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Regolatori del gioco sono leve meccaniche che collegano l'asta di spinta della camera del freno all'albero della camma a S nei sistemi di freni a tamburo azionati ad aria su camion commerciali, rimorchi e autobus. Il loro compito più importante è mantenere il gioco corretto tra la guarnizione del freno e il tamburo del freno, uno spazio solitamente mantenuto tra loro 0,010 e 0,020 pollici (0,25–0,51 mm) a riposo. Poiché le guarnizioni dei freni si assottigliano nel corso di decine di migliaia di chilometri, il divario aumenta. Il regolatore del gioco compensa, tramite la regolazione manuale da parte di un tecnico o, nei moderni progetti automatici, attraverso un meccanismo a frizione e vite senza fine integrato che si autocorregge durante ogni applicazione del freno. Un regolatore del gioco correttamente funzionante mantiene la corsa dell'asta di spinta entro il massimo consentito dalla legge, preserva la forza frenante e impedisce al veicolo di superare l'ispezione su strada. Uno trascurato o guasto costituisce un pericolo diretto per la sicurezza e una delle categorie di violazione dei freni più comunemente citate nell'applicazione delle norme sui veicoli commerciali.
Per capire cosa fa un regolatore del gioco, è utile tracciare la sequenza di frenata dall'input del conducente all'arresto della ruota. Quando il conducente preme il pedale del freno, la valvola di fondo dosa l'aria compressa dal serbatoio nelle camere dei freni su ciascuna estremità dell'asse. All'interno della camera, la pressione dell'aria spinge contro un diaframma flessibile, spingendo l'asta di spinta verso l'esterno in linea retta. Quella forza lineare deve essere convertita nella coppia rotazionale necessaria per far girare la camma a S, che a sua volta allarga le ganasce del freno contro il tamburo - e quella conversione è esattamente ciò che esegue il regolatore del gioco.
Meccanicamente, il regolatore del gioco è un braccio di leva. Un'estremità ruota sull'albero della camma a S tramite un foro scanalato; l'altra estremità si collega all'asta di spinta tramite un perno con testa. La lunghezza del braccio, misurata dal centro del foro dell'albero a camme al centro del foro del perno della cerniera, determina il vantaggio meccanico applicato. La maggior parte dei regolatori del gioco per veicoli pesanti utilizzano una lunghezza del braccio di Da 5 a 6 pollici (da 127 a 152 mm) . Un braccio più lungo produce una coppia maggiore ma richiede una maggiore corsa dell'asta di spinta; un braccio più corto necessita di meno corsa ma genera meno forza di rotazione. Selezionare la lunghezza corretta del braccio per la posizione dell'asse è quindi una decisione di montaggio critica, non estetica.
Regolatori del gioco utilizzati nei sistemi frenanti ad aria compressa dei veicoli commerciali rientrano in tre categorie. Ciascuno ha un meccanismo interno distinto, una diversa esigenza di manutenzione e una gamma specifica di applicazioni in cui eccelle.
Il tipo manuale è il design originale. Un bullone di regolazione esagonale sul lato dell'alloggiamento si collega a un ingranaggio a vite senza fine interno. Ruotando il bullone in senso orario si gira la vite senza fine, che fa avanzare l'albero della camma a S e stringe il gioco tra rivestimento e tamburo. La regolazione deve essere eseguita da un tecnico a ogni intervallo di manutenzione preventiva, in genere ogni 25.000 km o come specificato dal produttore del veicolo. Se si salta la regolazione, la corsa dell'asta di spinta supera il limite massimo della corsa legale, riducendo l'efficacia del freno e attivando un ordine di fuori servizio durante l'ispezione. I regolatori manuali continuano ad essere utilizzati sui veicoli delle flotte più vecchi e nei mercati in cui gli intervalli di manutenzione sono strettamente controllati.
I regolatori automatici del gioco (ASA) incorporano un meccanismo di frizione unidirezionale che rileva la corsa eccessiva dell'asta di spinta e si autoregola durante ogni normale applicazione del freno. Quando l'asta di spinta si estende oltre la soglia preimpostata, la frizione interna si innesta e fa ruotare l'ingranaggio a vite senza fine di un piccolo incremento, riducendo il gioco. Al rilascio, un nottolino caricato a molla mantiene la nuova posizione. Poiché la regolazione è continua e automatica, la corsa dell'asta di spinta rimane entro le specifiche per tutta la durata di esercizio della guarnizione del freno, a condizione che anche i componenti di base del freno (tamburo, guarnizione, boccole dell'albero a camme) siano in buone condizioni. I regolatori automatici sono ora obbligatori sui nuovi veicoli commerciali con freni ad aria compressa nella maggior parte dei principali mercati.
Il regolatore del gioco a doppia molla è una variante avanzata del design automatico che incorpora due molle nel suo meccanismo di regolazione interno: una molla di azionamento primaria che alimenta il movimento di regolazione e una molla di ritorno secondaria che mantiene saldamente l'ingranaggio a vite nella sua posizione regolata dopo il rilascio del freno. Questa architettura a doppia molla risolve la modalità di guasto più comune dei sistemi automatici a molla singola: la regolazione all'indietro, in cui le vibrazioni o un rapido ciclo di frenata provocano la deriva della vite senza fine all'indietro, aumentando gradualmente la corsa dell'asta di spinta tra gli eventi di regolazione. Aggiungendo una seconda molla per bloccare la posizione regolata, il design a doppia molla offre un gioco più uniforme tra rivestimento e tamburo durante l'intero ciclo di servizio, rendendolo particolarmente adatto ad ambienti ad alte vibrazioni come costruzioni fuoristrada, strade di trasporto minerario, percorsi di raccolta rifiuti e applicazioni di trattori portuali pesanti dove i regolatori automatici convenzionali possono avere difficoltà a mantenere una regolazione stabile.
| Confronto tra i tre tipi principali di regolatori del gioco in base alle principali caratteristiche operative | |||
| Caratteristico | Manual | Automatico (molla singola) | Doppia molla automatica |
| Grilletto di regolazione | Tecnico con la chiave | Automatico per applicazione del freno | Automatico per applicazione del freno |
| Rischio di aggiustamento arretrato | Nessuno (posizione fissa) | Moderato sotto vibrazione | Basso (posizione di bloccaggio a doppia molla) |
| Richiesta di intervallo di servizio | Alto: ogni controllo del PM | Basso: solo ispezione | Basso: solo ispezione |
| Tolleranza alle vibrazioni | Bene | Moderato | Eccellente |
| Applicazione tipica | Flotte più vecchie, attrezzature obsolete | Autocarri standard su strada | Fuoristrada, miniere, trasporti pesanti |
Nel funzionamento autostradale standard, un convenzionale regolatore automatico del gioco a molla singola funziona in modo affidabile. Le applicazioni dei freni sono prevedibili, i livelli di vibrazione sono moderati e il rivestimento si usura a una velocità costante. Tuttavia, gli ambienti operativi gravosi introducono condizioni che mettono alla prova il design a molla singola in tre modi specifici.
I veicoli fuoristrada e minerari attraversano superfici che trasmettono vibrazioni costanti direttamente al gruppo frenante. In queste condizioni, la molla di ritorno singola in un regolatore automatico convenzionale può consentire all'ingranaggio a vite senza fine di spostarsi all'indietro in modo incrementale ad ogni ciclo di vibrazione. Nel corso del tempo, l'effetto cumulativo aumenta la corsa dell'asta di spinta e riduce le prestazioni di frenata, spesso senza innescare un evidente fallimento dell'ispezione finché la situazione non diventa grave. La molla di bloccaggio secondaria del regolatore del gioco a doppia molla impedisce questa migrazione all'indietro, mantenendo la regolazione stabile indipendentemente dalla qualità della superficie stradale.
Applicazioni come la raccolta dei rifiuti, la consegna urbana o i trattori per terminal portuali comportano un numero di cicli di frenata estremamente elevato, a volte centinaia di frenate complete all'ora. Ogni evento di rilascio mette sotto stress il meccanismo interno della frizione. Il design a doppia molla distribuisce il carico di ritorno su due molle anziché su una, riducendo la concentrazione delle sollecitazioni sui singoli componenti e prolungando la vita operativa del meccanismo di regolazione tra gli intervalli di revisione.
Carichi più pesanti implicano maggiori richieste di coppia frenante, che si traducono in forze più elevate attraverso il braccio di regolazione del gioco e la connessione del perno con testa. Un regolatore del gioco a doppia molla progettato per pesi lordi pesanti utilizza un filo per molla di diametro maggiore e un alloggiamento rinforzato per gestire questi carichi elevati senza deformarsi o perdere la precisione della regolazione. La scelta di un regolatore valutato per il peso lordo operativo effettivo, e non solo per il requisito legale minimo, è un fattore chiave per raggiungere la durata operativa completa del rivestimento.
L'ispezione del dispositivo di regolazione del gioco è necessaria come parte dei controlli pre-viaggio ed è un'area di interesse primario durante le operazioni di controllo dei veicoli commerciali su strada. La seguente procedura si applica sia ai tipi manuali che a quelli automatici, inclusa la doppia molla regolatori del gioco .
Una corretta installazione determina se un regolatore del gioco, in particolare un tipo automatico o a doppia molla, funzionerà come previsto per tutta la sua durata di servizio. I tre errori di installazione più comuni sono la lunghezza errata del braccio, l'innesto errato della scanalatura dell'albero a camme e la mancata impostazione della regolazione iniziale prima di fare affidamento sul meccanismo automatico.
Il foro interno del regolatore del gioco deve corrispondere all'albero della camma a S sia in termini di numero di scanalature che di diametro. Le specifiche comuni delle scanalature per gli autocarri pesanti includono configurazioni a 10 e 28 scanalature in diametri dell'albero che vanno da Da 1,0 pollici a 1,5 pollici (da 25,4 a 38,1 mm) . L'installazione di un regolatore non corrispondente impedirà completamente il montaggio o consentirà alla scanalatura di sfilarsi sotto il carico di frenata. Confermare sempre le specifiche dell'albero dai dati del produttore dell'asse prima di ordinare un ricambio.
Quando i freni sono completamente rilasciati, il braccio di regolazione del gioco deve essere posizionato approssimativamente perpendicolare alla linea centrale dell'asta di spinta, in genere entro una finestra compresa tra 85° e 95°. Questa geometria massimizza l'effettivo vantaggio meccanico attraverso l'intera gamma di corse dell'asta di spinta. Il montaggio del registro al di fuori di questo intervallo angolare riduce l'efficienza della frenata e provoca un'usura irregolare delle guarnizioni, anche se tutte le altre specifiche sono corrette.
Anche sui regolatori del gioco della molla automatici e doppi, è necessaria una regolazione manuale iniziale al momento dell'installazione per stabilire il gioco iniziale. Stringere il bullone di regolazione finché il rivestimento non entra appena in contatto con il tamburo, quindi allentare la quantità specificata, in genere da un quarto a mezzo giro, per stabilire il gioco di funzionamento. Dopo la configurazione iniziale, pompare i freni più volte per consentire il funzionamento del meccanismo automatico, quindi misurare nuovamente la corsa dell'asta di spinta per verificare che rientri nel massimo consentito. Lubrificare tutti gli ingrassatori, solitamente due sul corpo del regolatore e uno sul perno con testa, con grasso per telaio NLGI grado 2 al momento dell'installazione e successivamente ad ogni intervento di manutenzione preventiva. Gli ingrassatori ostruiti o mancanti devono essere sostituiti immediatamente; un ingranaggio a vite senza fine secco si gripperà e il regolatore perderà la capacità di autocorrezione.
Il riconoscimento tempestivo dei segnali di allarme previene guasti a bordo strada e mantiene costanti le prestazioni dei freni su tutto il set di assali. I seguenti sintomi indicano che è necessaria un'ispezione o una sostituzione.
La corsa dell'asta di spinta che supera il limite di corsa massimo per il tipo di camera è l'indicatore principale che il regolatore del gioco non mantiene la regolazione corretta. Sui tipi automatici e a doppia molla, questo di solito significa che il freno di fondazione necessita prima di attenzione, ma può anche indicare un meccanismo di regolazione grippato o usurato che non è più in grado di autocorreggersi.
Se un lato di un asse è regolato correttamente e l'altro è sottoregolato, il lato più stretto applica la forza frenante prima e con maggiore forza, tirando il veicolo verso quella ruota. Una regolazione disomogenea lungo l'asse motore è una causa comune di comportamento imprevisto dello sterzo in caso di frenata di emergenza e può anche causare un'usura rapida e irregolare delle guarnizioni.
Un regolatore impostato troppo stretto, o uno con un meccanismo di ritorno grippato, mantiene la camma parzialmente ruotata anche dopo che la pressione dell'aria viene rilasciata, mantenendo il rivestimento in contatto con il tamburo. Ciò genera calore, accelera l'usura delle guarnizioni, provoca un aumento della temperatura del mozzo e, nei casi più gravi, può provocare un incendio dei freni. Una ruota che è notevolmente più calda della sua coppia dopo la guida è un indicatore affidabile della resistenza dei freni.
Una guarnizione interna danneggiata consente al lubrificante di fuoriuscire dall'alloggiamento dell'ingranaggio a vite senza fine. Una volta perso il grasso, il meccanismo interno funziona a secco, l'attrito aumenta notevolmente e la funzione di regolazione si riduce in un breve periodo di funzionamento. Qualsiasi traccia di grasso visibile sull'alloggiamento del regolatore o sui componenti circostanti dovrebbe richiedere un'ispezione immediata e la sostituzione della guarnizione.
Il perno con testa che collega l'asta di spinta al braccio di regolazione del gioco deve avere un movimento libero minimo. Se il foro del perno nel braccio è diventato ovale o se il perno stesso è sottodimensionato a causa dell'usura, la perdita di movimento riduce la corsa effettiva dell'asta di spinta, il che significa che i freni non si applicano completamente nonostante l'asta di spinta sembri percorrere la distanza corretta. La sostituzione del perno e della boccola ripristina il pieno contatto meccanico.
Un regolatore del gioco a doppia molla è costruito per durare nel tempo, ma la sua durata è direttamente legata alla qualità del sistema frenante circostante e alla coerenza della manutenzione preventiva. Le seguenti pratiche proteggono l'investimento in regolatori ad alte specifiche e mantengono le prestazioni di frenata al massimo.
