Come funzionano i freni?

Sai perché  il pedale del freno diventa durissimo quando spegni il motore dell'auto? E' una delle prime sorprese che lasciano a bocca aperta quando si traina l'auto, ma anche il vantaggio che spinge ancora i Costruttori a montare il sistema frenante idraulico collaudato da anni. Guidando l'auto è normale dare per scontato i meccanismi che si nascondono dietro ogni sistema, ma è altrettanto importante saper distinguere un'avaria dal normale funzionamento di pastiglie, dischi e tamburi. Scopri nel video sotto con Konstantin Vikulov, Responsabile della qualità pastiglie freno di TRW come funzionano i freni.

FRENI E CALORE, NEMICI DI VECCHIA DATA - L'invenzione dei freni a disco risale agli inizi del 1900 ad opera di Frederick William Lanchester, anche se il sistema ha subito tante evoluzioni applicative negli anni da vantare molteplici paternità. Come ci spiega anche Konstantin Vikulov di TRW nel video sopra, i freni a tamburo erano pesanti, disperdevano male il calore e soffrivano in modo spaventoso il fading (diminuzione della forza frenante per surriscaldamento, vedi qui cosa succede ai freni economici che si scaldano troppo). Ed ecco quindi la necessità di trovare un sistema più affidabile e sicuro nell'impiego prolungato dei freni: i dischi. Oggi come allora i freni sfruttano il forte attrito che si crea  tra dischi e pastiglie (qui puoi vedere come vengono prodotte le pastiglie freno) per trasformare l'energia cinetica in calore, il tallone d'Achille dei freni; trovando però stabilmente collocazione nei cerchi si è riusciti a facilitarne al meglio il raffreddamento. Ma quanta forza serve sul pedale per frenare un'auto che viaggia a 100 km/h? Non molta, grazie al motore.

IL MOTORE RIDUCE LO SFORZO - Le pastiglie  rallentano il disco, e quindi l'auto, perché la pompa azionata con il pedale del freno attiva i pistoncini delle pinze; niente di più semplice. Ma perché è così importante il liquido freni? Per il principio di Pascal, la forza applicata sul pedale del freno si trasferisce al liquido contenuto nel circuito, spingendolo fino ad attivare i pistoncini delle pinze. Poiché i liquidi sono generalmente incomprimibili è stato aggiunto alla pompa freno il servofreno. Il servofreno è un dispositivo idro-pneumatico che collega la pompa freno al motore dell'auto e serve a ridurre lo sforzo sul pedale con la depressione nel collettore di aspirazione. Così, quando il motore  è avviato, il liquido freni nel circuito viene spinto dal guidatore che "preme" sul pedale e tirato dalla depressione del motore nella stessa direzione. Ecco spiegato perché quando il motore è spento bisogna fare più fatica per frenare. Tutto funziona bene finché il liquido non assorbe acqua (in questo video è spiegato cosa accade al liquido freni e altre curiosità sulla manutenzione). Una tendenza incontrastabile dovuta all'igroscopicità che obbliga a sostituire il liquido freni frequentemente. Prima di approfondire questo argomento entriamo nei laboratori TRW dove vengono sviluppati nuovi freni per auto. Dopo aver visto come funzionano i freni scopri quali test devono superare i freni e come vengono progettate nuove pastiglie.

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