L’impianto frenante è una componente fondamentale per la sicurezza di qualsiasi veicolo, permettendo al conducente di viaggiare su strade urbane ed extraurbane in sicurezza, sia a vuoto che a pieno carico. Per garantire la massima efficienza in diverse condizioni stradali, sono necessarie soluzioni tecnologiche avanzate.
Il termine "freno" deriva dal latino "frenum", collegato all'azione di "frendere", ovvero digrignare i denti, un'immagine che richiama il controllo e il rallentamento. Oggi, l'aderenza è l'elemento principale su cui si concentra un sistema frenante per camion. Motori sempre più potenti e performanti hanno posto al centro dell’attenzione il tema della sicurezza. Lo sviluppo della tecnologia ha portato alla progettazione di soluzioni sempre più efficienti, in grado di agire in maniera efficace anche sui mezzi pesanti.
Dai primi meccanismi in rame, che garantivano un maggiore attrito con le ruote, fino ai modelli composti da cotone, gomma o amianto, l’impianto frenante di un camion si configura oggi come un complesso di meccanismi estremamente avanzato che lavorano in simbiosi e si integrano per consentire il rallentamento o l’arresto del veicolo. Questo garantisce aderenza al manto stradale, stabilità e controllo a prescindere dal carico, dalla velocità di marcia e in base alla tipologia di terreno.
Sistemi Frenanti: Idraulici vs. Pneumatici
Esistono principalmente due tipologie di sistemi frenanti: idraulici e pneumatici. Entrambi i sistemi hanno caratteristiche e applicazioni specifiche:
Impianti Idraulici
Si tratta di sistemi diffusi tra le auto e i furgoni di massa inferiore alle 3,5 tonnellate. La forza frenante viene trasmessa utilizzando un fluido, solitamente un olio apposito.
Impianti Pneumatici
Sono i più diffusi sui mezzi pesanti. Il loro principio di funzionamento si basa sull'utilizzo dell’aria compressa: grazie a questo meccanismo, i freni pneumatici sono altamente affidabili e capaci di generare una forza considerevole, adatta ai veicoli di grande tonnellaggio. Una particolarità dei freni pneumatici è l'uso di un convertitore di forza nella fase finale, che garantisce un’azione ancora più efficace.
A differenza di auto e furgoni, nei camion con un peso superiore a 3,5 tonnellate si utilizza un sistema frenante pneumatico che funziona in modo inverso. In questi mezzi pesanti, una carenza di aria compressa nel sistema, attiva automaticamente i freni, garantendo sicurezza.
Evoluzione e Tipologie di Freni
L’evoluzione della tecnologia e la necessità di rispettare le recenti normative in materia di sicurezza stradale hanno portato i produttori di autocarri a installare meccanismi sempre più all’avanguardia. Tra questi, si distinguono diverse tipologie di freni:
- Freni a tamburo: Benché siano stati largamente sostituiti dai modelli a disco, la loro installazione nei mezzi pesanti rimane ancora una scelta affidabile.
- Freni a disco: Sono tra i più comuni freni per camion: la loro popolarità risiede nella capacità di dissipare rapidamente il calore, offrendo una decelerazione più immediata e uniforme.
- Freno motore, Retarder, Intarder, Aquatarder, Telma: dispositivi che permettono di rallentare senza intervenire sui pedali dei freni di servizio. Si tratta di un dispositivo che permette di “strozzare” (parzializzare) il flusso dei gas di scarico agendo su di un apposito pedale (o dispositivo a mano) che comanda la chiusura di una valvola a farfalla che causa una diminuzione del regime del motore. Agendo sul comando viene anche chiusa la mandata di combustibile.
Tecnologie Avanzate per la Sicurezza
L'evoluzione della tecnologia frenante nei veicoli pesanti ha portato allo sviluppo di sistemi di controllo sofisticati, essenziali per garantire la massima sicurezza ed efficienza in ogni condizione di guida. L'implementazione di queste tecnologie non solo migliora la capacità di risposta dei freni in situazioni critiche, ma consente anche una gestione più precisa e adattiva.
- ABS (Anti-lock Braking System): Essenziali per garantire la sicurezza durante la guida del veicolo, questi meccanismi prevengono il bloccaggio delle ruote durante le decelerazioni improvvise.
- EBS (Electronic Braking System): Rappresentano un'evoluzione dell'ABS. Integrano funzionalità elettroniche in grado di ottimizzare la distribuzione della forza frenante in funzione delle condizioni di carico e delle caratteristiche dell’autocarro.
In commercio sono disponibili dispositivi che permettono di evitare il tamponamento dei veicoli posizionati davanti all’autocarro: sono composti da una telecamera e da un radar che consentono di controllare continuamente la presenza di oggetti sul tratto stradale.
Impianti di Frenatura Ausiliaria per Rimorchi
La necessità di trainare rimorchi ed attrezzature caratterizzati da masse sempre maggiori ha portato i costruttori a realizzare impianti di frenatura ausiliaria per il rimorchio sia di tipo pneumatico sia di tipo idraulico.
Gli impianti misti di tipo automatico-pneumatico sono prodotti generalmente da ditte specializzate e funzionano con pressioni massime nell’ordine dei 7-8 bar. Mentre in Italia è molto utilizzata la presa a innesto doppio combinato che utilizza una tubazione di alimentazione collegata all’innesto sinistro e quella di comando che è allocata in quello destro, all’estero sono invece diffusi gli impianti a due vie che prevedono un innesto colorato di giallo per fornire aria al distributore del rimorchio, e un innesto rosso che serve per caricare il serbatoio e alimentare i freni. Quando invece il rimorchio è dotato di un impianto a una sola via si utilizza l’innesto aggiuntivo colorato di nero.
Per i trattori sono anche disponibili impianti di frenatura dei rimorchi che sfruttano la pressione dell’olio del circuito idraulico di frenatura del trattore. Questi impianti prevedono un’apposita presa che fornisce olio a una pressione di circa 150 bar e assicura un’azione frenante proporzionale alla spinta esercitata dal conducente sui pedali dei freni.
Tipologie di Impianti Frenanti per Rimorchi
Gli impianti di frenatura dei rimorchi possono essere meccanici, idraulici o pneumatici. Per l’efficacia della loro azione, sui modelli di elevata portata le soluzioni idraulica e pneumatica sono praticamente d’obbligo.
Impianto Meccanico
L’impianto meccanico di frenatura equipaggia tipicamente i rimorchi agricoli di minore portata. In pratica, l’organo frenante è il ben noto freno a tamburo, di solito azionato manualmente tramite una leva dedicata, collocata di fianco al posto di guida. La criticità di questa soluzione è rappresentata soprattutto dalle modalità di azionamento del comando a leva, che deve essere attivata dal conducente con una mano, contestualmente all’azionamento dei pedali per la frenatura del trattore.
Freno ad Inerzia
Un’interessante evoluzione delle soluzioni meccaniche per l’arresto delle operatrici trainate è il cosiddetto freno ad inerzia. Si tratta di una tipologia di frenatura diffusa soprattutto in Germania, per attrezzature rimorchiate che non richiedono un collegamento diretto con un impianto montato sulla motrice, come ad esempio nel caso delle mietitrebbiatrici che trainano in autonomia la propria testata di raccolta, su un carrello portabarra. La nuova normativa europea per la circolazione delle macchine agricole aprirà di fatto nuovi orizzonti a questa soluzione che, seppur da tempo ben conosciuta, non era mai stata seriamente considerata in precedenza, a causa delle preclusioni che le normative attuali ancora impongono.
Il principio di funzionamento dell’impianto è basato su freni a comando meccanico e da un timone telescopico. Attraverso la meccanica di quest’ultimo, quando il trattore frena si genera una forza di inerzia (da qui la denominazione) che per mezzo di opportuni tiranti agisce sull’apparato frenante del rimorchio. L’efficacia di questa soluzione è strettamente legata al rapporto tra la massa della motrice e quella del rimorchio, che logicamente deve essere sempre decisamente superiore all’unità.
Impianto Idraulico
Se l’impianto di frenatura del trattore è di tipo idraulico, la tedesca Bosch Rexroth ha messo a punto un dispositivo ABS che in sostanza agisce sulla modulazione delle valvole che determinano la pressione dell’olio nell’elemento frenante di ogni singola ruota. I problemi principali per la funzionalità dell’intero sistema riguardano il dover assicurare la necessaria velocità di intervento dell’idraulica e la gestione delle varie situazioni critiche.
Impianto Pneumatico
La frenatura pneumatica del rimorchio è molto diffusa in Italia, piuttosto che quella di tipo idraulico, viceversa popolare in altri Paesi, come ad esempio la Germania. In pratica, un compressore azionato dal motore del trattore accumula dell’aria in pressione in un serbatoio dedicato. Tramite un regolatore comandato dagli stessi pedali della motrice, l’aria fluisce attraverso un semigiunto al rimorchio, dove un servodistributore provvede ad azionare gli organi frenanti.
ABS nei Rimorchi Agricoli
Diversi costruttori di rimorchi di grande portata offrono già modelli con frenatura pneumatica e idraulica dotati di ABS. Contrariamente a quanto si potrebbe pensare, l’ABS aumenta di molto la sicurezza in frenata non a pieno carico, quanto piuttosto con il rimorchio vuoto; infatti, se la massa è ridotta, le ruote dell’attrezzatura trainata in frenata si bloccheranno immediatamente, provocando pericolosi sbandamenti, specie nella percorrenza di traiettorie curve. Tale situazione è enfatizzata proprio a causa della tipica regolazione della forza frenate sui rimorchi, che ovviamente viene tarata sempre per il mezzo a pieno carico.
Sterzatura Attiva per Rimorchi
Premiata con la medaglia d’argento all’Agritechnica del 2007, è un’innovazione che garantisce una migliore manovrabilità anche su terreni difficili e condizioni disagevoli con rimorchi a due e 3 assi ravvicinati. In pratica, il raggio di sterzata non è gestito passivamente in modo meccanico come di solito avviene, ma attivamente tramite un giroscopio (montato sul trattore), che trasmette il segnale ad un trasduttore di posizione angolare sull’asse, dove alcuni cilindri idraulici pilotano l’angolo di sterzata ottimale.
I vantaggi sono molteplici, e riguardano: una tenuta di strada migliorata anche su percorsi in pendenza e dissestati; una maggiore stabilità in frenata; una ridotta usura degli pneumatici (specie nelle curve strette); un più alto livello di sicurezza in caso di guida in pendenza; una miglior distribuzione dei pesi a terra tramite gli pneumatici; la possibilità di muoversi sia in marcia avanti che indietro senza problemi anche su dossi o cunette.
EBS (Electronic Braking System)
La tedesca Knorr-Bremse ha sviluppato nel 2011 per i rimorchi Jumbo di Pöttinger il Trailer-EBS TEBS G2.1, un dispositivo frenante elettronico composto da un insieme di sensori, dalle componenti pneumatiche dell’apparato frenante e dall’immancabile centralina.
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