Rubrica Pillole Tecniche: l'impianto frenante

Apriamo oggi una nostra nuova Rubrica: le Pillole Tecniche di Motoblog. Questo appuntamento settimanale del giovedì, vi guiderà all’interno del vastissimo mondo della tecnica delle moto, trattando brevemente le caratteristiche dei componenti più importanti che permettono alla nostra moto di portarci ovunque e regalarci indimenticabili emozioni.

La nostra rubrica si apre con l’analisi del secondo sistema più importante su una moto: l’impianto frenante. Infatti, se da una parte abbiamo il propulsore che spinge la moto in accelerazione, dall’altra avremmo quest’altro tipo di “motore” che ci permetterà di decelerare e di fermare la nostra moto in tutta sicurezza.

In generale, l’impianto frenante ormai più diffuso nel mondo delle due ruote si compone di tre elementi fondamentali: pompa freno, pinza e disco freno. Ad ognuno di questi tre elementi è poi associato un ulteriore elemento fondamentale per la frenata. Troveremo quindi la leva che ci permetterà di agire sulla pompa idraulica che, a sua volta, spingerà il liquido verso i pistoncini presenti nella pinza attraverso i tubi freno. I pistoncini, spingeranno a loro volta le guarnizioni di attrito (pastiglie) che andranno infine a “mordere” i dischi freno, permettendo al mezzo di rallentare il proprio moto.

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Pompa Freno

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Possono essere assiali o radiali. Le prime hanno l’asse del pistoncino parallelo a quello del semimanubrio e della manopola del gas, le seconde hanno l’asse della pompa disposto radicalmente al semimanubrio, e quindi a 90° rispetto alla configurazione precedente. Questi ultimi tipi di pompe riescono ad essere molto compatte oltre che molto efficienti. Il rapporto di demoltiplicazione tra lo spostamento della leva e la corsa della pompa è fisso e non variabile e sempre meno efficace all’aumentare dello spostamento come accade invece nelle pompe assiali.

Liquido Freni

Come abbiamo anticipato, la pressione esercitata sulla leva del freno viene trasmessa dalla pompa idraulica alla pinza attraverso uno speciale liquido, creato per sopportare elevate pressioni. Questo liquido, comunemente chiamato olio, è caratterizzato da un basso coefficiente di comprimibilità ed è molto resistente alle elevate temperature, con un punto di ebollizione alto che evita il surriscaldamento dello stesso liquido e quindi un conseguente calo delle prestazioni in frenata.

Un calo di prestazioni può essere dovuto anche alla capacità del liquido freni di assorbire umidità e dunque raggiungere prima il punto di ebollizione. Il liquido freni viene classificato in base al “DOT”, ovvero l’indice che consente di conoscere il liquido freni con punto di ebollizione più elevato.

Pinza Freno

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Si dividono in pinze ad attacco fisso o radiale. La differenza sta principalmente nella posizione delle viti di fissaggio. Rispetto alle pinze ad attacco fisso, le pinze radiali sono dotate di attacchi posizionati nel senso del raggio del disco. Questo tipo di attacco consente di avere un fissaggio rigido della pinza, soluzione che assicura il corretto posizionamento della guarnizione di attrito (pastiglia) grazie ad un basso coefficiente di deformazione della pinza.

In fase di frenata dunque, la rigidità della struttura risponderà in maniera ottimale al momento torcente assicurando maggiore stabilità e una migliore risposta al comando di frenata. Oltre ad una migliore frenata, questo moderno sistema assicura un minore ed uniforme consumo delle due pastiglie.

Guarnizioni di Attrito (Pastiglie)

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Sono quei due elementi posti all’interno della pinza che andranno a mordere il disco rallentando il rotolamento della ruota. In passato, questi componenti erano realizzati in amianto, materiale altamente resistente ma altrettanto cancerogeno sopratutto quando si raggiungevano elevate temperature.

Fortunatamente oggi la tecnologia permette alle aziende di impiegare materiali pregiati e non tossici come rame, ottone, acciaio misto a resine e addirittura fibre di Kevlar. Di questi materiali si compongono le pastiglie dette “organiche”.

Le pastiglie “sinterizzate”, sono le più utilizzate nel mondo delle due ruote e nascono dall’unione di polveri a base metallica e rame attraverso una lavorazione ad altissima pressione ed elevate temperature. Questo procedimento garantisce un migliore attrito sia alle basse che alle altissime temperature ed un minore consumo della guarnizione stessa.

Disco Freno

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Ultimo, ma fondamentale, componente dell’impianto è il disco freno. Si tratta di un disco d’acciaio collegato saldamente alla ruota. In genere, le dimensioni del disco (o dei dischi) installati sulla ruota anteriore sono maggiori rispetto a quelle del disco posteriore perché in frenata il peso della moto e del pilota sono spostati in avanti, pertanto l’impianto frenante anteriore sarà soggetto ad una fortissima sollecitazione.

Esistono vari tipi di dischi freno. Il più diffuso è il disco freno integrale, installato saldamente al mozzo della ruota. Di solito, a questo tipo di disco, viene associata una pinza a doppio effetto, con quattro pistoncini opposti tra loro.

Un tipo di disco freno adatto all’utilizzo sportivo è poi il disco flottante, caratterizzato da una “fascia frenante” che si muove in maniera radiale rispetto al mozzo dove comunque è ancorato il disco. Le piccole bussole cilindriche collegano la fascia frenante alla struttura fissata poi al mozzo. A questo tipo di disco viene in genere associata una pinza flottante a doppio pistoncino. Il vantaggio offerto dal disco flottante, rispetto al disco integrale, è quello di riallineare costantemente la guarnizione di attrito con la fascia frenante del disco, aumentando le performance di frenata e la stabilità del mezzo.

Nel tempo, il disco freno ha subito varie evoluzioni. All’inizio erano presenti dei semplici dischi in ghisa privi di fori per la ventilazione. Oggi i più diffusi sono i dischi in leghe d’acciaio, alcuni dei quali “autoventilati”, ovvero caratterizzati da fasce frenanti separate e saldate a raggiera, soluzione che garantisce un migliore apporto di aria fredda all’interno migliorando lo scambio termico.

Nel mondo delle competizioni, sono poi molto diffusi i dischi freno in carbonio, sui quali agiscono necessariamente delle guarnizioni d’attrito anch’esse in carbonio. Affinché l’impianto inizi a funzionare, i dischi devono raggiungere temperature superiori ai 250 °C, altrimenti la frenata sarà debole e non consentirà alla moto di fermarsi in tempo.