Come funziona il sistema frenante di un’automobile?

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Le due tipologie di sistemi frenanti

Il sistema frenante è progettato per ridurre la velocità del veicolo e fermarlo completamente (emergenza), nonché per mantenere in posizione un veicolo fermo. Le componenti principali del sistema frenante sono l’attuatore e i meccanismi del freno. L’azionamento idraulico viene utilizzato principalmente sulle autovetture.

Sulle auto moderne si possono oggi trovare due tipologie di freno: freni a tamburo e freni a disco. Ma perché non ce n’è solo uno sul mercato?

Consideriamo le caratteristiche, i vantaggi e gli svantaggi delle due tipologie

I freni a tamburo e a disco sono diversi non solo nel processo di pressione delle pastiglie contro il tamburo o il disco, ma anche nel tipo stesso di meccanismo frenante. Questa differenza dipende principalmente dalle peculiarità del funzionamento e dalla manutenzione.

La principale e fondamentale differenza è se il tipo di freni è aperto o chiuso.

Il sistema frenante a tamburo è di tipo chiuso. Naturalmente, questo non significa che sia un sistema sigillato, ma che l’intero meccanismo è collegato allo scudo protettivo del freno sull’asse e a sua volta è racchiuso dal tamburo del freno. La mancanza di contatto diretto tra l’ambiente esterno e l’interno dell’impianto frenante offre vantaggi e svantaggi.

Freni a tamburo

I freni a tamburo montati su tutte e quattro le ruote sono stati lo standard per molti anni. In questo tipo di sistema frenante, il pistone è sottoposto a pressione idraulica e, a sua volta, spinge una ganascia di forma curva verso l’esterno. In tal modo, il materiale di attrito rivettato o legato alla pastiglia entra in contatto con l’interno del tamburo del freno, rallentandone la rotazione insieme alla rotazione dell’asse. Di conseguenza, l’auto si ferma.

I freni a tamburo hanno effettivamente funzionato bene in passato e lo fanno ancora, ma chiunque abbia provato a fermarsi ad alta velocità usando esclusivamente freni a tamburo si rende subito conto che hanno i loro limiti. Il loro limite più importante è che essi perdono efficacia quando si surriscaldano. Infatti, il calore generato provoca una conseguente dilatazione cosicchè la pastiglia deve percorrere una distanza maggiore per raggiungere il tamburo, il che significa che il pedale del freno deve essere premuto più a fondo. Inoltre, mentre la pastiglia e il tamburo si sfregano l’uno contro l’altro, vengono rilasciati dei gas che rimangono “intrappolati” tra le due parti, riducendo anche l’efficienza di frenata.

Gli svantaggi dei freni a tamburo:

  • Dimensioni e peso significativi del meccanismo;
  • Suscettibilità al surriscaldamento in condizioni di carichi eccessivamente elevati;
  • Coefficiente di attrito delle pastiglie relativamente instabile, a seconda della temperatura, dell’umidità, ecc.
  • Consumo irregolare delle pastiglie – quelle anteriori sono soggette ad un consumo accelerato;
  • A volte, se il materiale di attrito del rivestimento è di scarsa qualità, esso può rimanere incollato ai tamburi;
  • Se entrano nel meccanismo granelli di sabbia abbastanza grossi, è possibile che si senta un rumore di macinazione durante il funzionamento.

Freni a disco

I freni a disco cominciarono ad essere installati sulle ruote anteriori poichè esse sono quelle più sollecitate dalle forze frenanti. Inizialmente, i freni a disco erano più complessi di quanto non siano oggi, poiché ogni pastiglia del freno aveva il proprio cilindro individuale che premeva contro il disco. Nel corso degli anni, questo complesso design è rimasto solo su auto costose, molto veloci o pesanti. Le auto del mercato di massa hanno invece iniziato a utilizzare un design con un singolo pistone leggero, economico e semplice.

Fonte dell'illustrazione: www.motordoctor.it

I freni a disco possono essere raffreddati in modo più efficace perché l’aria può circolare liberamente tra il disco e la superficie della pastiglia. Esistono anche dischi ventilati, che hanno due superfici di attrito. Queste sono separate da ponticelli che consentono all’aria di entrare nel disco e dissipare ancora meglio il calore dai freni.

La maggior parte dei freni a disco anteriori sulle auto moderne è di tipo ventilato, perché queste ruote compiono la maggior parte del lavoro di arresto. Allo stesso tempo, la maggior parte dei freni posteriori non sono ventilati. Hanno un disco solido, in quanto i freni posteriori non generano molto calore.

Svantaggi dei freni a disco:

  • La protezione da polvere e sporcizia non è delle migliori;
  • La durata è leggermente più breve rispetto ai freni a tamburo e normalmente non supera i 40.000 km;
  • E’ piuttosto complessa la progettazione della trasmissione del freno di stazionamento e la sostituzione delle pastiglie sull’asse posteriore è abbastanza complicata;

Il sistema frenante costituisce le fondamenta per una guida sicura. Ecco perché richiede sempre molta attenzione. Il veicolo non dovrebbe essere mai utilizzato se il sistema frenante di servizio è difettoso.

Paolo Francescon Fotografo
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