Cilindro del Freno: Tipi, Misure, Sintomi di Guasto e Sostituzione

Nel verbale che torna dal centro di revisione non si legge quasi mai la riga "cilindro del freno difettoso". Al suo posto vengono verbalizzate formule come "squilibrio della forza frenante sullo stesso asse", "rilevata perdita d'aria", "efficienza del freno di stazionamento insufficiente" oppure "regolazione del freno fuori limite". Sono queste frasi a far rientrare il veicolo in officina; decidere quale componente ne sia responsabile non spetta al centro di revisione, ma all'officina e al responsabile della flotta. E la finestra decisionale e stretta: nella stessa giornata occorre confermare che il rilievo provenga davvero dal cilindro e stabilire se quel cilindro vada sostituito completo oppure se sia sufficiente un kit di riparazione.

Questo articolo si concentra su due domande: quali rilievi finiscono a verbale quando un veicolo non supera la revisione o la prova al banco a causa del cilindro del freno, e come si sceglie fra kit di riparazione e sostituzione dell'unita completa dopo aver letto quei rilievi. Sul campo i due piani si confondono, perche il verbale descrive il sintomo mentre l'officina ragiona per componenti. Se la traduzione fra i due linguaggi non e corretta, il risultato e una spesa inutile oppure un guasto che si ripresenta.

Non superare la revisione a causa del cilindro del freno: quali rilievi finiscono a verbale?

Durante la revisione periodica l'impianto frenante viene valutato su tre livelli: controllo visivo, verifica di tenuta e misurazione al banco prova freni. Il cilindro e uno dei pochi componenti capaci di toccare tutti e tre i livelli: il danno al corpo si vede a occhio, la perdita dalla membrana emerge come fuga d'aria, la debolezza nella generazione della forza compare sul diagramma del banco. Per questo lo stesso difetto fisico puo apparire a verbale in tre formulazioni diverse.

I rilievi vengono classificati in base alla gravita. Nella prassi comune i difetti lievi vengono annotati senza impedire l'esito positivo; quelli gravi comportano il mancato superamento della revisione e una nuova presentazione dopo l'eliminazione della carenza; quelli che minacciano direttamente la sicurezza portano al fermo del veicolo in quelle condizioni. Poiche denominazioni e soglie delle classi cambiano secondo la normativa vigente, e piu utile guardare al contenuto del rilievo che imparare a memoria il nome della classe.

I rilievi associati al cilindro hanno una caratteristica comune: sono quasi sempre indiretti. Il verbale non scrive "membrana lacerata", scrive "perdita d'aria nell'impianto frenante". Non scrive "misura del cilindro errata", scrive "differenza di forza frenante sullo stesso asse". Il compito dell'officina e tradurre questa formula indiretta in una causa meccanica e verificarla. Sostituire un componente senza verifica porta a rivedere la stessa riga al secondo passaggio, perche altre cause possono generare lo stesso rilievo.

La tabella seguente mostra le osservazioni piu frequenti con la forma tipica che assumono a verbale e con il peso che hanno sulla decisione; non e una pretesa di esattezza, ma una chiave di lettura del rilievo.

Il punto notevole della tabella e questo: la maggior parte dei rilievi non nomina il cilindro. Percio, quando il verbale arriva in officina, il primo lavoro e elencare quale catena meccanica possa generare quella formula. La riga "squilibrio sullo stesso asse", per esempio, puo nascere dalle ganasce, dal tamburo, dalla leva di regolazione, dall'albero a camme o da una valvola. Prima di accusare il cilindro occorre escludere questa catena; altrimenti l'unita appena montata ricevera lo stesso verbale una seconda volta.

Come appaiono al banco prova freni i rilievi originati dal cilindro: squilibrio e risposta ritardata

Il banco prova a rulli valuta il veicolo asse per asse: mentre le ruote girano, il freno viene applicato in modo graduale e la forza su ciascuna ruota viene registrata separatamente. La traccia dei problemi originati dal cilindro si legge su quel diagramma in tre modi: differenza di forza fra i due lati, mancata salita della forza come atteso e lento decadimento della forza al rilascio.

La prima traccia e lo squilibrio. Se l'unita di un lato genera meno spinta a parita di pressione d'aria, la forza frenante di quella ruota resta indietro rispetto alla gemella. Una membrana affaticata, una deformazione formatasi dentro il corpo o un indebolimento della molla di ritorno possono produrre questa differenza. Se lo scarto diventa abbastanza ampio, viene verbalizzato come squilibrio. Per non cadere in errore conviene ricordare che lo squilibrio e un effetto, non una fonte. Lo stesso diagramma puo nascere da guarnizioni d'attrito di spessore diverso, da una superficie sporca di lubrificante, da una leva di regolazione bloccata o da un problema di valvola.

La seconda traccia e la forza che non sale in modo regolare con la pressione. Ci si attende che, aumentando l'applicazione, la forza cresca proporzionalmente. Se la curva si appiattisce presto, cioe se oltre un certo punto una maggiore applicazione non produce piu forza, puo esserci una limitazione sul lato dell'attuatore. Una perdita dalla zona danneggiata della membrana, una superficie che striscia all'interno del corpo o un impuntamento meccanico che impedisce il libero movimento dell'asta di spinta generano questo comportamento.

La terza traccia e la risposta ritardata, ed e bidirezionale. La forza che si stabilisce in ritardo si percepisce durante l'applicazione; la forza che decade in ritardo emerge al rilascio ed e in genere considerata piu grave. Se, pur avendo rilasciato il freno, sulla ruota si continua a leggere forza, c'e uno strisciamento residuo. Lo strisciamento si osserva su unita con corpo deformato verso l'interno, molla di ritorno affaticata o asta di spinta che non rientra completamente. Lo strisciamento produce calore, il calore rovina guarnizioni e tamburo; per questo la riga corrispondente al banco e spesso da sola motivo di mancato superamento della revisione.

Il limite del banco prova e questo: misura il comportamento, non il componente. Il diagramma non indica un'unita, dice soltanto che su un lato dell'asse qualcosa non va; la decisione viene dalla verifica in officina.

Cosa succede se sullo stesso asse si mescolano cilindri di tipo diverso e come si riconosce dal corpo?

Una delle cause piu insidiose di squilibrio e il montaggio di unita con caratteristiche diverse sui due lati dello stesso asse. Un lato e stato sostituito anni prima, l'altro e rimasto originale; oppure, in un ordine passato per telefono, e stata letta solo la prima meta della sigla stampigliata sul corpo. Il pezzo si monta, il fissaggio tiene, il veicolo riparte. Il problema emerge soltanto al banco prova o, dopo qualche migliaio di chilometri, con l'usura asimmetrica delle guarnizioni d'attrito.

In revisione questo si traduce quasi sempre nella riga "squilibrio della forza frenante sullo stesso asse". Il verbale non scrive "montati cilindri di tipo diverso", scrive solo la differenza di forza. Per questo, su un veicolo che rientra con un rilievo di squilibrio, il primo controllo e verificare se i due lati siano fra loro identici; e l'esclusione piu economica, perche non richiede smontaggio.

Nel confronto sul corpo i punti da guardare sono questi. La sigla di tipo e misura si legge uguale sui due lati? Il diametro esterno e la lunghezza complessiva del corpo coincidono a vista? Un'unita ha sul retro un ingresso aria aggiuntivo o un attacco supplementare che l'altra non ha? La cuffia parapolvere, l'asta di spinta e la forcella hanno lo stesso assetto sui due lati? Se anche una sola di queste domande riceve risposta negativa, la spiegazione del rilievo di squilibrio e con ogni probabilita gia trovata.

Lo scopo qui non e presentare le famiglie di unita, ma capire se i due lati siano fra loro identici. Cosa raccontino le cifre della sigla, quale misura sia corretta su quale veicolo e cosa vada rilevato prima dell'ordine sono un argomento a se, trattato per intero nella guida Tipi e Misure del Cilindro Freno: Scelta tra T, DD e Cilindro a Molla. Per decidere dopo la revisione l'unica informazione necessaria e questa: se i due lati non sono identici, la causa del rilievo non e con ogni probabilita il degrado del componente, ma un accoppiamento sbagliato.

Quando l'accoppiamento errato viene accertato, cambia anche la decisione. Il kit di riparazione non risolve questo problema, perche non c'e una membrana degradata: c'e un abbinamento sbagliato. In questo caso la mossa corretta e riportare i due lati dell'asse a essere identici. Quale lato sostituire dipende dalla verifica, su catalogo e documentazione di assistenza, di quale delle due unita sia quella corretta per il veicolo. Fare questa verifica a intuito significa soltanto ribaltare lo squilibrio nella direzione opposta.

Quando il kit di riparazione (membrana) e una scelta ragionevole sul cilindro di servizio?

Le unita di servizio, che non accumulano energia elastica, possono essere revisionate rinnovando membrana ed elementi di tenuta nella misura in cui il costruttore lo consente. Questo non significa che sia sempre la scelta giusta: le condizioni in cui il kit di riparazione e ragionevole sono strette e devono essere soddisfatte tutte insieme.

La prima condizione e che il rilievo provenga davvero dalla membrana. Se la perdita arriva dalla linea di giunzione fra le due meta del corpo e il corpo stesso e integro, una membrana nuova puo risolvere il problema. Se invece la perdita arriva dal centro del corpo, da una crepa o da un punto perforato dalla corrosione, il kit non serve a nulla.

La seconda condizione riguarda lo stato del corpo e della superficie di tenuta. La membrana garantisce tenuta appoggiandosi su una superficie fra le due meta del corpo. Se quella superficie e vaiolata dalla corrosione, se la zona su cui preme la fascetta e rigonfia di ruggine o se il bordo del corpo ha subito un urto, anche una membrana nuovissima tornera a trasudare nei primi mesi. Nel valutare la superficie a vista occorre distinguere la ruggine superficiale lucida dalla corrosione profonda che solleva lo strato; la seconda esclude il kit di riparazione.

La terza condizione e che il costruttore abbia definito quell'unita come revisionabile. Alcune unita sono prodotte sigillate in modo permanente; su una unita del genere aprire la fascetta compromette definitivamente la tenuta e crea un rischio per la sicurezza. La revisionabilita non si stabilisce per supposizione, ma sulla documentazione di assistenza aggiornata del costruttore.

La quarta condizione e la possibilita di lavorare in modo simmetrico. Se si rinnova la membrana su un lato e si lascia l'altro nel suo stato invecchiato, puo nascere una nuova differenza di forza; su un veicolo rientrato con un rilievo di squilibrio significa riprodurre esattamente il problema che si sta cercando di correggere.

La quinta condizione e il tempo. Il kit di riparazione ha senso nella finestra di manutenzione programmata, quando l'unita puo essere smontata e le superfici ispezionate. La sostituzione della membrana eseguita sul veicolo a poche ore dall'appuntamento di revisione e lo scenario piu rischioso.

Perche il cilindro a molla (di stazionamento) non si ripara e si sostituisce come unita completa?

Sulle unita a molla, che assolvono la funzione di stazionamento e di emergenza, la situazione e completamente diversa. Dentro queste unita si trova una molla precaricata con forza sufficiente a trattenere il veicolo anche in assenza di pressione d'aria. Quella molla conserva la propria energia anche quando l'unita e stata smontata dal veicolo e giace del tutto libera. L'energia in questione va ben oltre l'aspettativa che si ha da un comune componente meccanico e, se si scarica in modo incontrollato, puo produrre conseguenze mortali.

Per questo motivo il consenso del settore e netto: l'unita a molla non si apre e non si revisiona in officina, si sostituisce completa. La meta del corpo che forma il vano molla non e progettata per essere separata sul campo. I tentativi del tipo "tagliamo la fascetta" comportano un rischio di sicurezza inaccettabile e rendono impossibile verificare in seguito le prestazioni frenanti.

Dal punto di vista della revisione questo semplifica la decisione. Se il rilievo punta all'efficienza del freno di stazionamento, al mancato rilascio dello stesso o a una perdita proveniente dal vano molla, l'opzione del kit di riparazione non e sul tavolo; la discussione riguarda soltanto quale lato sostituire e quando.

Come eseguire la sostituzione in sicurezza, come neutralizzare la molla prima dello smontaggio e a cosa prestare attenzione in fase di montaggio esulano dall'ambito di questo articolo. L'intera procedura, con le relative avvertenze di sicurezza, e descritta in Cilindro freno: guasti, sostituzione e manutenzione. Una volta presa la decisione, e quello l'indirizzo da seguire.

Un punto in piu: la decisione di sostituzione completa non comprende automaticamente il lato opposto dello stesso asse, ma nella maggior parte dei casi dovrebbe comprenderlo. Le due unita hanno la stessa eta e hanno lavorato nelle stesse condizioni; se una e arrivata al punto di generare un rilievo, anche l'altra ci si sta avvicinando. Il costo di far rientrare il veicolo in officina una seconda volta supera in breve tempo il prezzo della seconda unita.

Kit di riparazione o sostituzione completa? Criteri di decisione

Tutto quanto detto finora si puo raccogliere in un'unica tabella, e la regola e semplice: se anche uno solo dei criteri cade nella colonna della sostituzione completa, la decisione e la sostituzione completa. Il kit di riparazione e difendibile soltanto quando tutti i criteri restano nella propria colonna.

Oltre la tabella, tornano utili due regole pratiche. La prima: nel dubbio, scegliere la sostituzione completa; rimontare dicendo "forse tiene" un'unita che genera forza frenante significa trasferire tutto il rischio sulla strada. La seconda: aggiornare la decisione in base al ripetersi del rilievo; se la stessa unita produce un rilievo per la seconda volta, la prima decisione era sbagliata.

Nel confronto dei costi, guardare solo al prezzo del ricambio e fuorviante. Nel conto devono entrare anche la manodopera, il tempo che il veicolo passa in officina, il viaggio perso, la seconda presentazione alla revisione e la probabilita che il rilievo si ripeta. Sommando queste voci, l'intervallo in cui il kit di riparazione risulta davvero conveniente e, nella maggior parte delle flotte, piu stretto di quanto ci si aspetti.

Normative e approfondimenti

Questo argomento è regolato dalle norme di equipaggiamento dei veicoli pesanti con freni ad aria. Negli Stati Uniti lo standard federale dei freni ad aria FMVSS 121 (49 CFR 571.121) definisce i serbatoi, la protezione e i tempi che un impianto conforme deve offrire, e l'Europa applica i limiti equivalenti del Regolamento UNECE n. 13. Per maggiori dettagli, vedere la guida di riferimento illustrata su airbrakecompressor.com. Verificare sempre i valori specifici con la normativa vigente e i dati di assistenza del costruttore del veicolo.

In Italia la materia è regolata dalla normativa nazionale: l'art. 79 del Codice della Strada impone che i veicoli in circolazione mantengano l'efficienza dei dispositivi di frenatura, mentre le prescrizioni di dettaglio si trovano nel D.P.R. 495/1992, regolamento di esecuzione del codice; i provvedimenti attuativi sono raccolti nell'archivio normativo del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti.

Come influiscono sulla durata del cilindro l'angolo di montaggio e la posizione del foro di drenaggio?

Una parte rilevante dei mancati superamenti della revisione non nasce dal componente, ma da come e stato montato. Il caso piu frequente e la mancata attenzione all'orientamento orario dell'unita e alla posizione del foro di drenaggio. Le unita hanno sul corpo un piccolo foro di scarico per espellere l'umidita che entra; in posizione di lavoro quel foro deve trovarsi nel punto piu basso, cosi che l'acqua accumulata possa defluire per gravita.

Quando l'unita viene fissata ruotata di qualche posizione, il foro guarda di lato o verso l'alto e l'unita si trasforma in un recipiente d'acqua. L'acqua che resta all'interno innesca corrosione sulla superficie di appoggio della membrana e sulla parete interna, e d'inverno, congelando, crea sollecitazioni meccaniche. La perdita o il rilievo di corrosione che emergono dopo qualche stagione hanno qui la loro vera causa: il verbale scrive corrosione, l'origine e la posizione di montaggio.

Allo stesso modo, anche l'ostruzione del foro produce un esito simile. Polvere di strada, fango, residui di sale e sporco trascinato durante il lavaggio possono chiuderlo. Confermare durante il controllo di routine che quel foro sia libero e un'operazione di pochi minuti che incide in modo evidente sulla durata dell'unita. Per liberare il foro l'unita non si smonta; si verifica soltanto dall'esterno se sia ostruito.

Il secondo tema e l'angolo di lavoro dell'asta di spinta. L'unita va posizionata in modo che l'asta si muova lungo la propria direzione naturale di lavoro. Quando l'angolo e alterato, l'asta subisce a ogni applicazione una sollecitazione laterale; quella sollecitazione affatica la cuffia parapolvere, la cuffia affaticata lascia entrare sporco e acqua, e lo sporco che entra accelera l'usura. In fondo alla catena c'e di nuovo un rilievo di revisione, che pero non ha nulla a che vedere con la qualita del componente.

Il terzo tema e il percorso del tubo dell'aria. Una curva discendente del tubo prima dell'ingresso dell'unita aiuta l'acqua di condensa a raccogliersi in quella curva invece che nell'unita. Un tubo teso, che sfrega o collegato con una curva troppo stretta, puo invece generare in revisione un rilievo a se stante.

Acqua, condizioni invernali e danni da corrosione sul cilindro

Sul veicolo pesante la zona in cui lavorano queste unita e la peggiore del mezzo: dietro la ruota, con acqua costante, fango, pietrisco e sale in inverno. In questo ambiente la corrosione non e una possibilita, e un processo che avverra con il tempo. Ai fini della decisione conta saper distinguere la fase in cui la corrosione e cosmetica da quella in cui cambia la decisione.

La prima fase e la ruggine superficiale: la vernice si e assottigliata, il corpo si e imbrunito, ma lo strato metallico non si solleva e la superficie non da ruvidezza al tatto. Questa fase da sola non e motivo di esito negativo e non impedisce la scelta del kit di riparazione. Resta comunque un segnale d'allarme.

La seconda fase e la corrosione che solleva lo strato. La ruggine si e rigonfiata, al tatto si sfoglia, sulla superficie inizia la vaiolatura. Se e interessata la zona di appoggio della membrana o la linea su cui preme la fascetta, nemmeno una membrana nuova puo garantire una tenuta duratura; qui la decisione si sposta sulla sostituzione completa.

La terza fase e la perforazione e l'indebolimento strutturale. Se sul corpo c'e un foro sottile o lungo la linea della fascetta si osserva un distacco, l'unita non e piu in grado di trattenere la pressione in modo affidabile. In revisione viene verbalizzata come danno o come perdita e richiede, senza discussione, la sostituzione completa.

Le condizioni invernali accelerano il processo: il sale stradale aumenta sensibilmente la corrosione, il fango proiettato forma uno strato che trattiene umidita e, sotto zero, l'acqua rimasta all'interno congela sollecitando sia la membrana sia la superficie interna. Un semplice controllo visivo prima dell'inverno e la conferma del foro di drenaggio eliminano in partenza buona parte dei rilievi che emergerebbero in primavera.

Incide anche l'abitudine di lavaggio: puntare l'idropulitrice direttamente sulla cuffia parapolvere e sul foro di drenaggio puo spingere acqua dall'esterno verso l'interno. Avvicinarsi a quella zona a distanza e con un angolo indiretto fa la differenza sulla durata dell'unita.

La vostra lista di controllo preliminare prima di presentarvi alla revisione

Il modo piu semplice per non rientrare con un rilievo legato al cilindro e applicare lo stesso sguardo nella propria officina, prima di andare al centro di revisione. La lista che segue non richiede smontaggi ne attrezzature speciali; il suo scopo non e diagnosticare il guasto, ma vedere in anticipo se esista una situazione sospetta.

1. Bloccate il veicolo in sicurezza, calzate le ruote e attendete che l'impianto raggiunga la pressione di esercizio. Eseguite il controllo da una posizione sicura, senza infilarvi sotto al veicolo.
2. A motore spento e con l'ambiente silenzioso, mettetevi in ascolto. Un soffio d'aria continuo udibile senza che il freno sia applicato e un segnale la cui origine va cercata.
3. Chiedete a un aiutante di tenere premuto il pedale del freno e, nel frattempo, ascoltate la zona dietro la ruota. Il rumore che compare sotto pressione restringe la posizione del rilievo.
4. Applicate acqua saponata sulla zona sospetta e osservate se si formano bolle. Il punto da cui esce la bolla vi aiuta a distinguere se la perdita provenga dal corpo o dal raccordo.
5. Ispezionate il corpo a vista: annotate ammaccature, crepe, segni d'urto, ruggine rigonfia lungo la linea della fascetta e sollevamento dello strato.
6. Verificate che il foro di drenaggio sia nel punto piu basso e non sia ostruito. Se e ostruito pulitelo dall'esterno; se la posizione e errata, registratelo come nota di manutenzione.
7. Seguite il tubo dell'aria e il raccordo di ingresso: tracce di sfregamento, crepe, percorso in tensione o curve troppo strette possono generare in revisione un rilievo a se stante.
8. Controllate l'asta di spinta e la cuffia parapolvere. Se la cuffia e lacerata significa che entrano sporco e acqua; e l'anticipazione di un rilievo futuro.
9. Confrontate le sigle stampigliate sul corpo delle unita sui due lati dello stesso asse. Se le due non appaiono identiche, la causa del rilievo di squilibrio e con ogni probabilita qui.
10. Mettete per iscritto ogni voce che vi risulti sospetta e mostratela all'officina prima della revisione. Un dubbio non registrato diventa una riga di verbale al centro di revisione.

Questa lista non imita la revisione: il centro misura con la strumentazione, voi guardate con gli occhi e ascoltate con le orecchie. Ciononostante, una parte rilevante dei rilievi originati dal cilindro puo essere vista in anticipo con questi dieci punti.

Dopo un cilindro bocciato in revisione: a quale guida rivolgersi e cosa verificare

Con il verbale in mano la sequenza da seguire e chiara: prima si conferma che il rilievo provenga davvero dal cilindro, poi si decide fra riparazione e sostituzione, quindi si esegue il lavoro e infine si verifica il risultato. L'alterazione di questa sequenza e la causa piu comune del ripresentarsi della stessa riga al secondo passaggio.

Nella fase di conferma cio che va escluso e ben definito. Su un rilievo di squilibrio si valutano in ordine lo stato delle guarnizioni d'attrito, la superficie del tamburo o del disco, la liberta della leva di regolazione e l'identita fra i due lati. Su un rilievo di perdita si distingue se questa provenga dal corpo, dal raccordo o dal tubo. Su un rilievo relativo al freno di stazionamento si valutano insieme l'unita a molla e il circuito che la alimenta. Su un rilievo relativo alla corsa applicata, invece, non si deve formulare alcun giudizio senza aver eseguito la misurazione.

La fase decisionale si conduce secondo la tabella della sesta sezione di questo articolo. Come eseguire il lavoro una volta decisa la strada, in quale ordine smontare e rimontare, cosa controllare dopo il montaggio e cosa monitorare sul fronte della manutenzione sono argomento di un'altra guida; diagnosi, sostituzione e manutenzione sono raccolte per intero nella guida Camera del Freno: Guasto, Sostituzione e Manutenzione — Guida VADEN. Se si tratta dello smontaggio sicuro di un'unita a molla va seguita la guida sull'assistenza in sicurezza; se si tratta di determinare misura e tipo corretti, la guida su tipi e misure.

L'ultima fase e la verifica del risultato, ed e quella piu spesso saltata. A lavoro concluso l'impianto viene portato alla pressione di esercizio, si ripete il controllo di tenuta, si osserva che la forza si stabilisca e decada applicando e rilasciando il freno e, se possibile, si ripete la misurazione al banco prova freni. Se il veicolo viene mandato in revisione senza questa verifica, sara il centro a collaudarlo per conto vostro: ed e il metodo di collaudo piu costoso che esista.

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Poiché il cilindro a molla viene sbloccato per via pneumatica e non manualmente, conviene conoscere l'organo che comanda quel circuito: lo approfondiamo nella guida alla valvola parcheggio-scarico.

Avvertenza di sicurezza: la molla di accumulo di un cilindro a molla immagazzina un'enorme energia. Non smontare né tagliare mai un cilindro a molla. Bloccare sempre la molla con l'apposita vite di rilascio prima di rimuovere l'unità.

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Categoria prodotto: Soffietti del freno

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