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
- La Pinza Freno
- Tipologie di pompa freno
- Caratteristiche delle pastiglie
- Verifica delle pastiglie dei dischi
- Fissaggio delle pastiglie
La sicurezza stradale è una priorità assoluta per ogni conducente e uno degli elementi fondamentali che garantiscono il corretto funzionamento e la protezione in ogni viaggio è il sistema frenante del veicolo. I freni non sono solo un componente meccanico essenziale, ma rappresentano il cuore della sicurezza attiva dell'auto, responsabile di prevenire incidenti, garantire il controllo in situazioni di emergenza e offrire una guida stabile e sicura.
La cura meccanica dei freni non si limita alla semplice sostituzione delle pastiglie o al rabbocco del liquido freni, ma comprende una manutenzione accurata e periodica di ogni componente del sistema. Dischi, tamburi, pinze e tubazioni devono essere controllati e mantenuti in perfetta efficienza per assicurare che la risposta frenante sia sempre pronta e adeguata. Ignorare questi aspetti può portare a conseguenze gravi, come l’allungamento della distanza di arresto o il blocco improvviso delle ruote, compromettendo la capacità di manovra del veicolo.
Un sistema frenante ben curato influisce anche sull’usura generale del veicolo e sull’efficienza dei consumi. Quando i freni funzionano correttamente, evitano stress inutili su altri componenti, come le sospensioni e gli pneumatici, prolungandone la durata e riducendo i costi di manutenzione a lungo termine. Inoltre, un sistema frenante efficiente riduce la dispersione di energia, contribuendo a una guida più fluida e ottimizzando il consumo di carburante.
Oltre agli aspetti tecnici, la manutenzione regolare dei freni ha un impatto significativo sulla sicurezza degli altri utenti della strada. Garantire che il proprio veicolo sia in condizioni ottimali non è solo una responsabilità verso sé stessi, ma anche un obbligo morale nei confronti di pedoni, ciclisti e altri automobilisti. Un sistema frenante ben curato rappresenta una barriera efficace contro gli imprevisti e aiuta a evitare situazioni potenzialmente pericolose.
La prevenzione è sempre preferibile alla riparazione, e dedicare attenzione alla cura dei freni significa investire nella propria sicurezza e in quella di chi ci circonda. Una manutenzione periodica, affidata a professionisti esperti, è il primo passo per mantenere il sistema frenante al massimo delle sue performance e garantire una guida serena e sicura in ogni situazione.
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, sebbene progettati per garantire efficienza e affidabilità, possono andare incontro a una serie di problematiche che ne compromettono il corretto funzionamento, come la deformazione, la rigatura, la rottura e la vetrificazione. Questi fenomeni, se non opportunamente prevenuti o gestiti, possono influire negativamente sulla sicurezza e sulle prestazioni del veicolo.
La deformazione dei dischi dei freni è uno dei problemi più comuni ed è spesso legata a un eccessivo riscaldamento. Questo accade quando il calore generato dalla frenata non viene dissipato in modo adeguato, portando i dischi a perdere la loro forma originale. Questo fenomeno è particolarmente critico nei dischi pieni, mentre è meno probabile nei dischi ventilati, grazie alla loro capacità di disperdere meglio il calore accumulato durante l’uso intenso.
Un segnale tipico della deformazione è la sensazione di vibrazioni che si percepiscono al volante o al pedale del freno. È importante notare, però, che una vibrazione simile può essere causata anche da altri fattori, come l’accumulo di materiale frenante di consumo sul disco, creando una diagnosi non sempre immediata.
Un aspetto cruciale riguarda i veicoli dotati di cambio automatico, che richiedono un utilizzo più frequente dei freni, specialmente durante le pause di marcia. In questi casi, la pressione prolungata sul pedale del freno, combinata con il mancato utilizzo del freno motore, può causare un riscaldamento disomogeneo del disco. Le zone di contatto tra la pastiglia e il disco tendono a raffreddarsi più lentamente, creando potenziali discontinuità nella successiva frenata. Questo può tradursi in una ridotta uniformità dell’azione frenante, con conseguenze dirette sulla sicurezza, specialmente durante frenate improvvise o in condizioni di emergenza.
La prevenzione della deformazione dei dischi dei freni è strettamente legata al corretto utilizzo del sistema frenante. Una guida accorta, che includa l’uso del freno motore per ridurre la velocità e che eviti frenate prolungate e intensive, è una delle strategie più efficaci per minimizzare il rischio di surriscaldamento. Ad esempio, durante discese prolungate, alternare il freno motore con leggere pressioni sul pedale del freno aiuta a mantenere una temperatura stabile nei dischi, preservandone l'integrità.
Anche la manutenzione regolare gioca un ruolo chiave nella prevenzione di questi problemi. Controlli periodici delle pastiglie e dei dischi, così come una corretta sostituzione del liquido freni, assicurano che l’intero sistema funzioni al meglio delle sue capacità. È fondamentale affidarsi a professionisti esperti per verificare l’usura e identificare eventuali segnali di problemi prima che si trasformino in danni significativi.
Inoltre, è utile conoscere i sintomi degli altri tipi di danneggiamento. La rigatura, ad esempio, è spesso causata da particelle estranee o detriti che si incastrano tra il disco e la pastiglia, creando solchi che riducono la superficie di contatto e l’efficacia della frenata. La rottura dei dischi, invece, è più rara ma può verificarsi a causa di stress ripetuti e surriscaldamenti estremi. Infine, la vetrificazione delle pastiglie si manifesta quando queste si surriscaldano eccessivamente, perdendo la loro capacità di creare attrito e risultando quindi inefficaci.
Un uso consapevole dei freni e una manutenzione regolare permettono non solo di evitare questi problemi, ma anche di prolungare la durata del sistema frenante e migliorare l’esperienza di guida complessiva. Prestare attenzione ai segnali di allarme e adottare uno stile di guida più attento rappresentano investimenti preziosi in termini di sicurezza e affidabilità del veicolo.
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
La pinza freno flottante è uno dei sistemi più diffusi nei veicoli moderni, grazie alla sua semplicità costruttiva e all'efficienza che offre in molteplici contesti di utilizzo. Si caratterizza per una struttura a slittamento laterale che consente una maggiore libertà di movimento rispetto al disco del freno stesso. Questa configurazione permette alla pinza di adattarsi dinamicamente durante il processo di frenata, garantendo una distribuzione uniforme della forza frenante su una delle due pastiglie.
Nel dettaglio, il sistema funziona attraverso un cilindretto situato su un lato del disco del freno. Quando il conducente preme il pedale del freno, il cilindretto spinge una delle pastiglie contro il disco. Contemporaneamente, il movimento laterale della struttura della pinza consente di trascinare l'altra pastiglia in contatto con la faccia opposta del disco. Questo movimento bilaterale garantisce un’azione frenante efficace pur mantenendo la semplicità meccanica.
Tra i principali vantaggi delle pinze flottanti troviamo la loro economicità e il minor peso rispetto ad altre tipologie di sistemi frenanti. Tuttavia, presentano alcune limitazioni. Poiché il movimento della pinza si basa su guide scorrevoli, è essenziale mantenere queste ultime in perfette condizioni. L'accumulo di sporco o ruggine può compromettere la libertà di movimento, causando un'usura irregolare delle pastiglie o una perdita di efficienza frenante. La manutenzione regolare e una lubrificazione adeguata delle guide scorrevoli sono fondamentali per garantire prestazioni ottimali nel tempo.
Pinza freno fissa
La pinza freno fissa, a differenza di quella flottante, è progettata per rimanere immobile rispetto alla struttura del veicolo. In questo caso, la forza frenante viene applicata direttamente da una o più coppie di cilindretti idraulici che agiscono simultaneamente su entrambe le facce del disco del freno. Questo tipo di pinza è particolarmente efficace poiché permette una pressione uniforme su entrambi i lati del disco, migliorando la potenza e la precisione della frenata.
Un aspetto interessante della pinza fissa è che può essere utilizzata sia con dischi freno fissi che flottanti, ampliando così le possibilità di personalizzazione del sistema frenante. La sua configurazione più complessa la rende particolarmente adatta a veicoli ad alte prestazioni, come automobili sportive o motociclette di fascia alta, dove la precisione e la rapidità di risposta sono fondamentali.
Tuttavia, questa complessità si traduce in costi di produzione e manutenzione più elevati. Le pinze fisse richiedono una progettazione più avanzata, materiali di alta qualità e una lavorazione precisa per garantire l'affidabilità del sistema. Inoltre, l'installazione e la manutenzione possono risultare più impegnative rispetto alle pinze flottanti.
Un altro vantaggio significativo delle pinze fisse è la loro maggiore resistenza al surriscaldamento. Poiché non vi è movimento laterale, il sistema risulta più stabile e le forze frenanti vengono distribuite in modo più uniforme. Questo riduce l'usura dei componenti e migliora la durata complessiva del sistema frenante, rendendolo ideale per applicazioni ad alte sollecitazioni.
Confronto tra pinza flottante e pinza fissa
- Prestazioni frenanti: le pinze fisse offrono prestazioni superiori grazie alla loro capacità di distribuire uniformemente la forza frenante su entrambe le facce del disco. Le pinze flottanti, pur essendo meno sofisticate, sono comunque efficaci per la maggior parte delle applicazioni quotidiane.
- Costo: le pinze flottanti sono più economiche sia in termini di produzione che di manutenzione, mentre le pinze fisse rappresentano un investimento maggiore, giustificato però dalla loro efficienza e durata.
- Manutenzione: le pinze flottanti richiedono una manutenzione più frequente per garantire il corretto funzionamento delle guide scorrevoli. Le pinze fisse, pur essendo più robuste, richiedono competenze specialistiche per la manutenzione.
- Utilizzo: le pinze flottanti sono comunemente utilizzate su veicoli di massa, grazie al loro equilibrio tra costo ed efficienza. Le pinze fisse, invece, sono riservate a veicoli ad alte prestazioni o situazioni in cui la precisione e l’affidabilità della frenata sono critiche.
Entrambi i tipi di pinze hanno il loro ruolo specifico nell’ambito dell’ingegneria automobilistica e la scelta tra i due dipende principalmente dal tipo di veicolo, dall’utilizzo previsto e dalle esigenze del conducente.
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.
