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Come funzionano i freni a disco (seconda parte)

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Nella prima parte abbiamo descritto prevalentemente un articolo sulle MotoGP odierne ed i loro incredibili freno a disco in carbonio; adesso torniamo sul seminato e parliamo dei vari componenti che fanno il sistema frenante delle moto, visto che poi sono esattamente come quelli sulle nostre moto.

Ecco un’immagine schematica di come è fatto il circuito idraulico dei freni a disco di una moto :


Descriviamo brevemente i componenti:

1 – Pompa o cilindro principale sul manubrio con la leva che lo spinge, creano una pressione idraulica che tramite il tubo di raccordo raggiunge la pinza che sta inserita sul freno a disco.

2 – Il tubo di raccordo è di piccolo diametro, flessibile,  i migliori sono inguainati da una maglia in acciaio,  si trovano anche di diversi colori. La copertura esterna in maglia di acciaio serve per evitare che il tubo che è comunque in gomma si dilati facendo un effetto polmone e riducendo la pressione in frenata, comunque rendendo la frenata anomala. Di tubi ce ne sono due uno per ogni pinza.

3 – Pinza del  freno con al suo interno a sua volta un pistone o un insieme di pistoni, posso essere fino a tre, che spinti dalla pressione del liquido chiudono il disco contro le due pastiglie frenati che sono libere di flottare. Il pistone scorre in un cilindro ricavato nella pinza e come tenuta ha un giunto del tipo o-ring, che va cambiato ogni  volta che  si fa una pulizia generale alle pinze.

Facendo una buona pulizia  i vostri freni resteranno sempre in ottima efficienza così come quando erano nuovi.

4 – Liquido frenante del tipo DOT 4. Il liquido è trasparente invecchiandosi cambia colore e quindi va sostituito subito. Cambia colore anche se assorbe dell’umidità, non a caso è altamente consigliato quando si cambia il liquido di usarne uno nuovo e buttare il rimanente e non tenerlo da parte perchè assorbe umidità molto rapidamente.  Tutto considerato non è che costa tanto e ne serve abbastanza poco quindi è uno spreco che va a tutto vantaggio della propria sicurezza.  Per chi non lo sapesse ricordo che il DOT 4  è corrosivo non fatelo finire su nessuna parte della moto,  per terra va bene, sulle mani non tanto, ma mai sulle parti metalliche, plastiche o verniciate della moto perché le corrode.

Una volta che si rilascia il freno il pistone principale viene richiamato da una molla che crea un effetto di risucchio del liquido che tira indietro il pistone della pinza che schiacciava le pastiglie che frenavano il disco e la moto. Il rientro del pistone è minimo ma abbastanza per sganciare le pastiglie dal disco ed annullare l’effetto frenante.

Questo rientro del pistoncino della pinza è fondamentale in quanto deve rientrare ma nemmeno troppo, pronto per riprendere il contatto frenante non appena tiriamo nuovamente la leva senza lasciare della corsa a vuota sulla leva medesima.

Se il pistoncino (o pistoncini) nella pinza sono sporchi o il giunto di tenuta o-ring non consente più al pistoncino di scorrere, le pastiglie restano appoggiate al disco consumandosi in fretta e surriscaldando  anche il disco che come conseguenza si può anche distorcere.

Innanzitutto un’ importane informazione su quando si sono cambiate le pastiglie delle pinze,  che forse pochi sanno come fare, anche se di per se è un’ operazione molto semplice.

1.  Sollevare la moto con il cavalletto anteriore o organizzatevi per aver la parte anteriore sollevata da terra.

2. Allentare le pinze dove abbiamo già inserito le nuove pastiglie e avvitarle in posizione a mano.

3. Tirare la leva del freno e mantenerla tirata.

4. Serrare le pinze con la chiave dinamometrica  alla  coppia di serraggio indicata dal costruttore.

5. Mollare la leva e verificare lo scorrimento che deve essere libero.

Questo perché è di fondamentale importanza che le pastiglie ed il disco lavorino perfettamente allineati; se così non fosse nel momento che usiamo i freni si causerebbe una distorsione del disco ed anche una distorsione della pinza che non lavorerebbe  più allineata al disco e tenderebbe quindi a trascinare la sospensione anteriore fuori allineamento.

Il risultato sarebbe un effetto prolungato di  frenata anche quando abbiamo rilasciato la leva del freno, perché la distorsione assiale sia della forcella che della pinza non consentirebbero più un soddisfacente allontanamento delle pastiglie dal disco che quindi continuerebbe ad essere frenato. Sono casi limite quindi non aspettatevi che succeda poi tanto facilmente sulla vostra stradale, ma almeno adesso sapete il perché.

La procedura elencata è semplice, ma se siete dei fanatici come il sottoscritto, potete anche allentare i bulloncini  che fermano  l’asse anteriore della ruota e allentare anche il bullone dello stesso asse, quindi serrarli dopo aver allineato le pinze. Non è che sia  strettamente necessario, ma nel caso avrete anche allineato il piedino della sospensioni con il gambaletto della sospensione, l’asse della ruota, dischi e pinze tutti insieme.

Un controllo banale è quello di verificare che l’asse che scorre fra i gambaletti e la ruota scivoli al suo posto facilmente il che sta ad indicare che la forcella è ben allineata anche sulle piastre superiori e i due gambaletti con le loro canne e tutta la forcella giacciono sullo stesso piano.

Leva del freno che aziona la pompa idraulica, vediamo come funziona una pompa normale  (non radiale) :



Nell’immagine in movimento ho esagerato il fattore di distorsione per far meglio comprendere come funziona una pompa normale rispetto una radiale :

Dalle due immagini si dovrebbe rilevare che la pompa normale lavora in modo obliquo, mentre spinge il pistoncino idraulico,  per di più il movimento  comporta anche una leggera distorsione assiale che sull’immagine è ovviamente esagerata.

La pompa radiale invece lavora in  modo perfettamente assiale e centrale sul pistoncino idraulico senza fargli subire alcuna distorsione. La differenza di funzionamento si traduce per la radiale  in un vantaggio sulla progressività della frenata, più un vantaggio di pressione idraulica e tutto considerato la radiale si usura anche di meno.

A loro volta esistono anche le pinze trasversali  e le pinze radiali :


Pinza trasversale a due pistoni, il punto di aggancio è superiore e lì si applicano le forze di quando si frena. Per far capire meglio ho evidenziato in rosso e giallo,  le componenti delle forze nelle tre direzioni, si dovrebbe capire che  subisce una distorsione creata anche dall’effetto di trascinamento del disco e dal punto di supporto del gambaletto della sospensione anteriore.


Pinza radiale a due pistoni

La pinza trasversale è attaccata alla forcella nella sua parte superiore quindi sensibile a distorsioni, mentre la radiale essendo fermata in due punti sfrutta un sistema di ancoraggio  ben più solido è molto più rigida e consente delle frenate ben più decise e non subisce alcuna distorsione.

Qui per oggi ci fermiamo, la prossima puntata scriverò dell’insieme del sistema frenate, come si può distorcere ed altre informazioni varie, considerando che adesso sapete tutti che cosa sia la pompa principale i condotti di trasporto del liquido frenate , le pinze pistoni e dischi.

Alla prossima settimana dopo Valencia.

4 COMMENTS

  1. Cavolo Aseb interessantissimo. E’ notevole la differenza tra il lavoro delle pompe tradizionali e di quelle radiali. Un accorgimento così semplice in verità facilita le cose non poco!

  2. Ciao a tutti. Ho un problema con il freno posteriore. Da qualche tempo a smesso di funzionare. Prima di tutto ho cambiato le pastiglie, poi pensando che fosse la pressione dell’olio l’ho svuotato tutto e rimesso. Ho fatto già questa operazione tre volte e dopo due o tre giorni non il freno non funziona più. Sapreste aiutarmi?

  3. Che moto hai … non mi dici se hai ben spurgato il sistema e come lo hai fatto, se hai anche revisonato il pistoncino della pompa cambiandogli le parti in gomma.

  4. Aseb, a scuola mi hanno insegnato che una biella trasmette le forze solo nella direzione dell’interasse tra i due fori per cui sono andato a guardare un po’ di foto di pompe radiali e “normali” pensavo che il trucco fosse una differenza di interasse tra il fulcro della leva e il punto di spinta sul pistoncino. Invece mi sembra che siano molto simili. Per cui a parita di cerchio sul quale ruota questo punto si ha la medesima “distrosione” rispetto all’asse del pistoncino (anche la seconda leva ruota). Quindi cambia solo da direzionedella spinta ma geometricamente mi pare che non cambi un granché. Non è che è l’ennesimo specchietto per le allodole? Che poi le cosiddette pinze radiali siano mediamente fatte meglio di quelle tradizionali è un altro discorso, ma mi sa che tra le due corre la differenza che corre tra il fare le il telaio in acciaio o in alluminio (nel senso che la tecnologia è ben poco influente sul risultato finale se vengono ottimizzate bene le caratteristiche di ciascuno?

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