I freni delle nostre auto non sono altro che dei dispositivi meccanici che servono a rallentarla o a bloccarla mentre siamo alla guida. Auto e moto possono montare due tipi di freni:
I freni a tamburo sono stati impiegati per molto tempo su auto e moto, in quanto i più semplici ed economici: sono costituiti da un cilindro rotante (il tamburo) e da due ganasce fatte con un materiale di attrito che esercitano forza sul tamburo dall’interno, frenandone la rotazione.
I freni a disco sono in caratterizzati dalla presenza di un disco su cui esercita la sua azione una pinza che ospita le pastiglie frenanti, costituite da una base metallica su cui è applicato uno strato di materiale d’attrito, e che in fase di frenata vengono premute contro il disco.
Fate molta attenzione: tutto questo non dipende dal fatto che i freni a tamburo abbiano una forza di frenata minore, anzi! Il problema è che in frenata raggiungono temperature altissime, che rischiano di rovinarli e deformarli, rendendoli meno sicuri (vengono utilizzati sulle ruote posteriori proprio perché in frenata lavorano meno di quelle anteriori).
Il funzionamento dei freni delle nostre auto è abbastanza semplice: premendo il pedale applichiamo una pressione che viene trasferita alle pinze attraverso un liquido contenuto in un circuito idraulico. Questo liquido è quello che comunemente chiamiamo olio dei freni, ma che in effetti olio non è: sarebbe più corretto parlare di liquido dei freni. L’olio dei freni, avendo l’importante compito di trasmettere la pressione del pedale alle pastiglie, deve contenere specifiche sostanze volte ad evitare:
Il serbatoio che lo contiene deve permettere che ci sia sempre la giusta quantità di liquido a disposizione, considerando il fatto che la maggiore usura dei freni richiama più fluido verso le pinze. Come è facile capire, è molto importante che l’impianto frenante sia mantenuto in perfette condizioni, e che venga sottoposto a periodici controlli: ora vedremo quali.
I freni dell’auto sono una delle componenti più importante per la sicurezza sulle strade, e vanno controllati periodicamente in quanto, con il passare del tempo posso andare incontro a varie problematiche, fra le quali:
Per quanto riguarda l’usura dei freni, di solito ha come conseguenza una risposta anomala del pedale, e la macchina potrebbe vibrare in fase di frenata. Le pastiglie dei freni sono studiate in modo da emettere una sibilo prima che siano consumate del tutto, ma è ovviamente opportuno non arrivare a questo punto e farle controllare a scadenze regolari, come riportato sul libretto d’uso della propria autovettura.
Per quanto riguarda l’olio dei freni, è molto importante controllare il suo livello, perché due sono i motivi principali che lo fanno diminuire:
In ogni caso è sempre opportuno recarsi in officina, in modo che venga trovato e risolto il problema nel migliore dei modi.
Per la sicurezza vostra e degli altri, ricordatevi che mantenere l’impianto frenante della propria auto in ottime condizione non è difficile, basta sottoporlo a controlli periodici e recarsi subito da un professionista al primo campanello d’allarme!
Azionando l'impianto frenante, si forza la pastiglia contro il disco o il ceppo contro il tamburo; l'attrito fa rallentare la rotazione del disco o del tamburo e la perdita dell'energia cinetica si converte in calore. Per questo motivo i freni, subito dopo essere stati usati, sono caldi e più il freno viene usato con forza, più l'attrito è grande e maggiore è il calore sviluppato. I materiali con i quali sono normalmente realizzati i freni perdono efficacia con l'aumento della temperatura, causando una diminuzione della forza frenante chiamata frequentemente con i termini inglesi fade o fading. L'uso prolungato può portare anche alla deformazione degli elementi d'attrito, con effetti negativi sull'efficienza dell'impianto.
Attenti a non frenare bruscamente quando pastiglie e dischi sono appena stati sostituiti, dovranno fare un po di rodaggio perche si accoppino pastiglie e dischi e comunque in generale per mantenere sempre efficace questo impianto, in frenata, aiutatevi con delle marce basse e non fatelo all’ultimo momento: ricordatevi che la sicurezza nostra e degli altri potersi fermare prima dell'ostacolo è fondamentale. Mentre per la guida sportiva ci sono sempre le piste.....
Rispetto ai tradizionali dischi in acciaio o ghisa, i dischi in ceramica assicurano molteplici vantaggi: il coefficiente d’attrito è circa il 25% superiore ad un disco tradizionale, il peso risulta circa il 50% in meno e la resistenza a frenate forti e decise è decisamente superiore. Inoltre, oltre a garantire performance elevate anche in pista (con tutti gli stress che ne derivano) questi super freni sono contraddistinti da un ciclo vita superiore di ben 10 volte superiore a freni convenzionali. Per tutte queste motivazioni, le case equipaggiano le loro supercar con dischi in ceramica: da Ferrari a Lamborghini passando per Audi, Porsche, Aston Martin, Bentley, tutte si affidano ai dischi in carboceramica per rallentare le proprie vetture.
Un disco carboceramico è un disco freno caratterizzato da un materiale (appunto carboceramico) sviluppato per il settore aerospaziale, settore caratterizzato da componenti leggeri ed in grado di resistere a sbalzi termici elevati (si pensi allo Space Shuttle). Per realizzare un disco in ceramica è necessario un processo costruttivo altamente tecnologico: partendo dalla fibra di carbonio le case colano in uno stampo fibra e resine che successivamente, grazie a due trattamenti termici ad elevatissime temperature, si trasformano in una mescola in materiale ceramico. Successivamente il materiale viene forato, sottoposto ad infiltrazioni di silicio (metallo fuso) ed infine rifinito per essere adeguatamente tollerato nelle zone di collegamento alla vettura.
Oltre all' ottimale esercizio in pista, i freno carboceramici, in un utilizzo quotidiano sono esenti dall’effetto fading (perdita di potenza ad elevate temperature); in più considerando il peso inferiore di ben 50% rispetto ai tradizionali freni, i ceramici permettono una notevole diminuzione delle masse non sospese a tutto vantaggio della guidabilità, risparmio di carburante e persino usura dei pneumatici. Un ulteriore vantaggio è sicuramente la durata: essendo infatti caratterizzati da un materiale estremamente duro, i freni ceramici sono contraddistinti da un ciclo vita molto alta, ben 150.000 km, non si corrodono e rimangono esenti dai danni spesso causati dal sale in inverno (per evitare il ghiaccio).
Detto fatto: il prezzo. Un impianto completo, può infatti arrivare a costare oltre 10.000 euro. Inoltre, considerando la complessità di realizzazione e l’obbligo di omologazione da parte della casa automobilistica, non è possibile il montaggio after market. I freni ceramici per di più devono necessariamente essere controllati da una centralina elettronica atta a controllarne l’usura ed avvertire il conducente di una eventuale sostituzione.
Se un disco tradizionale d’acciaio può funzionare fino a circa 400 gradi centigradi, un disco carboceramico arriva anche a temperature che superano di gran lunga i 600 gradi, talvolta sfiorando anche i 700. Non da ultimo hanno una durata superiore pari a 300.000 chilometri contro i 60.000 di quelli in acciaio.
Il sistema anti bloccaggio, meglio noto con l'acronimo ABS (dal tedesco Antiblockiersystem) è un'unità di controllo elettronico o sistema integrato di sicurezza che evita il bloccaggio delle ruote dei veicoli garantendone la guidabilità durante le frenate. La nascita del moderno ABS per autovetture viene datata al 1974 ed è attribuibile all'azienda automobilistica svedese Volvo che proprio quell'anno lo introdusse nel mercato automobilistico per poi essere ufficialmente commercializzato a livello globale dalla Bosch a partire dal 1978. La Volvo era inizialmente (prima della grande distribuzione) anche produttrice di tale sistema (il cui sviluppo era incominciato sin nei primi decenni del XX secolo) e a questo fanno fede tutti i sistemi anti-bloccaggio moderni. Vent'anni prima, negli Stati Uniti la divisione aviazione della britannica Dunlop propose e brevettò il Maxaret, il primo vero sistema anti-bloccaggio ampiamente utilizzato. Il Maxaret si diffuse a livello aeronautico e automobilistico. Durante la metà del '900 tuttavia i sistemi anti-bloccaggio erano molto diffusi e spesso inaffidabili. Molto era il fermento dietro il loro sviluppo da parte di molti costruttori: nel 1965 la Bosch propose un sistema elettronico di anti-bloccaggio mentre il primo moderno sistema ABS completamente computerizzato vede la luce alla fine degli anni '60 con il Concorde. Andando ancora più indietro con gli anni si possono trovare ancora più numerosi sistemi rudimentali di regolazione della frenata soprattutto in campo aeronautico. La prima automobile italiana a essere dotata di questo sistema fu, nel 1984, la Lancia Thema. Da allora lo sviluppo dell'ABS ha portato a una continua diminuzione del peso e del costo di produzione, permettendo la sua adozione su automobili sempre più piccole ed economiche fino ad arrivare anche su moto e scooter.