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Tamburo

Freno a tamburo

Tamburo

Il freno a tamburo è semplice ed economico ed è stato impiegato per molto tempo su auto, moto e automotrici ferroviarie, ma ha dovuto cedere il posto al freno a disco, abbandonando prima le moto e quindi le automobili. Esistono ancora mezzi che adoperano questo tipo di freno, ma generalmente appartengono alle fasce più basse, sia che si parli di moto che di auto: fra i motocicli il tamburo viene utilizzato negli scooter di bassa cilindrata per la ruota posteriore; per quanto riguarda le automobili, è frequentemente scelto come soluzione per le utilitarie (sempre al posteriore) per motivi di economicità e per via della massa ridotta del mezzo, che non obbliga all’impiego di impianti di grandi prestazioni.

I freni a tamburo si classificano in base al numero di ceppi, ovvero delle parti che vanno a contatto con il tamburo, e in base alla loro posizione rispetto al tamburo stesso.

Numero di ceppi del tamburo

Il numero di ceppi per tamburo varia da un minimo di uno ad un massimo di due e a seconda del numero varia la forza impressa al tamburo.

  • Ceppo semplice: questo è il tipo più semplice di freni. Consiste in un piccolo ceppo di forma rudimentale adattato alla parte circolare del tamburo. Collegata al ceppo vi è una leva che, azionata, preme il ceppo contro il tamburo con molta forza.
  • Ceppo doppio: ai due lati del tamburo vengono montati due ceppi rudimentali. La leva agisce simultaneamente su entrambi, questo è il tipo di ceppo che viene utilizzato nel caso si adotti un freno a tamburo, per la maggiore capacità frenante.

Disposizione dei ceppi sul tamburo

I ceppi oltre che per numero si dividono anche per posizione rispetto al tamburo, che ne differenzia per costi, prestazioni e resistenza agli agenti esterni.

  • Ceppo esterno: molto simile al freno a doppio ceppo, è montato sulla parte esterna del tamburo. I ceppi esterni sono più lunghi dei tipi precedenti e ricoprono completamente la superficie del tamburo. Una maggiore superficie frenante aumenta l’efficienza.
  • Ceppo interno: i ceppi sono montati sulla parte interna del tamburo e premono verso l’esterno contro la superficie interna. Questo freno ha il vantaggio di essere protetto dall’acqua e dal fango, e di poter essere applicato in entrambi i sensi di rotazione. Questo tipo di freno è quello che viene adoperato su motoveicoli e autoveicoli.

Puoi vedere in questo filmato come sostituire i freni a tamburo:

Fonte: wikipedia

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Freno

Collegamento pinza freno

Collegamento pinza

Le pinze per poter aver un’azione sul disco devono essere fissate a qualcosa, ed esistono vari metodi a seconda della tipologia di mezzo:

Autoveicoli e camion

Per i mezzi a quattro o più ruote la pinza a può essere collegata nei seguenti modi:

  • Piastra del mozzo, la pinza è collegata alla piastra che fa da mozzo alla ruota
  • Piastra snodata, la pinza è fissata a una piastra che è vincolata a ruotare sull’asse del mozzo della ruota e tenuta in posizione da una leva, questo sistema permette un’autoregolazione dell’impianto durante i trasferimenti di peso e conseguenti variazioni d’assetto.

Motocicli e biciclette

Puoi vedere in questo filmato come smontare le pinze freni e smerigliare le pastiglie in una moto:

Per i mezzi a due ruote la pinza può essere collegata nei seguenti modi:

  • Al fodero delle forcelle, tale collegamento hanno innumerevoli vantaggi; è il sistema più rigido, più leggero, meno costoso e più affidabile di tutti, per questo motivo è stato usato abbondantemente.
    L’inconveniente è che tale collegamento si può effettuare solo sulle forcelle telescopiche e non rovesciate, perché in quest’ultimo caso non si riuscirebbe ad avere pinza e pista frenante allineati.
  • Radiale, questa tipologia di collegamento viene sempre utilizzato sulle forcelle a steli rovesciati, tale collegamento ha permesso di migliorare la rigidità e ridurre il peso dell’aggancio al piedino della forcella, ma quest’aggancio è generalmente più costoso e si rende migliore rispetto all’aggancio tramite asta solo in condizioni molto gravose per i freni, come nelle competizioni, anche se nel 2007 molte case hanno fatto vanto di tale sistema, applicandolo anche sui ciclomotori, questo sistema rispetto ai altri permette un facile e veloce adeguamento dell’attacco pinza per dischi di dimensioni maggiori, tramite l’uso di semplici spessori.
  • Tramite asta, questo collegamento viene utilizzato con le forcelle a steli rovesciati, utilizza un’asta che partendo dal piedino della forcella posiziona la pinza freno all’altezza desiderata, questo sistema ha il vantaggio di permette una maggiore flessibilità di sostituzione delle forcelle, infatti non serve avere un fodero specifico per quella pinza frenante, ma è sufficiente rispettare il diametro del fodero, anche se tale sistema perde in qualità meccaniche rispetto al sistema tradizionale.
  • Piastra oscillante, la pinza è fissata a una piastra che è vincolata a ruotare sull’asse del mozzo della ruota e tenuta in posizione da una leva che crea un quadrilatero snodato con il forcellone o un triangolo flessibile con la forcella, questo sistema è generalmente utilizzato sull’impianto posteriore e permette un’autoregolazione dell’impianto durante i trasferimenti di peso e conseguenti variazioni d’assetto.
  • Piastra fissa, questo sistema è molto utilizzato per il sistema posteriore e la pinza è fissata a una piastra che è vincolata al forcellone.

Fonte: wikipedia

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Pinza

Pinza freno

Pinza freno

La pinza freno è l’insieme di componenti che sorreggono le pastiglie freno e delle componenti che le muovono (pistoncini o cilindretti). I cilindretti sono costruiti generalmente in alluminio o acciaio cromato.

Tipo di pinza

Ci sono due tipi di pinza freno:

  • flottante, una pinza freno flottante grazie a un sistema di slittamento laterale, ha libertà di movimento rispetto al disco freno (che è del tipo fisso).
    Il cilindretto da un lato del disco freno spinge una pastiglia verso il disco, quando avviene il contatto esso comincia a tirare la pinza rendendo possibile anche il contatto della pastiglia dal lato opposto del disco.
  • fissa, una pinza freno fissa non ha nessun movimento, mentre il disco freno può essere fisso (sistemi economici) o flottante.
    Utilizza uno o più coppie di cilindretti che schiacciano le pastiglie freno verso il disco su entrambe le facce dello stesso, è più complessa e più costosa del tipo flottante.

Struttura della pinza

La parte esterna e di supporto dei pistoni della pinza può essere creata con diverse strutture, il che ne conferiscono diverse caratteristiche:

  • A blocchi generalmente si trattano di due pezzi tenuti assieme da due o più viti il che ne permette una facile revisione, un costo di produzione e riparazione più basso
  • Monoblocco caratterizzata da un unico elemento di supporto dei pistoni, generalmente questa struttura è tipica delle pinze flottanti, le quali grazie a questa caratteristica sono più rigide delle corrispettive pinze fisse, senza perdere l’economicità e la facilità di revisione, mentre con l’adozione di questa tipologia costruttiva anche per le pinze fisse, si è perso per queste ultime la facilità di revisione, con l’aumento dei costi produttivi, guadagnando la rigidità tipica delle pinze flottanti.

Inoltre a seconda del diverso tipo di collegamento che si può avere da un lato all’altro della pinza si ha anche la denominazione:

  • Monoponte o singol bridge struttura tipica delle maggior parte delle pinze flottanti, dove il ponte di collegamento scorre lungo tutta la lunghezza della pinza
  • Biponte o double bridge, struttura tipica della maggior parte delle pinze fisse del tipo a blocchi, dove le due parti della pinza vengono collegate tra di loro tramite ponti laterali
  • triponte o triple bridge, struttura adottata da alcune pinze fisse monoblocco, dove oltre ai ponti laterali, si ha anche un ponte centrale

Fonte: wikipedia

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Freni

Freni

Azionamento freni

Il comando dei freni può essere:

  1. Leva, questo comando viene usato nelle motociclette per il comando dell’impianto anteriore, ma si può avere in alternativa un secondo comando a leva anche per l’impianto posteriore
  2. Pedale, questo comando è usato nelle automobili e nella maggior parte dei casi anche per l’impianto posteriore delle motociclette
    I freni possono essere azionati tramite vari sistemi:
  3. Elettrica, il comando del freno agisce su un sensore, che invia il segnale elettrico alla centralina, la quale gestirà la frenata, o tramite pinze freno elettriche o tramite i vecchi sistemi, utilizzando un attuatore.
  4. Idraulico, le pastiglie vengono premute contro il disco tramite la pressione sviluppata da un liquido, che deve rispondere alle caratteristiche dell’impianto frenante, alle caratteristiche d’uso e di manutenzione
  5. Pneumatico, la pressione del gas può agire in positivo o negativo sulle pastiglie alloggiate dentro alla pinza, questo tipo di comando freno viene utilizzato nei mezzi ferroviari e su tutti gli autocarri pesanti. Viene utilizzato perché l’aria è facilmente reperibile, garantisce prestazioni ottimali anche a lunghe distanze, in caso di rottura, o distaccamento dalla motrice nel caso di rimorchi, il mezzo si arresta. Questo perché il freno è di tipo passivo, cioè in stato di riposo è in frenatura, attuata da una molla.
    Quindi per sfrenare il mezzo bisogna mandare dell’aria compressa (aria automatica), che riempie una camera al cui interno vi è una membrana la quale è collegata alla leva del freno e a cui vi si oppone la resistenza di una molla tarata ad una determinata pressione. dei meccanismi più o meno complicati fanno così rilasciare il freno.
  6. Meccanico, quest’azionamento viene eseguito tramite un cavo metallico, azionato da una leva.

Fonte: wikipedia

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Disco

Disco freno

Introduzione

Il freno a disco è un dispositivo il cui scopo è rallentare o fermare la rotazione di una ruota e il mezzo a cui essa è vincolata. In altre parole la “pinza” del freno (rossa nella prima figura) è solidale al telaio (ossia in generale al veicolo) ed è la sede che ospita le “pastiglie” frenanti. Durante la frenata, un meccanismo preme le pastiglie contro il disco (solidale alla ruota) generando così una forza d’attrito direttamente proporzionale alla pressione. Di conseguenza la ruota riceve una coppia che contrasta la sua rotazione, cioè un’azione frenante.
Un freno a disco è costituito da un disco in ghisa o in acciaio solidale alla ruota il quale viene frenato tramite un sistema a pinza che spinge contro di esso una coppia di pastiglie composte da materiale d’attrito, che, premendo contro il disco contemporaneamente da entrambi i lati, ne causano il rallentamento assieme a quello della ruota. La pressione di spinta della pinza è generata grazie ad un dispositivo idraulico (come sulla maggior parte degli autoveicoli) o, talvolta, meccanico (per esempio le biciclette). I veicoli industriali (solitamente quelli di massa superiore a 6 tonnellate a pieno carico) hanno un dispositivo ad azionameno pneumatico pirelli.

Storia

I primi esperimenti con freni a disco iniziarono in Inghilterra negli ultimi anni del XIX secolo; i primi freni a disco vennero brevettati da Frederick William Lanchester di Birmingham nel 1902. Passò un quarto di secolo prima che il sistema venisse adottato. In particolare, la prima vettura a montarlo in serie fu la Citroën DS, nel 1955.
Il primo freno a disco, quello che si è poi trasformato nel sistema attualmente in uso, apparve in Inghilterra a cavallo tra gli anni quaranta e gli anni cinquanta del secolo scorso. Offrivano una capacità frenante decisamente superiore ai fino ad allora utilizzati freni a tamburo, ma quello non era il solo vantaggio. Anche la resistenza alla “dissolvenza” o con il termine inglese “fade” o “fading” (cioè la caratteristica di mantenere immutata o quasi la forza frenante dopo azionamenti ripetuti, limitando il surriscaldamento dei componenti) e la notevole efficacia frenante da bagnati (utile per la sicurezza su strada in caso di maltempo ed indispensabile per l’uso in fuoristrada) erano dei “plus” non indifferenti. La semplicità meccanica del sistema a disco, il minor numero di componenti utilizzato e la facilità di riparazione costituivano altri ulteriori ed innegabili vantaggi.
Come spesso avviene il primo impulso alla diffusione dei freni a disco venne dalle competizioni automobilistiche, dove le qualità sopra menzionate costituivano un grande vantaggio competitivo.
Le primissime implementazioni di questo sistema frenante prevedevano un solo disco montato vicino al differenziale, solo successivamente vennero montati all’interno delle ruote. La ragione del disco unico montato in posizione centrale scaturiva dal presupposto di avere minori masse non sospese, concentrazione della massa vicino al baricentro e minor riscaldamento degli pneumatici, fattore di vitale importanza per le Formula 1 di quel periodo.
I freni a disco sono oggi diventati indispensabili sulle autovetture di serie, anche se alcune auto (specie quelle più piccole e leggere) montano tuttora, sulle ruote posteriori, dei freni a tamburo per ragioni di costo, di semplicità di implementazione del freno di stazionamento (il cosiddetto “freno a mano”). Essendo la forza frenante delle auto concentrata in larghissima parte sulle ruote anteriori questa soluzione può comunque essere considerata un ragionevole compromesso.
Discorso differente per le motociclette sulle quali fino agli anni ’70 spopolavano enormi tamburi a più ganasce. L’avvento del disco freno a merito del grande produttore italiano Brembo che ha imposto i suoi prodotti nelle corse prima e sulla strada poi. Il disco da moto nasce pieno e, ad eccezione di alcuni prototipi apparsi nelle competizioni superbike negli anni ’90, non è mai stato conveniente o davvero vincente la soluzione autoventilante. Prototipi autoventilanti ottenuti per microfusione a cera persa di speciali acciai sono rimasti un bellissimo esercizio di tecnologia non supportati da una reale efficacia tecnico/economica. A fine anni ’90 e negli anni a venire si sono imposti sempre più prodotti dal profilo innovativo detto “a margherita” o “wave”. Si sono distinti in questo produttori italiani dediti principalmente alla vendita after-market. Questa attività è promotrice di un ritorno alle piste frenanti piene o comunque con pochi intagli. Questo per incontrare il massimo feeling di guida e una grande modularità di frenata senza per questo rinunciarne alla potenza. Un concetto quasi sparito, quello appunto della modularità, a causa dell’abuso di foratura sulle piste frenanti e all’impiego da parte di molti produttori di acciai inossidabili molto belli a vedersi ma non sempre all’altezza quanto a durata e prestazioni.

Fonte: wikipedia

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