Nei veicoli industriali, specialmente quelli adibiti al trasporto pesante, affidarsi esclusivamente all'impianto frenante ad aria compressa per decelerare il mezzo non è sufficiente. Questo principalmente per due motivi: l'elevato costo di sostituzione di pastiglie e dischi di tali dimensioni, e soprattutto, in discesa o a pieno carico, l'impianto frenante principale non è adatto a un funzionamento continuo e prolungato.
Tempi di utilizzo troppo lunghi o un utilizzo continuo possono generare un eccessivo consumo delle parti soggette a strisciamento e portare a un sovraccarico termico dei freni, con conseguente diminuzione dell'effetto frenante, noto come fenomeno del fading.
Questi sistemi di frenatura prolungata, detti rallentatori, si dividono in due tipologie in base alla posizione di installazione: rallentatori primari e secondari.
- Rallentatori primari: Montati tra motore e cambio. Presentano lo svantaggio dell'interruzione della trasmissione di forza e quindi dell'effetto frenante durante il cambio con cambi manuali. Tuttavia, in associazione con cambi ad innesto sotto carico, offrono un notevole vantaggio in tratti ripidi a bassa velocità.
- Rallentatori secondari: Montati tra cambio e assi di trasmissione.
Considerando la modalità di intervento, i rallentatori si suddividono in idrodinamici (o idraulici) ed elettrodinamici (o elettromagnetici).
Rallentatori Idrodinamici o Idraulici
I rallentatori idrodinamici o idraulici adottano lo stesso funzionamento del giunto Fottinger. Sono composti da uno statore, un rotore, un comando idraulico con relativa pompa, un moltiplicatore, un circuito per l’olio del cambio e una centralina di gestione.
Il conducente aziona il retarder e ne determina la potenza frenante tramite una leva manuale sul volante o tramite il pedale del freno. L’olio entra nella camera del retarder, il rotore spinge l’olio e lo mette in circolo, l’olio entra nei vani delle palette dello statore e viene rinviato al rotore generando una coppia opposta (frenante) al movimento del rotore. Questa coppia frenante viene poi trasmessa all’uscita del cambio tramite il demoltiplicatore così da rallentare il mezzo pesante.
Durante questo processo, l'energia meccanica dell'albero motore viene trasformata in energia cinetica del liquido. La camera tra statore e rotore si riempie di olio, grazie ad una pompa che immette il fluido nella scatola. In questo modo, il liquido, grazie alla sua viscosità, crea resistenza al movimento del rotore, che ne assorbe la potenza. L’attrito dell’olio sulle palette dello statore fa quindi in modo che il rotore rallenti, rallentando a sua volta l’albero di trasmissione e quindi anche le ruote del camion.
Aquatarder
I rallentatori Aquatarder, tipicamente adottati da Mercedes, sono retarder idrodinamici che utilizzano il liquido del circuito di raffreddamento come fluido di lavoro. Durante l'azionamento, la pressione dell'aria spinge l'acqua contro le palette del rotore, rallentando il movimento del motore. Il fluido di lavoro (acqua) viene raffreddato direttamente nel circuito di raffreddamento del motore.
Rallentatori Elettrodinamici o Elettromagnetici
I rallentatori elettrodinamici o elettromagnetici sono composti da uno statore fisso con bobine dell'eccitatore e da una coppia di rotori solidali con l'albero di trasmissione. Lo statore e i rotori sono montati coassialmente, separati da uno spazio vuoto (traferro) per evitare attriti.
Per la frenatura, le bobine dell'eccitatore ricevono corrente, producendo un campo magnetico che induce correnti parassite nei rotori. Queste correnti generano un momento frenante, la cui intensità dipende dall'eccitazione delle bobine dello statore e dal traferro. Lo statore agisce come induttore, generando campi magnetici per la produzione di correnti parassite nei rotori. I rotori, a loro volta, svolgono il ruolo di indotto.
La variabilità del campo magnetico a cui sono sottoposti i rotori è determinata dalla loro rotazione. Le correnti parassite generano forze di Laplace che si oppongono alla rotazione del rotore, producendo una coppia frenante applicata all'albero di trasmissione per rallentare il veicolo. Il calore generato dalle correnti parassite viene dissipato nell'aria per ventilazione.
I rallentatori elettrodinamici presentano momenti frenanti relativamente elevati a bassi regimi, a differenza dei rallentatori idrodinamici secondari. Tuttavia, la decelerazione diminuisce con l'aumentare del carico termico del rallentatore stesso.
Quando e Come Azionare il Retarder
Il rallentatore idraulico è particolarmente efficace alle alte velocità, non solo in discesa, ma anche prima di una curva o all'uscita del casello autostradale, per evitare un uso prolungato dei freni. È importante valutare le condizioni atmosferiche e del veicolo (a pieno carico, vuoto, ecc.) prima di utilizzarlo.
L'uso prolungato del rallentatore idraulico può surriscaldare l'olio, riducendone l'efficacia. Per far funzionare il retarder, si può utilizzare il pedale del freno o una leva manuale (solitamente a destra del volante) con vari livelli di frenatura per regolare la quantità di olio in circolo: più olio, maggiore azione frenante.
Vantaggi del Rallentatore
- Riduzione dell'usura dei freni: Il rallentatore integrale gestisce una parte significativa del fabbisogno di frenata, riducendo così la frequenza della manutenzione dei freni.
- Prolungamento della vita dei freni: Grazie all'assenza di attrito meccanico e di usura che possa causare danni alla trasmissione, il rallentatore integrale prolunga la vita dei freni e riduce i costi di manutenzione.
- Flessibilità operativa: Il rallentatore può essere attivato in vari modi a seconda dei diversi scenari di guida, ad esempio con un interruttore sul cruscotto, una leva manuale, un pedale dedicato o automaticamente quando si rilascia l'acceleratore o si preme il pedale del freno.
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