Nell'immaginario comune, frenare equivale a premere il pedale del freno. Tuttavia, nei veicoli industriali, specialmente nei mezzi pesanti destinati al trasporto, il sistema ausiliario risulta essere fondamentale per garantire efficienza frenante in qualsiasi condizione esterna. Non è possibile affidarsi al solo impianto frenante durante la fase di decelerazione per due motivi principali:
- L’elevata usura delle componenti nell’uso continuo e prolungato e gli elevati costi di sostituzione di disco e pastiglie freno.
- Il sistema ausiliario evita, a differenza del sistema frenante, il surriscaldamento delle componenti per sovraccarico termico.
Il sovraccarico si realizza nel momento in cui le componenti d’attrito soggette a continuo strisciamento rimangono a contatto per tempi prolungati. L’efficienza frenante cala per via di questo fenomeno, chiamato Fading.
Tipologie di Rallentatori
I sistemi di frenatura ausiliaria “prolungata” sono definiti rallentatori. Essi possono essere primari o secondari, in base alla posizione che ricoprono nell’accoppiamento degli organi meccanici.
- Rallentatori Primari: Montati fra motore e scatola del cambio. Hanno il vantaggio di essere caratterizzati da una rapida risposta in tratti di ripida pendenza e condizioni di bassa velocità. Lo svantaggio riguarda l’interruzione del processo di decelerazione nelle condizioni di cambio del rapporto di velocità (nei motori a cambio manuale).
- Rallentatori Secondari: Montati fra scatola del cambio e assi di trasmissione della potenza. Efficienti nelle condizioni di frenata prolungata ad alte velocità e percorsi in salita.
Un'ulteriore distinzione si fa parlando di modalità di funzionamento. Possiamo trovare rallentatori idrodinamici (o idraulici) ed elettrodinamici (o elettromagnetici).
Rallentatori Idrodinamici (o Idraulici)
Gli Idrodinamici si suddividono in rallentatori che sfruttano come fluido operativo olio del cambio e quelli che utilizzano l’acqua del sistema di raffreddamento, gli Aquatarder.
Rallentatori Idrodinamici ad Olio
I rallentatori idrodinamici sono composti da: un rotore, un moltiplicatore, uno statore, un circuito idraulico per l’olio del cambio, un controllo elettronico gestito dalla centralina e un comando idraulico di azionamento con relativa pompa di ammissione del fluido.
Funzionamento
Il conducente, nelle condizioni di frenata prolungata, decide egli stesso di azionare il retarder olio-dinamico mediante una leva manuale posta sul volante o controllata in proporzione alla pressione esercitata dal piede sul pedale del freno.
La centralina, in base alle informazioni elaborate dai sensori e dalla pressione sul pedale, calcola la pressione e la quantità d’aria da inviare nel circuito idraulico del retarder. L’aria spinge l’olio presente nel circuito in una particolare zona del retarder: tra rotore e statore.
Il rotore spinge l’olio in circolo nel sistema retarder, successivamente il fluido entra nelle varie fessure del palettamento dello statore. Quest’ultimo reindirizza il fluido al rotore creando interferenza nella rotazione del rotore stesso: si viene a creare una coppia frenante mediante i differenti versi di rotazione del rotore (mediante fluido).
La coppia frenante è trasmessa agli assi di trasmissione a valle del cambio mediante un moltiplicatore di velocità, che amplifica l’effetto e decelera il mezzo pesante.
Durante il funzionamento viene trasformata energia meccanica dell’albero in energia cinetica per accelerare e il fluido nel circuito fino a raggiungere lo statore. Successivamente abbiamo una trasformazione di energia cinetica (frenante) del fluido in energia termica, nel momento in cui il fluido sviluppa la coppia frenante necessaria per decelerare.
Aquatarder
Gli Aquatarder sfruttano, per l’appunto, acqua. L’acqua fluisce continuamente tra statore e rotore, creando resistenza al moto di rotazione del rotore. Le temperature divengono elevate e il raffreddamento avviene mediante il passaggio del fluido nel circuito di raffreddamento.
Questo sistema è maggiormente utilizzato da Mercedes e garantisce minor peso, minor ingombro ed efficienza per via della mancata usura e sovratensione termica.
Rallentatori Elettrodinamici (o Elettromagnetici)
I rallentatori elettrodinamici sono composti da: statore fisso con bobine dell’eccitatore e una coppia di rotori solidali all’albero di trasmissione che li mette in rotazione.
Funzionamento
Rotori e statore sono calettati sullo stesso asse a distanza data, definita “traferro“, che evita qualsiasi contatto minimizzando l’usura.
Durante la fase di frenata, la centralina aziona un controllo elettronico che immette corrente nelle bobine dell’eccitatore. La dipendenza studiata tra i fenomeni elettrici e magnetici, ci portano a concludere che a tal corrente (nelle bobine), corrisponde un campo magnetico che a sua volta induce correnti “parassite” nei rotori.
Questi campi elettro-magnetici creano interferenza tra loro. Si crea un momento frenante lungo l’asse di trasmissione in cui sono calettati rotori e statore.
Il momento frenante aumenta all’aumentare dell’eccitazione delle bobine dello statore, in funzione di quanta pressione vien fatta sul pedale del freno (o livello di azionamento della leva manuale).
Lo statore è l’elemento induttivo ed è caratterizzato da una serie di elettromagneti. Questi ultimi, una volta attraversati da corrente continua, generano campi magnetici in grado di produrre correnti parassite (indotte) nei rotori.
Difetti e Particolarità
I retarder elettrodinamici presentano momenti frenanti elevati a bassi numeri di giri, a differenza di quelli idro-dinamici. Tuttavia, a differenza di quest’ultimi, all’aumentare del carico termico del rallentatore elettro-dinamico, crolla l’efficienza frenante.
L’efficienza nei retarder crolla in funzione dell’aumento della temperatura. I sistemi sono progettati in modo tale da evitare che si inneschi un incendio per temperature troppo elevate.
Quando e Come si Aziona il Retarder del Camion
Il rallentatore idraulico si usa per aiutare a rallentare il mezzo pesante ed è particolarmente efficace alle alte velocità, non solo in discesa, ma anche prima di una curva, all’uscita del casello autostradale per evitare di pigiare il freno in modo prolungato.
C’è chi dice che il retarder non vada azionato quando si percorre una strada bagnata, chi invece è a favore del suo utilizzo anche su strade innevate. Qualsiasi sia il parere in merito, bisogna ricordare che il freno idraulico si utilizza con giudizio, valutando le condizioni atmosferiche e le condizioni del camion (a pieno carico, vuoto ecc.).
Inoltre non si può usare il rallentatore idraulico, ad esempio, per una decina di minuti o un quarto d’ora, perché l’olio si surriscalda. Certo, c’è il liquido di raffreddamento, ma non è sufficiente se l’azione avviene in modo prolungato. Inoltre se surriscaldato, l’olio perde tutta la sua efficacia.
Per far funzionare il retarder si può utilizzare il pedale del freno o spesso una leva manuale, che di solito si trova sulla destra del volante (in alcuni modelli di camion anche sul volante) con vari livelli di frenatura per regolare la quantità di olio: più olio si manderà in circolo, maggiore sarà l’azione frenante.
Vantaggi dell'Utilizzo del Rallentatore
L'utilizzo del rallentatore offre diversi vantaggi, tra cui:
- 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 e riduzione dei costi di manutenzione: 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.
Sistemi di sicurezza avanzati
L'evoluzione della tecnologia frenante nei veicoli pesanti ha portato allo sviluppo di sistemi di controllo sofisticati, essenziali per garantire la massima sicurezza e 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.
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