...

... ένα κενό που με σκοτώνει, τραγουδάει ο μέγιστος Μαζώ, αλλά εδώ θα λέγαμε ότι μάλλον έχουμε να κάνουμε με ένα κενό που ράδερ μας ...σώνει. Όπως είπαμε, τα σέρβο με υποβοήθηση κενού από την εισαγωγή είναι η πλέον συχνά απαντώμενη κατηγορία: παίρνοντας το παράδειγμα ενός τυπικού ατμοσφαιρικού κινητήρα που δουλεύει με συντελεστή πλήρωσης/απόδοσης κάτω του 100% (χωρίς δηλαδή συντονισμό χωνιών, ram-air κτλ. εννοώ, βρε αθεόφοβοι) η απόλυτη πίεση στην εισαγωγή είναι ελαφρώς κάτω του ενός bar (έχουμε δηλαδή υποπίεση, κενό, «αρνητική» μανομετρική/σχετική πίεση) ακόμα και με τέρμα γκάζι. Με άλλα λόγια, αν καταφέρναμε και πατάγαμε γκάζι και φρένο μαζί, το σέρβο ακόμα και έτσι θα είχε μία μικρή υποβοήθηση κενού. Φυσικά όμως το φρενάρισμα που μας ενδιαφέρει είναι το φυσιολογικό, δηλαδή με αφημένο τελείως το γκάζι, όπου η υποπίεση είναι μέγιστη στην εισαγωγή και τείνει προς το μηδέν απόλυτης / -1 μανομετρικής πίεσης: εκεί το σέρβο έχει τη μέγιστη δυνατή υποπίεση για να παίξει-βοηθήσει.

Κι αν, ρε φίλε, έχουμε ντίζελ που δεν έχει πεταλούδα για να δημιουργήσει υποπίεση ή έχουμε υβριδικό αυτοκίνητο που σβήνει τον κινητήρα ή έχουμε ακόμα και βενζινοκινήρα που για οποιοδήποτε λόγο η υποπίεση της εισαγωγής δεν φτάνει παντού και πάντα όταν την θέλουμε για το σέρβο, τότε τι κάνουμε..? Μένουμε από υποβοήθηση φρένων..? Όχι γιατί έχουμε κατά περίπτωση και έναν επιπλέον σύμμαχο: την αντλία κενού (vacuum pump) του μοτέρ, η οποία μπορεί να είναι είτε μηχανική (παίρνει κίνηση από τον εκκεντροφόρο συνήθως) ή εντελώς ηλεκτρική και άρα πρακτικά ανεξάρτητη από το τι κάνει και πώς γυρνάει ο κινητήρας.

Ανεξάρτητα του υποείδους ενός σέρβο κενού, η βασική διάταξη -από μηχανικής πλευράς- είναι ότι ένα «έμβολο» στο εσωτερικό του πρέπει τελικά στην έξοδο του να σπρώξει την είσοδο του εμβόλου της αντλίας φρένων που ακολουθεί μετά το σέρβο με μεγαλύτερη δύναμη απ’ ότι πήρε η είσοδος του άξονα του σέρβο από το πεντάλ του φρένου. Στην περίπτωση του σέρβο κενού, το «έμβολο» αυτό είναι το διάφραγμα στο εσωτερικό του, που είναι και το βασικό του εξάρτημα. Το (σχεδόν πάντα μαύρο) «κοντόχοντρο» κυλινδρικό κέλυφος εν είδει μικρής δεξαμενής που βλέπουμε εξωτερικά, όταν κοιτάμε ένα σέρβο, είναι ο θάλαμος-κύλινδρος-σώμα του σέρβο μέσα στο οποίο το έμβολο-διάφραγμα στεγάζεται και κινείται και το οποίο χωρίζει το θάλαμο εσωτερικά σε δύο ξεχωριστούς υποθαλάμους-πλευρές. Κατασκευαστικά, το κέλυφος είναι φυσικά δύο μισά «υποκελύφη», το εμπρός και το πίσω, που κουμπώνουν μεταξύ τους με τα κατάλληλα στεγανοποιητικά ανάμεσα τους.

Η «δεξαμενή» αυτή του σώματος του σέρβο έχει σχετικά μεγάλη διάμετρο, ειδικά σε σχέση με την αντλία φρένων, η οποία ακολουθεί αμέσως μετά, επειδή πολύ απλά ισχύει ότι δύναμη = επιφάνεια x πίεση...Από τη μία πλευρά του διαφράγματος του σέρβο έχουμε ατμοσφαιρικό αερά στο θάλαμο, δηλαδή μάξιμουμ 1 bar, το οποίο -πολλαπλασιαζόμενο με την επιφάνεια που ασκείται- μας δίνει τη μία πλευρά της πίεσης, ενώ από την άλλη έχουμε τη σύνδεση με την πολλαπλή και το κενό που αυτή παρέχει. Με άλλα λόγια, ουσιαστικά το κενό από τον κινητήρα μας αφαιρεί τον αέρα από το δεύτερο μισό του σέρβο, δημιουργώντας διαφορά πίεσης με το άλλο μισό, το οποίο -πιέζοντας το διάφραγμα με 1 bar- το σπρώχνει, προσπαθώντας να «πιάσει το χώρο» του πρώτου «κενού» μισού. Η όλη φάση δηλαδή έχει να κάνει με μέγιστη θεωρητική διαφορά πίεσης ενός bar (αν το ατμοσφαιρικό μισό μας έχει μηδέν απώλειες πίεσης και το άλλο μισό μας απόλυτο κενό/μηδέν απόλυτη πίεση) και όχι κάποια υπερπίεση, μιλάμε για αγνή διαφορική πίεση με την ατμοσφαιρική ως βάση μας.

Φυσικά στην πράξη και στην πραγματική ζωή δεν μπορούμε ποτέ να πετύχουμε αυτό το θεωρητικό απόλυτο μέγιστο του 1 bar διαφορικής πίεσης εντός του σέρβο: στην καλύτερη να πετύχουμε 0,7 bar διαφορικής πίεσης εκατέρωθεν του διαφράγματος.

Και πώς στο καλό φτάνουμε δηλαδή, ρε μάστορα, τα 75+ bar υδραυλικής πίεσης μετά την αντλία που μας υποσχέθηκες στο Part IV..? Όλο η αντλία το δίνει..? Όχι, πρέπει να δώσει και το σέρβο και ακριβώς γι’ αυτό έχει μεγάλη διάμετρο, όπως αναφέραμε στο πρελούδιο, ώστε τελικά αυτό το 0,7 bar πίεσης που έχουμε πολλαπλασιαζόμενο με την επιφάνεια του διαφράγματος να μας δίνει σοβαρή δύναμη προς την είσοδο της αντλίας φρένων μετά το σέρβο. Και φυσικά η μετατροπή της πνευματικής πίεσης σε μηχανική δύναμη αυξάνοντας την επιφάνεια, όπως συμβαίνει στο σέρβο, ισχύει όπως θα δούμε τον άλλο μήνα και αντίστροφα με την υδραυλική πίεση στην αντλία: εκεί η δεδομένη μηχανική δύναμη από το σέρβο μας δίνει μέσω πολύ μικρής -αυτή τη φορά- επιφάνειας εμβόλου, τεράστια πίεση εξόδου.

Για να γίνει πιο κατανοητή η όλη συνδεσμολογία πεντάλ-σέρβο-αντλίας, ας το σκεφτούμε καθαρά μηχανικά, με έναν ενιαίο άξονα από το πεντάλ μέχρι την αντλία (όπως ουσιαστικά όντως είναι δηλαδή η διάταξη) και το σέρβο απλά ως παρεμβολή ανάμεσά τους, αλλά με το σύστημα να μπορεί να λειτουργεί ακόμα κι αν αφαιρέσουμε τελείως το σέρβο: φανταστείτε μία ράβδο, η οποία φεύγει από την έξοδο του πεντάλ μετά το υπομόχλιο και η οποία φτάνει μέχρι το έμβολο στην είσοδο της αντλίας (σε πολλά σέρβο το μήκος αυτό είναι ρυθμιζόμενο). Το σέρβο έρχεται σαν ένα μικρό ανθρωπάκι στη μέση αυτής της ράβδου να σπρώξει παραπάνω τη ράβδο αυτή απ’ ότι σκέτο το πεντάλ την σπρώχνει. Συνολικά, η δύναμη που φτάνει στο έμβολο της αντλίας είναι το απλό άθροισμα της δύναμης από το πεντάλ συν της επιπλέον δύναμης από το ομοαξονικό της ράβδου διάφραγμα του σέρβο.

Μέχρι ώρας, αυτό που ουσιαστικά έχουμε πει για το σέρβο κενού ως κατασκευή είναι ότι είναι ένας μεγάλος θάλαμος-κέλυφος με ένα διάφραγμα μέσα του που απλά το χωρίζει σε δύο επιμέρους υποθαλάμους. Αυτή όντως είναι η βασική διάταξη ως προς την παραγωγή της δύναμης, με κάποιο όμως τρόπο το κενό/ο αέρας πρέπει να ελέγχεται για το πώς μπαινοβγαίνει στο σέρβο. Εδώ μπαίνει στο παιχνίδι η βαλβίδα ελέγχου του σέρβο, της οποίας η λειτουργία-θέση καθορίζει και τον υποτύπο σέρβου κενού που έχουμε.

Οι διαφορετικές παραλλαγές σέρβο κενού

Η πιο παλιά -χρονικά- κατηγορία σέρβο κενού είναι αυτή του τύπου ανεσταλμένου αέρα / air-suspended, που όταν είναι εκτός φορτίου, δηλαδή χωρίς να πατάμε το πεντάλ του φρένου, υπάρχει ατμοσφαιρικός αέρας / 1 bar απόλυτη πίεση και στις δύο πλευρές του διαφράγματος. Με το που πατάμε το φρένο, ανοίγει η βαλβίδα ελέγχου και ο αέρας από τη μία πλευρά του διαφράγματος αναρροφάται προς την εισαγωγή δημιουργώντας υποπίεση στη θέση του.

Η πιο «μοντέρνα» κατηγορία σέρβο κενού, που αποτελεί «αντιστροφή» σε σχέση με την πρώτη του ανεσταλμένου αέρα, είναι του τύπου ανεσταλμένου κενού / vacuum-suspended. Κι όταν λέμε «αντίστροφα», εννοούμε ότι και στις δύο πλευρές του διαφράγματος έχουμε κενό/υποπίεση όταν δεν πατάμε το φρένο. Όταν το πατήσουμε, η βαλβίδα ελέγχου ανοίγει, ώστε να περάσει ατμοσφαιρικός αέρας/1 bar πίεσης προς τη μία πλευρά του διαφράγματος. Και είναι πιο εύκολο γενικώς από πλευράς ρευστομηχανικής να αφήνεις ένα κενό θάλαμο να γεμίζει από τα να προσπαθείς να αδειάσεις έναν πληρωμένο θάλαμο, ειδικά όταν αυτό πρέπει να γίνει αστραπιαία: είναι η φυσική τάση του ρευστού υπό πίεση να γεμίζει το οποιοδήποτε κενό συναντά μπροστά του που το κάνει αυτό να ισχύει. Ο τύπος του ανεσταλμένου κενού γενικώς είναι και πιο αξιόπιστος σε σχέση με τον τύπο του ανεσταλμένου αέρα.

Η τρίτη κατηγορία είναι αυτή που διαφέρει ως προς τις άλλες δύο όχι ως προς τη λειτουργία (όπως διαφέρανε οι δύο πρώτες κατηγορίες μεταξύ τους), αλλά ως προς τη διάταξη: θυμάστε που είπαμε πιο πάνω ότι το διάφραγμα πρέπει να έχει μεγάλη διάμετρο-εμβαδό και εξηγήσαμε και τους λόγους..? Ε, λοιπόν, πολλές φορές έχουμε πρόβλημα χωροταξικό πίσω από το πεντάλ και εκατέρωθεν του καθρέπτη του αμαξώματος, οπότε τι κάνουμε..? Πολύ απλά μειώνουμε τη διάμετρο του σώματος του σέρβο και αυξάνουμε το μήκος του, δηλαδή το κάνουμε πιο στενόμακρο. Γιατί αυτό..? Μα φυσικά για να χωρέσουμε ...δύο διαφράγματα! Με δύο ομοαξονικά εν σειρά διαφράγματα όπου το ένα αντικρίζει το άλλο, το εσωτερικό του σέρβο χωρίζεται πλέον σε τέσσερις υποθαλάμους αντί για δύο (υπάρχει και ένα τρίτο στατικό διαχωριστικό ανάμεσα στα δύο κινούμενα διαφράγματα), με το κενό να εναλλάσεται με τον αέρα: κενό ανάμεσα στο δεύτερο διάφραγμα και το κέλυφος που «βλέπει» αντλία φρένων, αέρας ανάμεσα στο δεύτερο διάφραγμα και το στατικό διαχωριστικό, κενό ανάμεσα στο στατικό διαχωριστικό και το δεύτερο διάφραγμα, αέρας ανάμεσα στο πρώτο διάφραγμα και το κέλυφος που «βλέπει» πεντάλ..! Το καθένα από τα δύο διαφράγματα παίρνει τη μισή ή κοντά στη μισή από τη συνολική δύναμη υποβοήθησης του σέρβο. Να το χοντρύνουμε κι άλλο..? Υπάρχουν σέρβο και με τρία διαφράγματα εν σειρά!

Ανεξάρτητα από το πώς λειτουργεί ο κάθε τύπος από πλευράς ροής, είπαμε και αρχικά ότι πολύ σημαντικός παράγοντας είναι και η αίσθηση που δίνει το σέρβο στο πεντάλ-πόδι μας, ώστε να μην είναι πολύ απότομο και ευαίσθητο, δηλαδή να είναι πιο γραμμικό. Οι κατασκευαστές των σέρβο το πετυχαίνουν αυτό με μία απλή, αλλά πολύ σημαντική προσθήκη: με ένα ή περισσότερα σπειροειδή ελατήρια επαναφοράς! Συνήθως έχουμε ένα ελατήριο μεγαλύτερης διαμέτρου στο θάλαμο ανάμεσα στο διάφραγμα και στην αντλία, δηλαδή το θάλαμο που πάντα έχει κενό στα vacuum-suspended (ονομάζεται εμπρός-front θάλαμος) και μικρότερα στην είσοδο του σέρβο ανάμεσα στην έξοδο του πεντάλ και την αντίστοιχη πλευρά του διαφράγματος (θάλαμος με ατμοσφαιρικό αέρα, όταν πατάμε το πεντάλ στα vacuum-suspended, ονομάζεται πίσω-rear θάλαμος).

Με αυτήν την προσθήκη, καθώς πατάμε το πεντάλ, εκτός από τη δύναμη αντίστασης που νιώθουμε καθώς γεμίζει ο θάλαμος του αέρα και «αδειάζει» το κενό, έχουμε και την ελαστική τάση του ελατηρίου, καθιστώντας τη διάταξη πιο διαχειρίσιμη και φιλική για το ποδάρι μας. Όπως καταλαβαίνετε, ανάλογα με τα χαρακτηριστικά του ελατηρίου ως προς τη σκληρότητα, μήκος κτλ., παίρνουμε και τα διαφορετικά «setup» αίσθησης στο πεντάλ, στο κομμάτι της αίσθησης τουλάχιστον που αφορά το σέρβο και μόνο.

Οι φάσεις λειτουργίας ενός σέρβο

Υπάρχουν τρεις βασικές δυναμικές καταστάσεις που μπορεί να βρίσκεται ένα πεντάλ φρένου, οπότε λογικό είναι να υπάρχουν και οι τρεις αντίστοιχες φάσεις λειτουργίας ενός σέρβο: είτε μπορεί να απελευθερώνουμε ένα πατημένο πεντάλ είτε μπορούμε να πατάμε ένα πεντάλ θέλοντας να φρενάρουμε είτε τέλος να κρατάμε σε οποιαδήποτε θέση το πεντάλ σταθερό χωρίς να μετακινείται. Ανάλογα με το σε ποια από τις τρεις αυτές φάσεις βρισκόμαστε, η βαλβίδα ελέγχου αντιστοίχως είναι και σε άλλη φάση λειτουργίας. Πάμε να περιγράψουμε την κάθε φάση, χρησιμοποιώντας το παράδειγμα της vacuum-suspended διατάξης.

Όπως είπαμε, ο εμπρός θάλαμος είναι πάντα υπό κενό. Πώς το εξασφαλίζουμε αυτό..? Η σωλήνωση του εμπρός θαλάμου με την πολλαπλή διαθέτει ανεπίστροφη βαλβίδα που αποτρέπει την απώλεια υποπίεσης (δηλαδή την παροχή αέρα προς το σέρβο), όταν η πίεση (είτε υποπίεση είτε υπερπίεση στα υπερτροφοδοτούμενα) στην εισαγωγή είναι μεγαλύτερη από του σέρβο. Η ανεπίστροφη αυτή βαλβίδα δηλαδή ρίχνει πόρτα στον όποιο αέρα πάει να μπει στο σέρβο και αφήνει αβέρτα τις πύλες ανοιχτές για τον όποιο αέρα τύχει να υπάρχει στο θάλαμο και πρέπει να βγει έξω.

Καθώς αφήνουμε το πατημένο πεντάλ τώρα, η βαλβίδα ελέγχου του σέρβο ανοίγει τη θύρα-οπή κενού, η οποία ενώνει τους δύο θαλάμους εκατέρωθεν του διαφράγματος, με αποτέλεσμα η πίεση να εξομοιώνεται μεταξύ των δύο πλευρών. Έτσι τελικά όσο ο κινητήρας είναι σε λειτουργία και οι δύο θάλαμοι είναι με κενό, όταν έχουμε αφήσει τελείως το πεντάλ.

Όταν αρχίζουμε να πατάμε το πεντάλ, η βαλβίδα ελέγχου κινείται προς τον εμπρός θάλαμο, κλείνοντας τη διόδο επικοινωνίας κενού εμπρός-πίσω θαλάμου. Ταυτόχρονα ανοίγει την διόδο ατμοσφαιρικού αέρα προς τον πίσω θάλαμο, αυξάνοντας τη διαφορική πίεση που πιέζει το διάφραγμα προς τη φορά της αντλίας και υποβοηθώντας έτσι τη δική μας δύναμη.

Όταν τέλος κρατάμε σταθερό το πενταλ σε συγκεκριμένο πάτημα, η βαλβίδα ελέγχου κρατάει κλειστές και την οπή κενού και την ατμοσφαιρική οπή: έτσι η δύναμη του αξονακίου προς την αντλία φρένων παραμένει επίσης σταθερή και μόνο αν πιέσουμε περισσότερο/λιγότερο το πεντάλ, ανοίγει η ατμοσφαιρική/κενού οπή αντίστοιχα, όπως είδαμε αμέσως πιο πάνω.

Υδραυλικά/Ηλεκτροϋδραυλικά σέρβο

Κάποια σέρβο (πρωτοπαρουσιάστηκαν τη δεκαετία του ‘70) χρησιμοποιούν υδραυλικό υγρό αντί για κενό-αέρα ως μέσο τους, με το υδραυλικό υγρό να είναι κοινό με το κύκλωμα και την αντλία του υδραυλικού τιμονιού. Τέτοιο σέρβο προτιμάται σε οχήματα που για οποιοδήποτε λόγο δεν μπορούν να έχουν σωστή-αξιόπιστη πηγή υποπίεσης από την πολλαπλή απουσία και αντλία κενού: π.χ. υπερτροφοδοτούμενα σύνολα, ντίζελ μοτέρ κυρίως σε επαγγελματικά οχήματα ή κινητήρες, οι οποίοι μπορεί να τροφοδοτούν και πολλές-ισχυρές άλλες απομαστεύσεις υποπίεσης (π.χ. πολλά αμερικάνικα αυτοκίνητα έχουν υδραυλικά σέρβο, όπως διάφορες Mustang V6 και V8 που το μηχανοστάσιο είναι ψιλοτιγκαρισμένο). Εφόσον λοιπόν το όχημα έχει ήδη υδραυλικό κύκλωμα για το σύστημα διεύθυνσης, ας το εκμεταλλευτούμε...Το κέρδος είναι και χωροταξικό: τα υδραυλικά σέρβο είναι πολύ πιο κόμπακτ από τα κενού.

Και εδώ, σε κάθε περίπτωση, το υδραυλικό σέρβο βρίσκεται ανάμεσα στο πεντάλ και την αντλία φρένων. Αντί για μεγάλο διάφραγμα εδώ τώρα έχουμε ένα πολύ μικρότερο υδραυλικό έμβολο, στου οποίου την πίσω πλευρά ασκείται η πίεση υποβοήθησης προς την αντλία (η πίεση στο υδραυλικό έμβολο από την αντλία του υδραυλικού τιμονιού είναι πολύ μεγαλύτερη από τη διαφορική στο διάφραγμα ενός σέρβο κενού και εξού και το πολύ μικρότερο μέγεθος για το υδραυλικό έμβολο). Όπως και στα σέρβο κενού, αν κάτι πάει στραβά και έχουμε διαρροή, απλά χάνουμε την υποβοήθηση, δεν χάνεται κάποια μηχανική σύνδεση.

Εκτός από το υδραυλικό έμβολο, σε ένα υδραυλικό σέρβο έχουμε και μία ολισθαίνουσα solenoid βαλβίδα που μαζί με το μοχλικό της σύστημα ρυθμίζει την πίεση πέδησης, καθώς και εφεδρικό υποκύκλωμα για τη διαχείριση της δευτερεύουσας πίεσης ανάγκης στο κύκλωμα.

Μόλις πατήσουμε το πεντάλ, ο άξονας μετακινεί τη βαλβίδα του συστήματος σε θέση που επιτρέπει τη διέλευση του υπό πίεση υδραυλικού υγρού στο θάλαμο στο πίσω μέρος του εμβόλου σπρώχνοντάς το.

Η εφεδρική υδραυλική πίεση από το κύκλωμα τώρα αποθηκεύεται σε ξεχωριστό υδραυλικό κύλινδρο-συσσωρευτή, ο οποίος διαθέτει στο εσωτερικό του ένα ελατήριο πολύ υψηλής τάσης, προσαρμοσμένο σε ένα εμβολάκι (κάποια συστήματα αντί για ελατήριο πιέζουν το έμβολο με αέριο άζωτο υπό πίεση). Το επιπλέον αυτό υδραυλικό υγρό συσσωρεύεται-πιέζεται έτσι από το ελατήριο μεταξύ εμβολακίου και του τοιχώματος του κυλίνδρου του: μόλις ο κινητήρας μας σβήσει, ως γνωστόν παύει επίσης και η πίεση από την αντλία του υδραυλικού τιμονιού, οπότε το υπό πίεση αυτό εφεδρικό υδραυλικό υγρό από τον συσσωρευτή-ελατήριο μπορεί να τροφοδοτήσει το κυρίως έμβολο του σέρβο με αρκετή παροχή, ώστε να έχουμε υποβοήθηση για αρκετά πατήματα του πεντάλ ακόμα και με το μοτέρ σβηστό. Αυτή η δικλείδα ασφαλείας επιτρέπει να έχουμε αρκετή δύναμη πέδησης, αν τυχόν π.χ. σβήσει εν κινήσει ο κινητήρας λόγω βλάβης.

Σε παλιότερα κυκλώματα φρένων με ενσωματωμένο και όχι ανεξάρτητο ABS, όπου η αντλία φρένων είναι μέρος του υδραυλικού ελέγχου του ABS (π.χ. Bosch ABS 3.0), μπορούμε να έχουμε ηλεκτροϋδραυλικό σέρβο: εδώ έχουμε ξεχωριστή ηλεκτρική αντλία και συσσωρευτή με υπό (πολύ, 150+ bar) πίεση άζωτο για την υποβοήθηση, με το σύστημα να λειτουργεί ακριβώς όπως το εφεδρικό κύκλωμα ενός «απλού» υδραυλικού σέρβο, με τη διαφορά ότι αυτό γίνεται κάθε φορά που πατάμε το φρένο και όχι μόνο από ανάγκη, αν σβήσει ο κινητήρας κτλ. Καλό 2019 σε όλους, τη φάγαμε κι αυτή τη δεκαετία!