Ritardo dei Freni ad Aria: Perché i Freni Rispondono Lentamente

Il ritardo dei freni ad aria è il tempo che intercorre tra la pressione sul pedale e l'effettiva chiusura delle ganasce sul tamburo (o delle pastiglie sul disco nei freni a disco ad aria). Un certo ritardo è normale e inevitabile: l'aria è comprimibile e deve percorrere tutta la lunghezza del veicolo e riempire ogni camera prima che l'astina si muova, quindi un autoarticolato sano impiega comunque circa mezzo secondo per iniziare a frenare. Il ritardo diventa un guasto quando una valvola relè è lenta o mal specificata, quando i tubi di segnale sono lunghi, piegati o sottodimensionati, quando la pressione dell'impianto è bassa, o quando i freni delle ruote non sono regolati. Il conducente avverte un pedale morbido e ritardato, il complesso tira o spinge nelle frenate brusche, e le guarnizioni si usurano in modo non uniforme tra gli assali.

Da dove viene davvero il ritardo

L'impianto idraulico di un'auto risponde quasi istantaneamente perché il fluido è incomprimibile. Un impianto ad aria deve spostare un volume d'aria attraverso valvole e tubi, e ogni fase aggiunge la propria quota di ritardo. Scomporlo rende evidente perché un mezzo lungo reagisce più tardi di un camion rigido.

Le norme federali statunitensi sui tempi di frenata (FMVSS 121) esistono proprio a causa di questi ritardi: la pressione in camera deve salire a circa 60 psi entro circa mezzo secondo su un camion o trattore, con limiti separati per i tempi di rilascio e per l'applicazione del rimorchio. Questi requisiti sono il motivo stesso per cui esistono le valvole relè.

Perché contano valvole relè e lunghezza dei tubi

Se ogni camera posteriore e del rimorchio dovesse essere riempita tramite un tubo che parte dalla valvola pedale, il ritardo sarebbe inaccettabile. L'aria starebbe ancora viaggiando mentre l'assale sterzante starebbe già trascinando. Una valvola relè risolve il problema fungendo da valvola pedale remota: il pedale invia un piccolo segnale di controllo lungo il tubo lungo, e il relè apre un percorso corto e di grande diametro da un serbatoio vicino direttamente alle camere. Il tubo lungo muove solo un segnale, non il volume di lavoro.

Due specifiche controllano la rapidità con cui ciò avviene.

• La pressione di apertura è la pressione di segnale alla quale il relè inizia a erogare, tipicamente nella fascia 2-5 psi e scelta deliberatamente per quella posizione d'assale. Montare un relè con pressione di apertura più alta dell'originale e i freni posteriori si applicheranno costantemente dopo quelli anteriori.
• Dimensione delle porte e capacità di erogazione determinano quanto velocemente si riempiono le camere. Un relè dimensionato per un tandem motrice sposta molta più aria al secondo di una piccola valvola specifica per rimorchio; un ricambio sottodimensionato riempie la pressione camera lentamente anche se la valvola "funziona".

Il dimensionamento dei tubi conta per lo stesso motivo. I tubi di mandata servizio sono comunemente da 3/8 pollici e quelli di alimentazione da 1/2 pollice sui mezzi pesanti combinati. Sostituire con un tubo più piccolo, aggiungere derivazioni non necessarie o lasciare un tubo piegato dietro una traversa limita tutti il flusso e aggiunge decimi di secondo. Un tubo in nylon schiacciato sotto una fascetta è una causa nascosta classica di un assale sempre in ritardo. Quando si sostituiscono le valvole di controllo, far corrispondere la pressione di apertura originale e le dimensioni delle porte conta più del prezzo, motivo per cui vale la pena verificare i dati di compatibilità quando si acquistano valvole relè di qualità OE per veicoli commerciali invece di montare la prima che si adatta.

Equilibrio frenata anteriore-posteriore

Ciò che i conducenti percepiscono è lo sfasamento temporale, non solo il ritardo totale. Se gli assali del trattore si applicano visibilmente prima del rimorchio, il rimorchio spinge il trattore: il complesso risulta instabile nelle frenate brusche e pneumatici e guarnizioni motrici si usurano rapidamente. Se il rimorchio si applica per primo, viene trascinato e i suoi freni si surriscaldano e perdono efficacia. Nessuna delle due condizioni genera un codice. Si manifesta come usura disomogenea delle guarnizioni tra gli assali e un camion che "non frena mai allo stesso modo".

Cause comuni di squilibrio anteriore-posteriore:

1. Valvole relè miste con pressioni di apertura diverse tra gli assali dopo riparazioni frammentarie.
2. Una valvola di scarico rapido sull'assale sterzante che si è indurita e non scarica più rapidamente, per cui l'anteriore resta applicato durante il rilascio.
3. Camere freno di dimensioni errate montate su un assale, che cambiano sia la forza sia il tempo di riempimento.
4. Leve di registro con corse diverse, per cui un assale recupera il gioco molto prima di un altro. Vedere regolazione della leva di registro.
5. Una valvola di dosaggio o compensazione carico non calibrata su un telaio con sospensioni ad aria.

Diagnosi del ritardo eccessivo

Eseguire i controlli economici prima di condannare una valvola.

• Verificare prima l'alimentazione. Un ritardo su un impianto non completamente carico è un problema di alimentazione, non di valvola. Caricare fino al distacco del regolatore, normalmente nella fascia 120-135 psi, e verificare il reinserimento intorno a 100-110 psi prima di giudicare la risposta.
• Ascoltare a ogni relè. Con un aiutante sul pedale, un relè sano eroga e scarica in modo netto nell'istante in cui il pedale si muove. Un sibilo debole o una pausa evidente prima dell'erogazione indica la valvola.
• Manometro alla camera. Derivare un manometro su una linea camera e confrontare la velocità di salita della pressione tra gli assali. Differenze marcate tra gli assali sono il riscontro cercato.
• Ispezionare il percorso del tubo. Seguire la linea di controllo per intero cercando abrasioni, punti di schiacciamento, curve strette e raccordi arrugginiti, e verificare che le guarnizioni delle teste di accoppiamento non siano gonfie o ghiacciate.
• Misurare la corsa dell'astina. Una corsa lunga aggiunge ritardo meccanico oltre a quello pneumatico, e una corsa eccessiva è un difetto che comporta il fuori servizio.
• Controllare l'umidità. Acqua e olio trascinati da un essiccatore d'aria in avaria degradano le guarnizioni delle valvole e gelano nei tubi di controllo d'inverno, producendo un ritardo che compare solo nelle mattine fredde.

Lento ad applicarsi e lento a rilasciarsi sono guasti diversi. Se i freni trascinano o restano applicati dopo il rilascio del pedale, iniziare dal lato scarico del relè e delle valvole di scarico rapido. Vedere freni ad aria lenti a rilasciarsi.

Ridurre il ritardo su un camion funzionante

La maggior parte delle flotte recupera tempo di risposta con la manutenzione di base piuttosto che con ricambi esotici: mantenere l'impianto completamente carico e senza perdite, scaricare i serbatoi e revisionare l'essiccatore secondo il programma affinché gli interni delle valvole restino puliti, mantenere leve di registro e freni delle ruote in corsa corretta, e sostituire il tubo in gomma indurito invece di rattopparlo. Soprattutto, sostituire una valvola relè con la stessa specifica dell'originale piuttosto che con la prima disponibile a scaffale; vedere come sostituire una valvola relè. I kit di revisione vanno bene su un corpo pulito e non corroso, ma un alesaggio pistone butterato richiede la sostituzione. Dopo ogni cambio valvola, riverificare la sensazione dei tempi in un test su strada a carico e ispezionare l'usura delle guarnizioni alla manutenzione successiva per confermare che gli assali si dividano il lavoro in modo uniforme. Coppie, pressioni e limiti di corsa variano per telaio, quindi il manuale di servizio aggiornato del costruttore del veicolo resta sempre il riferimento vincolante.