Abbiamo parlato di come si compone un impianto frenante e di come trasforma l’energia cinetica che il veicolo accumula in marcia in attrito e calore per fermarsi. La parte terminale dell’impianto frenante, quella a cui è demandata la parte attiva della frenata è composta in genere da due elementi, tamburi o dischi freno. In questa trattazione parleremo del primo tipo cioè dei freni a tamburo o ad espansione. Questo tipo di freni è composto da un tamburo collegato al mozzo ruota e da ganasce o ceppi montate su un piatto che viene fissato a sua volta ad un supporto anch’esso fissato al portamozzo della ruota. La frenata avviene quando il conducente premendo il pedale del freno mette in pressione l’olio che spinge le ganasce a contatto con l’interno del tamburo. Le ganasce sono rivestite di un materiale d’attrito che può essere incollato o fissato mediante chiodatura. La spinta verso l’interno del tamburo avviene mediante l’azione di dispositivi meccanici o idraulici, questi ultimi sono anche i più diffusi. Il sistema a comando idraulico è formato da cilindri di comando dotati di due stantuffi contrapposti con all’estremità due steli detti anche puntini. In sostanza durante la frenata il liquido in pressione provoca l’allargamento degli stantuffi e questi a loro volta muovono i puntalini posti all’estremità che spingono le ganasce contro l’interno del tamburo per l’azione frenante. Quando il conducente toglie la pressione dal pedale del freno apposite molle di richiamo portano in posizione di riposo le ganasce.
I sistemi di azionamento idraulico possono essere di diverso tipo. Il più semplice è quello tipo Simplex in cui l’apertura delle ganasce è attuata dal puntale a cuneo opposto al punto ci calettamento delle ganasce. Poi c’è il tipo Duo—Duplex dove le ganasce non hanno punti calettamento sul piatto portafreni, ma sono flottanti e vengono comandate da due puntali a cuneo diametralmente opposti. Il puntale a cuneo determina l’apertura delle ganasce quando, in avanzamento si inserisce fra i due pistoncini collegati ciascuno a una ganascia. Poi c’è il comando tipo a camma. In questo caso l’apertura delle ganasce è attuata attraverso la rotazione di una camma detta anche perno ad oliva diametralmente opposta al punto di calettamento. Come si vede dalla foto l’azione frenante e diversa a seconda del sistema che utilizza per spingere le ganasce contro il tamburo. Nel sistema Simplex la spinta avviene sulla ganascia che si trova nel senso di marcia con quella opposta che spinge di meno. Nel sistema Uni-Servo o Duo-Servo si prova a bilanciare la forza frenante delle due ganasce con l’azione della gamma opposta al pistoncino. Come si vede dalla figura però il sistema più affidabile che consente di ottenere una forza frenante omogenea è il Duo-Duplex, con due pistoncini a doppio effetto che azionano entrambi i lati della ganascia.
Oggi sulle auto moderne non si usano più impianti di freni a tamburo sulle quattro ruote, di solito nelle vetture di fascia bassa del mercato si usano tamburi solo per l’assale posteriore. Visto la diffusione del freno a disco che spiegheremo nella prossima trattazione si pensa che la scelta sia dovuta alla maggiore forza frenante, ma non è così. I freni a tamburo possono raggiungere a parità di superfice frenante, livelli di decelerazione molto più alta rispetto a quella raggiungibile da un classico impianto a disco. In certi casi la forza frenante pura, sempre a parità di superfici frenanti può anche essere tre o quattro volte quella di un freno a disco. In più altro punto a favore dei freni a tamburo è che quando le ganasce vengono a smettere la loro forza frenante nei primi istanti del disinnesco non hanno più nessun contatto con il tamburo mentre invece le pastiglie dei freni a disco rimangono leggermente premute sul disco, per effetto del fatto che le pinze dei freni lavorano con un azione di pressione sui pistoncini senza molle di richiamo ma solo per effetto della cessata pressione, quindi minimo rimane sulle pastiglie che rimangono premute sul disco per qualche secondo dopo che si è smessa l’azione frenante.
Il motivo per cui nelle competizioni prima e nella produzione di serie dopo non si usano impianti a tamburo è dovuto al fenomeno del fading. I freni a tamburo per effetto della loro enorme forza frenante producono un calore eccessivo che non viene dissipato facilmente. Nonostante l’utilizzo di alette esterne il raffreddamento del tamburo e delle sue componenti non è mai ottimale, con la conseguenza che si avrebbe la maggiore forza frenante per minor tempo soprattutto su tratti di strada dove l’utilizzo è intenso e non da tempo all’impianto di riposare. Negli anni in cui questo sistema era in voga ed era in uso nella maggior parte delle vetture, i conducenti venivano abituati fin dalle prime armi alla guida ad usare anche le marce usando il freno motore per aiutare a non surriscaldare i tamburi. In sostanza il pregio della facilità di smaltimento del calore di un freno a disco supera di gran lunga i vantaggi in termini di forza frenante pura offerta dai freni a tamburo. Ad oggi ci sono sistemi a tamburo evoluti che usano anche le leghe leggere ma sono poco usati per costi eccessivi. In ogni caso il freno a tamburo è lungi dall’essere messo in soffitta, infatti nella stragrande maggioranza delle vetture piccole e compatte sono ancora largamente usati per l’asse posteriore, quello che deve sovrintendere ad una minore forza frenante per effetto del peso maggiore che grava sull’avantreno, consentendo anche di smaltire più facilmente il calore per evitare il fading.
Daniele Amore
