La sicurezza per chi viaggia in automobile è certamente affidata, oltre alla prontezza di riflessi del conducente, ad un ottimo sistema frenante. Per questo motivo è importante periodicamente verificare la salute dei dischi e delle pastiglie dei freni.
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- I dischi dei freni
- I problemi dei dischi e delle pastiglie
- La Pinza Freno
- Tipologie di pompa freno
- Caratteristiche delle pastiglie
- Verifica delle pastiglie dei dischi
- Fissaggio delle pastiglie
I dischi dei freni
Il freno a disco è un dispositivo che serve per rallentare la rotazione di una ruota e fermare il mezzo a cui essa è vincolata; è costruito in ghisa o acciaio (esistono una o più coppie di pastiglie montate all'interno delle pinze dei freni, che vengono premute contro il disco da entrambi i suoi lati). Il suo funzionamento è permesso da dispositivi meccanici o idraulici e dunque il comando dei freni può essere:
- A leva: viene usato nelle motociclette per il comando dell'impianto anteriore
- A pedale: è usato nelle automobili
I freni possono poi essere azionati tramite vari sistemi:
- Idraulico: le pastiglie vengono premute contro il disco tramite la pressione sviluppata da un liquido
- Peumatico: la pressione del gas può agire in positivo o negativo sulle pastiglie alloggiate dentro alla pinza
- Meccanico: viene eseguito con un cavo metallico
I dischi possono essere costruiti in materiali differenti:
- Carbonio: vengono utilizzati nelle competizioni
- Ghisa: utilizzati sugli autoveicoli.
- Acciaio: sono formati da una lega come il carbonio e altri materiali che possono cambiarne le caratteristiche.
- Ceramica: usati solo da alcune tra le più importanti case automobilistiche. I dischi in carbo-ceramica sono simili a quelli in carbonio ma hanno le superfici caricate con silice. In questo modo si ottiene un disco leggero come quello in carbonio ma con una superficie durissima.
I problemi dei dischi e delle pastiglie
I freni di questo tipo sono soggetti a più tipi di danneggiamento: la deformazione, la rigatura, la rottura, vetrificazione. La deformazione può essere causata da un eccessivo riscaldamento degli stessi. Questo fenomeno è più improbabile nel caso di dischi ventilati.
La sensazione derivante dalla deformazione è quella di vibrazioni della ruota (anche se la stessa sensazione potrebbe però anche essere generata da un accumulo di materiale frenante di consumo). Le auto dotate di cambio automatico hanno bisogno di essere frenate durante le pause di marcia. Nelle zone di contatto tra pastiglia e disco la temperatura scende più lentamente (nella frenata successiva si potrebbero dunque creare delle discontinuità dell'azione frenante).
Sottolineiamo che la deformazione può essere evitata utilizzando i freni in maniera appropriata (utilizzando il freno motore ed evitando frenate troppo prolungate si può infatti diminuire le probabilità di surriscaldamento).
La Pinza Freno
Si tratta dell'insieme strutturale che serve a sorreggere la totalità del meccanismo di pastiglie dei freni, pistoni e cilindri. La pinza, nelle automobili, viene collegata o alla piastra che serve a fare da mozzo alla ruota, oppure ad una piastra snodata, vincolata a una rotazione sull'asse del mozzo della ruota.
Pinza freno flottante
Il sistema di questo tipo è costituito da una struttura a slittamento laterale che permette all'intero sistema di avere una maggiore libertà di movimento rispetto al disco stesso. In pratica, avviene che il cilindretto che compone la pinza freno, posizionato da un lato del disco freno va a premere una delle due pastiglie verso il disco stesso
Pinza freno fissa
Nel caso di quella fissa, non assistiamo ad alcun movimento della stessa. Tuttavia è il disco del freno che può essere flottante o fisso a sua volta. In questo caso abbiamo una pinza che va ad utilizzare una o più coppie di cilindretti i quali arrivano a premere le pastiglie direttamente verso il disco e contemporaneamente su entrambe le facce dello stesso. Questo secondo tipo è assai più costoso, in quanto è realizzata attraverso un sistema di meccanica molto più complesso.
Tipologie di pompa freno
La pompa freno serve a trasferire il liquido frenante. Il liquido, in questo modo, passa dal proprio serbatoio alla pinza freno, permettendo che si azionino i vari pistoncini che poi portano le pastiglie a stringersi sul disco. La pompa viene naturalmente messa in azione dal pedale o dalla leva del freno.
Non esiste un unico modello di pompa freno, ma varie tipologie a seconda della loro disposizione nel meccanismo di frenaggio. Quella assiale è composta da un pistoncino che fa andare il liquido lungo un percorso parallelo rispetto al manubrio, in linea retta. Questo tipo è il più utilizzato perchè molto economico.
La pompa freno radiale, invece, ha un pistoncino dotato di movimento lineare rispetto al centro su cui ruota la leva. Sono usate in particolare per i veicoli sportivi, in quanto risultano meno ingombranti dal punto di vista della meccanica poiché restano perpendicolari rispetto al sistema frenante.
Le pompe semiradiali, come dice il nome stesso, sono invece una soluzione alternativa alle precedenti, una sorta di via di mezzo. Esse sono dotate di un sistema pompante che si trova a formare un angolo di 45 gradi rispetto al sistema frenante, e dunque vanno a creare un ingombro sia sul piano verticale che su quello orizzontale.
Azionamento della pompa
Le pompe possono differenziarsi anche in merito al tipo di azionamento del sistema, che può essere a compressione (in questo caso il pompante viene spinto) o a trazione (in questo caso si aziona tirando il pompante verso di sè).
Caratteristiche delle pastiglie
Il freno è salvaguardato dalle pastiglie, dei pattini che hanno una base che va a contatto con altri materiali, generando uno strato di attrito che determina la frizione sul disco freno, quando il conducente preme il pedale. Sono dunque costituite da materiali diversi a seconda del tipo di freno e di attrito che bisogna determinare.
Ecco alcune composizioni di pastiglie dei freni: i pattini freno possono essere in materiale carbon-ceramico, ovvero da un composto di aramide, ceramica, resina, ossido di alluminio, carbone e grafite. Un altro impasto utilizzato da molti costruttori è stato negli scorsi decenni quello con prevalenza di amianto, ma ad oggi tale elemento è stato bandito e quindi tale impasto non è più presente sul mercato.
Un ultimo materiale è sintetizzato con rame, che aumenta la forza di frenata e la durata della vita delle pastiglie. Questo tipo viene spesso impiegato per le auto da corsa. A seconda delle proprietà e della composizione del materiale d'attrito si può privilegiare l'efficienza (la forza frenante) o la durata dei pattini.
Essendo soggette ad usura, le pastiglie dei freni vanno controllate spesso e sostituite regolarmente, onde evitare il danneggiamento degli stessi.
La sicurezza per chi viaggia in automobile è certamente affidata, oltre alla prontezza di riflessi del conducente, ad un ottimo sistema frenante. Per questo motivo è importante periodicamente verificare la salute dei freni.
Verifica delle pastiglie dei dischi
Attualmente, le automobili per mettere in allarme il conducente quando le targhette delle pastiglie dei freni sono al limite di usura, emettono un forte segnale acustico dovuto al contatto fra un lembo metallico ed il disco del freno.
Bisogna quindi provvedere al ricambio entro 1000 km dall'accensione della spia (questo parametro è naturalmente variabile di auto in auto, resta comunque costante la necessità di ricorrere nel breve termine a delle nuove pastiglie).
E' comunque importante verificare periodicamente lo stato di usura, nel caso il sensore fosse stato compromesso da eventi esterni. Una pastiglia deve restare con almeno uno spessore di 2 mm ma attenzione: tale spessore è riferito non a quello dell'appoggio metallico, ma a quello del vero e proprio materiale frenante.
Durata media
Se non volete continuamente verificare di persona l'usura, è bene conoscere qualche regola generale. In media, le pastiglie dei freni hanno una durata variabile fra i 30 e i 40 mila kilometri quando sono sottoposte ad un utilizzo misto. Se invece l'utilizzo della vettura è prevalentemente urbano, allora si scende a 15-20 mila kilometri. Per chi invece utilizza prevalentemente l'autostrada, l'uso delle pasticche può anche arrivare a 50-60 mila chilometri.
E' bene arrivare a sostituirle in tempo, onde evitare di rovinare il disco del freno e aumentare in maniera spropositata le spese di sostituzione del sistema frenante in toto.
Fissaggio delle pastiglie
Una volta che fissiamo la pastiglia del freno, facciamo sì che questa non esca dall'appoggio sulla pinza freno, e inoltre che non venga compromesso il movimento della pinza di appoggio. Per fissarle possiamo utilizzare una vite che la unisca al pistoncino della pinza freno; ma questa è una tecnica oramai desueta, in quanto si è passati al giorno d'oggi al fissaggio tramite perno.
Fissaggio tramite perno
Il fissaggio in questa seconda modalità è determinato dall'unione alla pinza freno tramite dei perni che poi si fissano alla pastiglia attraverso dadi autobloccanti. Il fissaggio di questo tipo può avvenire attraverso un solo perno (monoperno) che aggancia la pinza in alto, avvalendosi della collaborazione di una molla a lamella che rende più salda l'unione con le pastiglie, evitando fastidiosi movimenti rotatori.
Esiste anche una soluzione di fissaggio multiperno, in cui due o massimo tre perni vengono fissati negli estremi superiori. Per vincolare la pastiglia si utilizza una guida che tiene stabile la stessa, in modo che le pinze non siano limitate nel movimento flottante e la pastiglia possa scorrere liberamente. Questo è un metodo alternativo al fissaggio tramite perno, ma esistono anche sistemi misti in cui compaiono sia i perni che la guida esterna.
