Freni Air-Over-Hydraulic: Come Funzionano i Sistemi Idraulici Assistiti ad Aria

I freni air-over-hydraulic sono un sistema ibrido: l'aria compressa fornisce la spinta, ma è il liquido dei freni che effettivamente serra i freni delle ruote. Un booster aria-idraulico (comunemente chiamato "pacco aria") si trova tra i due circuiti. Quando si preme il pedale, la pressione dell'aria del serbatoio viene dosata contro un pistone che genera un'alta pressione idraulica in una sezione tipo pompa freno, e quel liquido aziona le pinze o i cilindretti delle ruote. In pratica, si ottiene lo sforzo leggero sul pedale e la potenza di un sistema ad aria che aziona i più semplici freni idraulici autoregistranti tipici dei veicoli più leggeri.

Questa configurazione è una via di mezzo. Compare su veicoli troppo pesanti perché la gamba del conducente possa azionare freni idraulici puri, ma non abbastanza grandi o pesanti da giustificare un impianto pneumatico completo a camme a S (S-cam). Si pensi a camion medi, autobus urbani e scolastici più datati, camper di grandi dimensioni, carri attrezzi e alcuni mezzi antincendio e di servizio pubblico.

Come è strutturato il sistema air-over-hydraulic

Il sistema è di fatto costituito da due sistemi collegati tra loro, ed è utile immaginarli separatamente.

Il lato aria è quasi identico a quello di qualsiasi camion pneumatico: un compressore azionato dal motore carica i serbatoi, un regolatore fa ciclare il compressore tra innesto e disinnesto (tipicamente disinnesto intorno a 120-135 psi, innesto intorno a 100-110 psi), un essiccatore d'aria rimuove l'umidità, e un allarme di aria bassa scatta intorno a 60 psi. La differenza sta in cosa fa l'aria alla fine del circuito.

Il lato idraulico è la configurazione tipica dei veicoli leggeri: un serbatoio del liquido, tubazioni idrauliche, e pinze a disco oppure cilindretti a tamburo. Non ci sono camere freno, registri automatici né camme a S sugli assi.

A collegarli è il booster aria-idraulico. Al suo interno, un grande pistone ad aria è esposto alla pressione dosata del serbatoio; esso aziona un pistone idraulico più piccolo. Poiché il pistone ad aria ha una superficie molto maggiore rispetto a quello idraulico, una pressione dell'aria moderata diventa un'alta pressione del liquido, ed è ciò che permette a un pesante camion medio di fermarsi con un pedale leggero.

Air-over-hydraulic vs. freni ad aria completi vs. idraulico puro

Acquirenti e tecnici confondono spesso questi sistemi. Ecco come si confrontano i tre sui punti che contano in officina.

Il punto chiave: un camion air-over-hydraulic ha compressore e serbatoi come un camion a freni ad aria completi, ma le ruote vengono frenate dal liquido come in un'auto. Per questo si manutiene sia un compressore e un essiccatore d'aria sia si spurga il liquido freni.

Dove si usano i freni air-over-hydraulic

Questa soluzione compare ovunque il telaio sia abbastanza pesante da richiedere un'assistenza superiore al servofreno a depressione, ma il costruttore ha voluto mantenere la componentistica più semplice dei freni idraulici alle ruote. Esempi comuni:

• Camion medi (circa Classe 5-7) come furgoni cassonati e ribaltabili più grandi.
• Autobus urbani e scolastici più datati, prima che molte flotte standardizzassero sull'aria completa.
• Camper e motorhome di grandi dimensioni su telai più pesanti.
• Carri attrezzi e bilici a scivolo, dove il telaio base è di portata media.
• Alcuni mezzi antincendio e di servizio pubblico.

Se non si è sicuri di quale sistema abbia un camion, si guardino le estremità delle ruote. Camere freno e registri automatici indicano aria completa. Pinze o cilindretti alimentati da tubazioni idrauliche, combinati con serbatoi d'aria e un booster montato sul longherone del telaio, indicano air-over-hydraulic.

Vantaggi e svantaggi

Perché i costruttori lo usano

• Sforzo leggero sul pedale con elevata potenza frenante, senza la componentistica completa dei freni ad aria.
• I freni idraulici alle ruote autoregistranti sono più semplici da manutenere rispetto ai freni a camma a S che richiedono registrazione manuale o automatica.
• Nessuna gabbiatura delle molle di accumulo né sostituzione delle camere ad ogni ruota.

Cosa richiede più lavoro

• Si manutengono due sistemi: un circuito di alimentazione aria (compressore, essiccatore, serbatoi, controllo dell'umidità) e un circuito idraulico (liquido, spurgo, guarnizioni).
• Il booster aria-idraulico è un componente specializzato soggetto a usura che può perdere aria, perdere liquido o perdere potenza.
• Il comportamento del freno di stazionamento e di emergenza varia in base al progetto, quindi non si può presumere che molle di accumulo in stile aria completa tengano su una pendenza.

Diagnosi dei problemi dei freni air-over-hydraulic

L'abitudine diagnostica più utile è decidere subito se si sta inseguendo un problema lato aria o un problema lato idraulico, perché i due si percepiscono in modo diverso dal sedile di guida.

Si parta dalle basi di qualsiasi camion pneumatico: costruire pressione, osservare il manometro e confermare che il regolatore cicli correttamente. Se l'alimentazione d'aria è sana e tiene, ma il pedale è comunque anomalo, si passi al lato idraulico. Un compressore che carica lentamente o cicla di continuo indica di nuovo una perdita d'aria o un compressore che non sta al passo; questi controlli sono gli stessi validi per qualsiasi sistema ad aria, trattati in compressore freni ad aria che non genera pressione e sistema freni ad aria che perde pressione.

L'aria nelle tubazioni idrauliche produce un pedale spugnoso che lo spurgo risolve; la pressione dell'aria bassa produce un pedale duro che nessuno spurgo può migliorare. Bisogna confermare quale dei due casi si presenta prima di aprire uno spurgo.

Basi di manutenzione

Poiché si manutengono entrambi i circuiti, si suddivida la routine:

1. Lato aria: scaricare regolarmente i serbatoi per eliminare l'acqua, sostituire la cartuccia dell'essiccatore d'aria secondo il programma, e mantenere in salute compressore e regolatore. L'umidità è nemica di ogni sistema ad aria.
2. Lato idraulico: mantenere il livello del liquido corretto e pulito, ispezionare eventuali perdite al booster e alle estremità delle ruote, e spurgare il sistema dopo ogni intervento sulle tubazioni.
3. Il booster: ispezionare per perdite combinate di aria e liquido. Un booster che perde liquido nella sezione aria, o che sibila aria sotto il pedale, è da sostituire.

Il compressore che alimenta il lato aria è dello stesso tipo di componente presente su qualsiasi camion commerciale a freni ad aria, e valgono le stesse modalità di guasto. Se il lato aria sta privando il booster di alimentazione, si consulti sintomi di compressore freni ad aria guasto prima di condannare i componenti idraulici.

Si tratti l'air-over-hydraulic per quello che è: un sistema di alimentazione ad aria completo che finisce però in freni idraulici alle ruote. Mantenendo pulita l'aria e pulito il liquido, e sapendo a quale metà del sistema appartiene un sintomo, questi ibridi sono semplici da tenere in servizio.