Un “piatto rotante” calettato sul mozzo ruota, “morso” da una pinza attivata da un circuito idraulico: preso singolarmente il Freno a Disco non è troppo complicato. Universalmente diffuso nelle moto e nelle auto (solo alcune utilitarie e citycar economiche continuano a montare i Freni a Tamburo al retrotreno), è un componente fondamentale per la sicurezza, poiché serve a rallentare il veicolo e a portarlo al completo arresto.
Quando si preme il pedale dei freni, una pompa mette in pressione un circuito idraulico (che per sicurezza, e per legge, deve essere sdoppiato) collegato alle pinze dotate di una serie di pistoncini (due, quattro o più). Questi ultimi spingono con forza le pastiglie (guarnite di materiale di attrito) “serrando” come in una morsa entrambe le facce del disco, con una coppia frenante che ne ostacola la rotazione.
Com’è composto l’impianto frenante
Le pinze (caliper in inglese) possono essere fisse (a doppio effetto) e dotate di una o più coppie di pistoncini opposti, oppure flottanti (a effetto semplice) con pistoncini affiancati che premono la pastiglia da un solo lato del disco (costringendo così il corpo pinza a muoversi in direzione opposta), mentre la guarnizione di attrito sull’altro lato resta fissa.
La pompa dei freni spinge il fluido idraulico nei tubi flessibili del circuito frenante dal serbatoio alla pinza, azionando i pistoncini e premendo le pastiglie contro il disco. Il fluido rientra nel serbatoio quando il suo volume aumenta a seguito dell’incremento della temperatura di esercizio dell’impianto nell’impiego intenso, ma ne manda anche in circolo una quantità proporzionata mano a mano che le pastiglie si consumano e perdono spessore.
I materiali più utilizzati
Apparsi in Inghilterra alla metà degli anni 50 del Secolo scorso, i Dischi Freno sono realizzati solitamente in ghisa grigia, il materiale più diffuso nell’equipaggiamento di serie delle auto (però non nelle moto, perché hanno un peso elevato), ma possono essere costruiti anche in acciaio al carbonio (sempre per le vetture) o in acciaio inossidabile (anche per ragioni estetiche) per le moto.
Dedicati solo alle auto più sportive, i costosissimi (10.000 euro e oltre) impianti a dischi compositi carboceramici con riporto superficiale in silice (leggerissimi e quasi esenti da fading, affaticamento), oppure in carbonio (carbon-carbon) utilizzati soprattutto nelle competizioni.
Potenza frenante elevata anche sotto stress
Durante il loro funzionamento, specie in discesa o in pista, i dischi vengono sottoposti a pesantissimi stress termici, e possono raggiungere temperature dell’ordine dei 700 °C, per cui è importante che siano costruiti con grande attenzione riguardo allo smaltimento del calore.
Ce ne sono di svariati tipi: quelli “pieni” sono adatti soprattutto alle auto di grande diffusione e con costi accessibili, mentre quando le prestazioni (e le masse) aumentano, sono necessari i dischi autoventilanti percorsi da canali radiali: ruotando creano un “effetto ventilatore” che aiuta a dissipare più velocemente il calore.
Che fare quando si consumano o si deformano?
I Freni a Disco per le vetture sportive (o per le moto) possono essere dotati di intagli, fessure, scanalature e fori sulla pista frenante, sia per aiutare a dissipare meglio il calore, sia per “ravvivare” la superficie delle pastiglie, evitando che le polveri di consumo “vetrifichino”.
Quando i freni si consumano o si deformano, l’efficienza della frenata si riduce notevolmente e l’impianto diventa rumoroso (quasi tutte le pastiglie sono progettate per iniziare a “fischiare” quando “arrivano alla frutta”…), il livello del fluido idraulico nel serbatoio diminuisce, il pedale di comando risponde diversamente e lo sterzo vibra in modo avvertibile. Per cui bisogna portare la vettura in officina e prendere provvedimenti.
In generale, le pastiglie andrebbero sostituite ogni 30-40.000 km (il limite di usura del disco viene indicato o impresso sul bordo esterno della pista frenante; il kit completo costa da 15 a 50 euro), mentre i dischi andrebbero cambiati (quelli di buona marca costano da 25 a 80 euro ciascuno, a seconda del modello) ogni 80.000 km, o dopo avere sostituito due volte le pastiglie
