Le valvole freni ad aria nel sistema frenante del camion e del rimorchio

Quali funzioni svolgono le valvole freni ad aria e cosa hanno cambiato nella frenatura dei veicoli.

I veicoli superiori a 3.5 tonnellate utilizzano un impianto frenante ad aria compressa, in altre parole essi utilizzano l’aria compressa per arrestare la marcia. I dispositivi di smaltimento dell’energia cinetica accumulata durante il movimento vengono quindi comandati dal rilascio di aria che la trasformano in energia termica provocandone il rallentamento o l’arresto.

Un tempo i sistemi frenanti pneumatici erano soggetti a perdite di aria che ne provocavano il blocco, in sostanza si rischiava di restare senza freni se nei circuiti non c’era aria a sufficienza. Oggi, grazie all’evoluzione della meccanica in campo automotive, è stato introdotto un sistema di valvole freni ad aria che servono ad assistere i circuiti frenanti in caso di cali di pressione o perdite di aria.

Va da sé che le valvole freni ad aria svolgono una funzione fondamentale che coinvolge, in primo piano, la sicurezza del veicolo e, in parte, anche il confort del guidatore poiché con i vecchi sistemi si era costretti ad aspettare che i circuiti caricassero l’aria necessaria prima di potersi mettere in marcia proprio per non incorrere in blocchi del sistema. Comprendere la funzione delle varie valvole freni ad aria può aiutare, quindi, a capire se e quando ne va sostituita una dall’esame della problematica che si riscontra nel veicolo.

È per questo che dedichiamo uno spazio per spiegare il ruolo delle valvole freni ad aria nell’impianto frenante. Parliamo quindi prima del funzionamento dell’impianto frenante ad aria compressa per poi analizzare nel dettaglio le funzioni svolte dalle varie valvole freni ad aria.

Valvole freni ad aria

L’aria compressa viene prodotta da un compressore(1) e giunge nell’essiccatore d’aria(3) attraverso il regolatore di pressione(2) che si occupa di mantenere la pressione nei limiti di un determinato campo (per esempio compreso fra 7.2 e 8.1 bar). Dopo che all’aria compressa è stata sottratta la quantità di vapore acqueo contenuta nell’aria atmosferica e scaricata nell’atmosfera dall’essiccatore perviene nella prima delle valvole freni ad aria, la valvola di sicurezza a 4 circuiti(4) che, in caso di avaria a uno o più circuiti, limita la pressione all’interno dei circuiti intatti ad un valore massimo consentito.

FUNZIONAMENTO DEL SISTEMA DEL FRENO DI SERVIZIO – la frenatura comandata dal pedale

Dai serbatoi l’aria giunge al distributore dell’aria e poi attraverso l’elettrovalvola giunge ai cilindri. Nell’impianto del freno di servizio il distributore d’aria della motrice viene azionato dalla pressione del piede sul pedale quindi l’aria partendo dai serbatoi (6 e 7) fluisce attraverso l’elettrovalvola di regolazione ABS(39) nei cilindri a membrana(14) dell’asse anteriore e verso il correttore di frenata automatico che a sua volta dirige l’aria attraverso l’elettrovalvola di regolazione ABS(40) nella parte del freno di servizio dei cilindri Tristop per la frenatura dell’asse posteriore. Se il veicolo traina un rimorchio, il distributore del freno della motrice aziona a sua volta il servodistributore del  rimorchio(17), che, attraverso il giunto d’accoppiamento motrice-rimorchio(11), consente all’aria proveniente dal serbatoio dell’aria di giungere al correttore di frenata automatico(34) e alla valvola relè ABS(37) attraverso la valvola di sfrenatura(32) e la valvola adattatrice(33). L’aria compressa giunge quindi ai cilindri a membrana dell’asse anteriore. In tal modo la pressione erogata dalla motrice in corrispondenza della pressione di frenatura del rimorchio viene adattata alla rispettiva condizione di carico del rimorchio. La valvola adattatrice ha la funzione di ridurre la pressione di frenatura per evitare una sovra frenatura del freno sulla ruota dell’asse anteriore. Le valvole relè ABS (nel rimorchio) e le valvole di regolazione ABS (nella motrice) servono per il controllo della pressione nei Brake chamber. Se vengono attivate le valvole della centralina elettronica ABS (36 o 41) questa modalità di comando avverrà indipendentemente dalla pressione trasmessa del servo distributore della motrice o del rimorchio.

FRENO DI STAZIONAMENTO

Nell’impianto del freno di stazionamento l’aria passa dal serbatoio dell’aria (III) alla valvola di ritenuta(13) poi alla valvola del freno a mano(16) e infine alla valvola relè(20) per poi giungere nella parte della molla precaricata dei cilindri Tristop (19). Quando si attiva la valvola del freno di stazionamento(16) vengono completamente sfiatate le molle dei cilindri Tristop che esercitano la forza richiesta per il freno sulla ruota. Si sfiata allo stesso tempo anche la condotta del freno di stazionamento verso il servo distributore del rimorchio (17) e quindi la frenatura del rimorchio viene effettuata attraverso il tubo di collegamento flessibile del freno.

FRENO DI SOCCORSO

In caso di guasto dei circuiti del freno di servizio le molle prevaricate dei cilindri Tristop vengono sfiatate (ma non completamente come nel caso del freno di stazionamento) dalla valvola del freno di stazionamento, in modo tale da consentire di frenare l’autotreno.

FRENATURA AUTOMATICA DEL RIMORCHIO

In caso di una rottura della condotta di collegamento per l’”alimentazione“, si verifica un’improvvisa caduta di pressione e il servo distributore del rimorchio (27) attiva una frenata a fondo del rimorchio. In caso di una rottura della condotta di collegamento del ”freno“, all’attivazione del sistema del freno di servizio il distributore 2/2 integrato nel servodistributore del rimorchio(17) riduce il flusso verso la testa d’accoppiamento (11) della condotta d’alimentazione fino ad un punto tale da favorire una rapida caduta di pressione nella condotta d’alimentazione della linea frenante rotta, attivando così una frenatura automatica della rimorchio entro il tempo prescritto ai sensi di legge di max. 2 sec. per il servodistributore del rimorchio (27). La valvola di ritenuta (13) assicura l’impianto del freno di stazionamento contro un’attivazione in caso di una caduta di pressione all’interno della condotta d’alimentazione verso il rimorchio.

Di seguito elenchiamo le valvole freni ad aria più importanti e le loro funzioni:

• valvole di pressione controllata che, in caso di caduta di pressione, consente un utilizzo più rapido dell’impianto del freno di servizio e assicura la pressione per la motrice in caso di una interruzione della condotta d’alimentazione del rimorchio;
• valvole limitatrici di pressione serve a limitare la pressione erogata ad un valore preimpostato: nei sistemi frenanti per rimorchi molto spesso si utilizza una valvola limitatrice di pressione sull’asse posteriore per prevenire un bloccaggio delle ruote posteriori durante intense frenate e con una forte distribuzione dinamica del carico sull’asse;
• distributore del freno hanno la funzione di alimentare e scaricare sensibilmente e gradualmente l’aria dalle Brake Chamber della motrice;
• il correttore di frenata automatico ha la funzione di regolare automaticamente la forza frenante in dipendenza dallo stato di carico del veicolo;
• i giunti d collegamento hanno la funzione di collegare il sistema frenante ad aria compressa della motrice con il sistema frenante del rimorchio;
• le valvole di protezione vengono utilizzate in sistemi frenanti a parecchi circuiti, perchèin caso di avaria di un circuito la valvola alimenta solo quelli funzionanti;
• il regolatore di pressione svolge la funzione di regolare in maniera automatica la pressione d’esercizio all’interno del sistema frenante ad aria compressa, inoltre protegge le tubazioni e le valvole contro la penetrazione di impurità;
• le valvole di sfrenatura hanno lo scopo di aprire ill sistema frenante per movimentare i rimorchi sganciati;
• la valvola di spurgo protegge le valvole, le tubazioni e i cilindri contro la penetrazione di condensa tramite uno spurgo automatico del serbatoio dell’aria;
• il servodistributore del rimorchio svolge la funzione di regolazione del sistema frenante del rimorchio e del semirimorchio e attiva la frenatura automatica del semirimorchio in caso di una caduta di pressione parziale o completa nella condotta dell’alimentazione;
• l’elettrovalvola ha la funzione di aumentare, ridurre o mantenere la pressione nei Brake Chamber durante una frenatura in dipendenza dei segnali di regolazione della centralina elettronica in millisecondi;
• le valvole relè hanno la funzione di abbreviare la durata e la soglia di risposta di una frenatura tramite una rapida alimentazione d’aria della Brake Chamber;
• le valvole livellatrici hanno la funzione di regolare rispettivamente la pressione all’interno dei soffietti a sospensione pneumatica in corrispondenza delle condizioni di carico dell’automezzo;
• la servofrizione camion ha la funzione di ridurre la forza di attivazione ovvero modulare la sensibilità del pedale della frizione. Di conseguenza serve a rendere la guida del conducente più confortevole.