Sistemi d' attuazione dei freni ad attrito degli autoveicoli pesanti

Per la frenatura di autoveicoli pesanti vengono impiegati servofreni più potenti di quello a depressione adottato sulle autovetture e sugli autocarri leggeri. Poiché il conducente, con la propria energia muscolare, non sarebbe in grado di provocare la frenatura del veicolo, egli, tramite il servofreno, interviene solo per azionare una fonte di energia ausiliaria (aria compressa) che agisce in sua vece sugli elementi frenanti direttamente (freno pneumatico) o indirettamente attraverso una sezione idraulica (freno pneumoidraulico o idropneumatico) con forza proporzionale alla corsa del pedale del freno, in modo da ottenere una frenatura pronta ed efficace con il minimo sforzo.

Freno pneumatico

È utilizzato sugli autoveicoli medio-pesanti e pesanti, specialmente se adibiti al traino: autocarri, trattori stradali, ecc.
Per maggiore chiarezza didattica, forniremo preliminarmente un quadro globale e sintetico di come opera l’impianto, tralasciando di considerare alcuni organi che, pur comparendo nella figura 89 e nella figura 90, rischierebbero di complicare la comprensione dell’impianto nelle sue linee essenziali.
L’aria compressa viene immagazzinata in vari distinti serbatoi (al massimo quattro):
- due per la frenatura di servizio della motrice(rispettivamente un serbatoio assale, per le ruote dell’asse anteriore, e un serbatoio ponte, per le ruote dell’asse o degli assi posteriori);
- uno per il comando del freno di stazionamento della motrice e per il comando della frenatura del rimorchio, se il veicolo è atto al traino;
- uno per i servizi ausiliari.
I serbatoi, che costituiscono la riserva dell’aria, sono collocati al centro di un sistema suddivisibile in due sezioni: una a monte e una a valle.
La sezione a monte dei serbatoi opera autonomamente rispetto all’azione del conducente e le sue condutture fanno parte del circuito detto automatico, nel quale è sempre presente aria in pressione: la ricarica dei serbatoi - previa decondensa e depurazione dell’aria nonché azione anticongelante (quasi mai al giorno d' oggi , solo essicazione)- è effettuata da un compressore; un regolatore provvede a governare la pressione di carica; una valvola di protezione distribuisce l’aria dell’automatico a ciascuno dei serbatoi garantendo, in caso di avaria di uno dei circuiti, l’alimentazione degli altri a una pressione di assoluta sicurezza. Le condutture in uscita dai serbatoi, sempre appartenenti all’automatico, fanno capo ai vari organi di comando grazie ai quali l’aria viene inviata, a pressione variabile, agli organi attuatori della frenatura.
La sezione a valle dei serbatoi, a partire dagli organi di comando di seguito accennati, è invece soggetta all’intervento del conducente e nelle sue condutture vi è aria in pressione solo quando i circuiti sono in fase di lavoro per realizzare la frenatura, altrimenti vi è aria a pressione atmosferica. Tramite il pedale del freno, il conducente agisce su un distributore duplex che mette in collegamento il serbatoio assale e il serbatoio ponte rispettivamente con gli elementi frenanti che competono loro.
Il collegamento avviene mediante due distinte condutture chiamate del moderabile perché attraverso di esse l’aria destinata a compiere l’azione di frenatura passa nella quantità e con la pressione voluta dal conducente e da lui moderata con la corsa del pedale del freno, secondo la necessità di una frenatura più o meno energica. Si realizza cosi:
- la frenatura di servizio su tutte le ruote, in caso di totale efficienza dell’impianto;
- la frenatura di soccorso tramite le sole ruote dell’assale anteriore o le sole ruote del ponte, in caso di parziale inefficienza dell’impianto, cioè se uno dei due circuiti è in avaria.
Rilasciando il pedale del freno, l’aria compressa delle condutture del moderabile si scarica all’esterno attraverso uno sfiato del distributore duplex, sicché le condutture stesse ritornano a pressione atmosferica realizzando la sfrenatura delle ruote.
Se il veicolo traina un rimorchio , il distributore duplex aziona a sua volta un servodistributore a triplo comando per rimorchio, che, attraverso il giunto d’accoppiamento motrice-rimorchio, comanda la frenatura moderabile del rimorchio (frenatura di servizio del rimorchio) anche in caso di avaria di uno dei due circuiti moderabili della motrice.

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Tramite un manettino, il conducente agisce su un distributore a mano che realizza con comando pneumatico la frenatura meccanica di stazionamento sulle ruote del ponte. Questa - contrariamente al
funzionamento del resto dell’impianto - avviene con scarico di aria compressa da appositi cilindri accumulatori a molla, attraverso uno sfiato del distributore a mano. ll riarmo dei cilindri per la sfrenatura delle ruote avviene automaticamente riportando il manettino in posizione di riposo.
Se il veicolo traina un rimorchio, il distributore a mano determina, oltre alla frenatura meccanica della motrice, anche quella pnematica del rimorchio .
Tramite il pedale del freno motore, il conducente consente il prelievo di aria dal serbatoio per i servizi, la quale alimenta i cilindri operatori per l’azionamento del freno motore di rallentamento.
In riferimento alla figura precedente , segue ora una descrizione analitica, anche di quelle componenti sopra non menzionate per esigenza di semplicità.

Compressore. È generalmente costituito da uno o più cilindri entro (normalmente 2) ciascuno dei quali scorre un pistone azionato, tramite biella e manovella, dall’albero motore. Attraverso una valvola d’ingresso collocata sul raccordo di aspirazione (collegato al collettore di aspirazione del del motore), il pistone risucchia - nella corsa discendente - aria che verrà poi compressa - nella corsa ascendente - e inviata in pressione all’impianto frenante e agli altri utilizzatori attraverso una valvola di uscita e il raccordo di mandata. Il cilindro è raffreddato ad aria e la testa è raffreddata ad acqua con circolazione derivata dall’impianto di raffreddamento del motore. La lubrificazione è derivata dal circuito di lubrificazione del motore.

Serpentina di rafreddamento. Ha la funzione di raffreddare l'aria proveniente dal compressore e di condensarne l’umidità affinché non si danneggino le valvole a valle della serpentina stessa.

Separatore di condensa con valvola automatica di spurgo. Depura l’aria, proveniente dal compressore, trattenendo l’eventuale acqua di condensa, l’olio, i prodotti carboniosi e altre impurità che potrebbero compromettere il funzionamento degli apparecchi a valle collegati. Lo scarico in atmosfera avviene automaticamente, a cicli prestabiliti, attraverso l’apposita valvola collocata nella parte inferiore dell’apparecchio.

Anticongelatore. Garantisce il funzionamento dell’impianto pneumatico durante la stagione invernale impedendo la formazione di ghiaccio nelle valvole, nelle tubazioni e nei serbatoi tramite l’invio di liquido antigelo in tutte le parti dell’impianto in quantità proporzionata alla temperatura esterna. Viene attivato automaticamente per mezzo di impulsi di pressione nell’istante in cui avviene la commutazione del regolatore di pressione dalla fase di funzionamento a vuoto a quella di funzionamento sotto carico del compressore.
Usare come liquido antigelo esclusivamente alcool etilico (etanolo), che va mantenuto nel serbatoio anche durante la stagione estiva per evitare il deterioramento delle guarnizioni di tenuta e fenomeni di corrosione.
Il manettino di comando va posizionato in corrispondenza dell’indice di riferimento: 0 nella stagione estiva; 1 per le basse temperature invernali; 1/2 per le medie temperature invernali. Inserire l’anticongelatore con temperature inferiori a + 5°C.
Controllare il livello del liquido: ogni giorno, durante la stagione invernale; ogni settimana, durante la stagione estiva.

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Regolatore di pressione. Mantiene la pressione dell’aria nei serbatoi entro i valori minimo e massimo prestabiliti (es.: 8,6 + 9,5bar). Il dispositivo scarica in atmosfera l’aria proveniente dal compressore, che in tal caso lavora a vuoto, appena la pressione nei serbatoi raggiunge il valore massimo prestabilito: evita cosi il raggiungimento di pressioni eccessive nell’impianto e il surriscaldamento del compressore. Quando invece la pressione nei serbatoi scende al valore minimo prestabilito, il dispositivo chiude il suo scarico verso l’atmosfera ristabilendo il passaggio d’aria dal compressore ai serbatoi.
Con la periodicità indicata dalla Casa costruttrice, pulire il filtro usando nitro o benzina.

Valvola di protezione a quattro vie. Distribuisce l’aria nei quattro circuiti che da essa si dipartono. In caso di avaria di uno dei circuiti, consente di alimentare i rimanenti a un valore di pressione di assoluta sicurezza. E' costituita da quattro gruppi valvolari simili fra loro.
E' dotata di una presa pneumatica che consente, con motore in moto, di prelevare aria per il gonfiaggio dei pneumatici o di alimentare un impianto staccato dal veicolo.

Serbatoi. immagazzinano l’aria compressa destinata alla frenatura del veicolo (serbatoi per l’assale e per il ponte della motrice; serbatoio di comando frenatura del rimorchio e di alimentazione dei cilindri freno doppi per disinserire il freno di stazionamento) e ai servizi ausiliari (serbatoio per i servizi: freno motore, servocomando frizione e cambio, bloccaggio differenziale, ecc.), Lavorano a una pressione di esercizio compresa fra i valori massimo e minimo prestabiliti dalla Casa costruttrice secondo il tipo di veicolo, e contengono una quantità d’aria sufficiente a garantire un certo numero di frenate anche in caso di guasto del compressore.

Ciascuno di essi è dotato di una valvola per lo spurgo dell’eventuale acqua di condensa che si produce a causa dell’umidità contenuta nell’aria e non trattenuta dai filtri.
Effettuare lo spurgo: ogni giorno, nel periodo invernale o in presenza di clima particolarmente umido; ogni settimana, nel periodo estivo.

Riduttore di pressione. Inserito a monte del serbatoio del freno di stazionamento e comando rimorchio, limita la pressione erogata a un valore inferiore a quella dell’impianto (es.: 7,3 1 0,2 bar). Ha perciò la funzione di interrompere il flusso d’aria compressa al serbatoio quando in quest’ultimo la pressione raggiunge il valore di taratura.

Valvole unidirezionali di ritenuta. Permettono il passaggio dell’aria in una sola direzione.

Distributore duplex. È costituito da due distributori indipendenti i cui organi di regolazione sono comandati parallelamente da un puntale che agisce su un bilanciere. Azionato dal conducente tramite il pedale del freno, preleva aria dai serbatoi (circuito automatico) e la distribuisce agli elementi frenanti (circuito moderabile).
Il distributore duplex offre le seguenti prestazioni:
-sicurezza funzionale, per cui il conducente può effettuare un’efficace frenatura anche in caso di avaria delle tubazioni o degli elementi di una sezione dell’impianto;
- sensibilità e rapidità d’azione, grazie all’adozione di valvole di preimmissione e di adeguati condotti pneumatici;
- equilibratura d’azione, per cui è garantito l’equilibrio pneumatico nelle due sezioni della motrice;
- autoreagenza, per cui la reazione sul pedale del freno è proporzionale alla pressione negli elementi frenanti, sicché il conducente ha l’esatta sensazione del grado di frenatura raggiunto (anche in caso di avaria di una sezione, la reazione sul pedale del freno rimane praticamente invariata);
-autoregolazione, per cui la pressione negli elementi frenanti varia con il variare della corsa del puntale di comando, e per ogni posizione si mantiene costante, in quanto il distributore assicura la compensazione di eventuali perdite;
-autolimitazione, per cui l’erogazione d’aria nelle due sezioni moderabili viene limitata a una pressione massima stabilita, con consenguente maggiore disponibilità di energia accumulata e pressione massima di frenatura costante indipendentemente dalle oscillazioni di pressione nei serbatoi.


Continuo domani...

Bello pp864 seguo con interesse, è davvero un bel argomento!!