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Retarder, Intarder e Aquatarder: i sistemi di frenatura ausiliaria

Retarder, Intarder e Aquatarder: i sistemi di frenatura ausiliaria – I sistemi di frenatura ausiliaria sono per i veicoli commerciali pesanti un’ottima soluzione per prevenire il surriscaldamento e la precoce usura dell’impianto frenante principale.

Nei veicoli industriali e a maggior ragione sui mezzi per il trasporto pesante per decelerare il mezzo non ci si può affidare al semplice impianto frenante ad aria installato a bordo. Questo principalmente per due motivi: primo l’elevato costo per la sostituzione di pastiglie e dischi di tali dimensioni e secondo, sopratutto nella marcia in discesa o a pieno carico, l’impianto frenante principale non è adatto a un funzionamento continuo e prolungato. Tempi di utilizzo troppo lunghi o un continuo utilizzo non solo generano un eccessivo consumo delle parti soggette a strisciamento ma posso portare a un sovraccarico termico degli stessi freni con conseguente diminuzione dell’effetto frenante, più comunemente conosciuto come fenomeno del fading. Per ovviare a questo possibile problema, in particolar modo sui mezzi per il trasporto pesante, vengono installati dei sistemi di frenatura ausiliaria cioè dei sistemi indipendenti dal classico sistema frenante che agisce direttamente sulle ruote, resistenti alla sollecitazione continua in discesa o sotto forte carico e adatti al funzionamento prolungato a prova di usura non soggetto a surriscaldamento.

Retarder

Di questi sistemi di frenatura prolungata, detti rallentatori, ne esistono di due tipologie in base alla posizione nella quale vengono installati: i rallentatori primari, che possono essere montati fra motore e cambio, e i rallentatori secondari, che possono essere montati fra cambio e assi di trasmissione. I rallentatori primari presentano lo svantaggio dell’inevitabile interruzione della trasmissione di forza e quindi dell’effetto frenante nel processo di cambio con cambi manuali ma, essendo realizzati in associazione con cambi ad innesto sotto carico, hanno, rispetto ai rallentatori secondari, un notevole vantaggio in caso di tratti in ripida pendenza a bassa velocità. I rallentatori secondari, invece, presentano particolari vantaggi nell’impiego in veicoli industriali per trasporto interurbano in relazione alle frenature di adattamento alle alte velocità e ai percorsi in salita.

Retarder

Considerando, invece, la modalità con la quale intervengono e rallentano il mezzo pesante possiamo suddividere i rallentatori in: idrodinamici o idraulici e elettrodinamici o elettromagnetici. Gli idrodinamici o idraulici posso ulteriormente essere suddivisi tra quelli che come fluido operativo utilizzano l’olio del cambio e quelli che invece utilizzano l’acqua del sistema di raffreddamento, denominati Aquatarder.

Idrodinamici o idraulici

Retarder

I rallentatori idrodinamici o idraulici adottano lo stesso funzionamento del giunto Fottinger. Sono composti quindi da uno statore, un rotore, un comando idraulico con relativa pompa, un moltiplicatore, un circuito per l’olio del cambio e una centralina di gestione. Il conducente stesso aziona il retarder e ne determina la potenza frenante tramite una leva manuale posta sul volante o tramite il pedale del freno. A questo punto la centralina elettronica determina il giusto quantitativo e la giusta pressione di aria da inviare nel retarder per spingere un preciso quantitativo di olio nella zona di lavoro del rallentatore tra rotore e statore.

Retarder

L’olio entra nella camera del retarder, il rotore spinge l’olio e lo mette in circolo, l’olio entra nei vani delle palette dello statore e viene rinviato al rotore generando una coppia opposta (frenante) al movimento del rotore. Questa coppia frenante viene poi trasmessa all’uscita del cambio tramite il demoltiplicatore così da rallentare il mezzo pesante. Durante questo processo si ha naturalmente una trasformazione di energia cioè il rotore trasforma l’energia meccanica dell’albero motore in energia cinetica di un liquido. L’energia cinetica frenante si trasforma a sua volta in energia termica (calore) nello statore che deve per questo essere gestita dal sistema di raffreddamento tramite lo scambiatore integrato olio/acqua integrato.

Aquatarder

Retarder

I rallentatori Aquatarder, adottati di solito dalla Mercedes, sono dei retarder idrodinamici o idraulici che al posto dell’olio del cambio utilizzano il liquido del circuito di raffreddamento come fluido di lavoro. Per il resto rimane identico ai retarder appena descritti, infatti, durante l’azionamento la pressione dell’aria spinge l’acqua contro le palette del rotore rallentando cosi il movimento del motore. I fluido di lavoro (in questo caso acqua) viene poi raffreddato direttamente nel circuito di raffreddamento del motore. Tra i vantaggi, il minor peso, nessuna usura ne surriscaldamento ed efficienza a tutte le velocità.

Elettrodinamici o elettromagnetici

Retarder

I rallentatori elettrodinamici o elettromagnetici sono, invece, composti da uno statore fisso, a cui sono fissate le bobine dell’eccitatore, e da una coppia di rotori, solidali con l’albero di trasmissione, che li fa entrare in rotazione. Lo statore e i rotori sono montati coassialmente,”faccia a faccia”: uno spazio vuoto, chiamato traferro, separa i rotori dallo statore, evitando così qualsiasi attrito. Per eseguire la frenatura le bobine dell’eccitatore ricevono corrente e quindi producono un campo magnetico che induce nei rotori correnti parassite. Tali correnti portano ad un momento frenante la cui grandezza dipende dall’eccitazione delle bobine dello statore e dal traferro tra rotore e statore. Lo statore svolge quindi il ruolo di induttore ed è costituito da una serie pari di elettromagneti che, quando attraversati da una corrente elettrica continua, generano i campi magnetici necessari per la produzione di correnti parassite nella massa dei rotori. I rotori svolgono il ruolo di indotto. Costruiti cioè in un materiale conduttore appositamente studiato, i rotori vengono percorsi dalle correnti parassite solamente quando sono attraversati dai campi magnetici generati dallo statore e vengono fatti entrare in rotazione dall’albero di trasmissione.

Retarder

Retarder

Per definizione, le correnti parassite hanno origine da una massa metallica conduttrice, quando questa è posta all’interno di un campo magnetico variabile. La variabilità del campo magnetico a cui sono sottoposti i rotori è quindi determinata dalla rotazione di questi ultimi. Le correnti parassite si avvolgono attorno a linee di flusso magnetico e per tale motivo vengono anche chiamate correnti vorticose. La generazione di correnti parassite nella massa del rotore comporta la comparsa di forze di Laplace che si oppongono alla rotazione del rotore. La coppia frenante così prodotta, applicata all’albero di trasmissione, permette di rallentare il veicolo. Le correnti parassite provocano un graduale aumento della temperatura dei rotori che evacuano il calore nell’aria, per ventilazione. I rallentatori elettrodinamici presentano, a differenza dei comuni rallentatori idrodinamici secondari, momenti frenanti relativamente elevati a bassi numeri di giri ma la decelerazione del veicolo diminuisce all’aumentare del carico termico del rallentatore elettrodinamico stesso. La notevole riduzione dei momenti frenanti del rallentatore elettrodinamico all’aumentare della temperatura del rotore è però da attribuire alla protezione termica che evita la possibilità che si inneschi un incendio a causa delle elevate temperature raggiunte.

Author

Matteo Di Lallo

http://www.matteodilallo.tech
Laureato in Ingegneria Meccanica e forte appassionato di motori. Collabora attualmente per alcune realtà del mondo dell'editoria automotive: Autotecnica, Trasporto Commerciale, Giornale del Meccanico, La Mia Auto, Omniauto, Quattroruote ed EngBook.

6 Replies to “Retarder, Intarder e Aquatarder: i sistemi di frenatura ausiliaria”

  1. Ottimo articolo.Sarebbe auspicabile uno studio dei sistemi per applicazione su autovetture(riduzione delle polveri sottili urbane).Essendoci ormai piattaforme estremamente unificate in tutto il mondo i costi di progetto e costruzione(essendo necessari al massimo tre/quattro varianti) verrebbero estremamente diluiti.
    Saluti,Roberto

  2. La mia domanda è sapere: quando si azziona il retarder su mezzi pesanti in fase di discese pericolose il retarder agisce anche sul rimorchio?

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