Ruota Frenata e Pastiglie Freni a contatto con il disco

Il sistema frenante a disco delle moto, scooter, e anche, delle autovetture sono diventate uno standard per la maggior parte dei veicoli moderni. Rispetto ai tradizionali freni a tamburo, i freni a disco offrono prestazioni di frenata superiori e una migliore dissipazione del calore.

I freni a disco, spesso nascosti all’ombra della potenza del motore, sono i silenziosi eroi che ci proteggono in ogni viaggio, garantendo che il nostro giro sia non solo emozionante, ma anche sicuro. Ma c’è un aspetto dei freni a disco che potrebbe aver suscitato la vostra curiosità: perché le pastiglie dei freni sono sempre in un delicato ma costante contatto con il disco, anche quando il freno non viene azionato?

Questo sottile dettaglio, che potrebbe sembrare un dispendio in termini di usura, è in realtà un raffinato esempio di ingegneria meccanica, progettato per garantire una risposta immediata e un controllo assoluto in ogni situazione di guida, ma vediamo meglio quello che può sembrare un “problema meccanico”. Unitevi a noi in questo viaggio attraverso la scienza e la meccanica dei freni a disco delle moto, esplorando il perché di questo contatto continuo e scoprendo come esso rappresenti un pilastro fondamentale per la nostra sicurezza su strada.

Indice

Funzionamento dei Freni
Pastiglie attaccate al disco?
Manutenzione Regolare
Pastiglie dei Freni “Grattano”
Freni bloccati?
Pastiglie in contatto costante con il disco
Domande e Miti sui Freni a Disco
Conclusioni

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Funzionamento dei Freni

Il sistema frenante a disco delle motociclette è un capolavoro di meccanica, ingegneria e fisica, che consente a noi motociclisti di fermare la moto con precisione e affidabilità. Ma come funziona esattamente questo sistema e perché la pastiglia dei freni è sempre in contatto con il disco?

Iniziamo con il Cuore del sistema: il Disco Freno.

Tipicamente realizzato in acciaio inossidabile o in compositi avanzati come il carbonio o ceramica (o misto), il disco è fissato direttamente alla ruota della moto. Quando il freno viene azionato, le pastiglie freno, alloggiate all’interno della pinza freno, vengono spinte contro il disco, creando attrito e, di conseguenza, rallentando la moto.

vedi anche: differenza disco fisso e flottante

• Le pastiglie freno sono composte da un materiale d’attrito, che può variare in composizione a seconda del tipo di freno e dell’uso previsto (stradale, sportivo, off-road, ecc.). Quando il freno viene azionato, il fluido (olio) frenante contenuto nel circuito dell’impianto freni, spinge i pistoni che sono all’interno della pinza, che a loro volta spingono le pastiglie contro il disco. Questo processo genera attrito, che rallentano la moto o scooter.
• Il disco freno è il componente progettato per gestire elevati livelli di calore generati durante il processo di frenata.
• La pinza del freno, che può essere fissa o flottante, è essenzialmente un supporto per le pastiglie freno e i pistoni.
  • fisse, vengono fissate rigidamente al telaio della moto o scooter;
  • flottanti, sempre fissate al telaio, ma possono muoversi lateralmente, permettendo un allineamento ottimale pastiglie-disco.
• Il cilindro maestro (vedi foto precedente), situato sul manubrio per il freno anteriore e vicino al pedale per quello posteriore, gioca un ruolo cruciale nel trasferire la forza applicata dal pilota attraverso il fluido frenante alle pinze. Quando il pilota aziona il freno, il pistone all’interno del cilindro maestro comprime il fluido frenante, inviandolo attraverso il sistema idraulico fino alle pinze, innescando così il processo di frenata.
• Il fluido frenante, un elemento spesso sottovalutato, è vitale per mantenere un sistema frenante efficace e reattivo. La sua capacità di resistere alla compressione e di mantenere le sue proprietà a diverse temperature è fondamentale per garantire una frenata consistente e affidabile in tutte le condizioni.

In questo contesto, la presenza costante delle pastiglie contro il disco può sembrare controintuitiva, specialmente considerando l’usura e il calore generato dall’attrito. Tuttavia, come esploreremo nelle sezioni successive, questo contatto continuo è fondamentale per garantire una risposta immediata del freno e per mantenere il sistema in uno stato di “prontezza” che può fare la differenza in situazioni critiche.

Pastiglie attaccate al disco?

Il contatto costante tra pastiglia e disco assicura che il tempo e la distanza di frenata siano minimizzati. In una situazione di emergenza, una frazione di secondo o un metro in più di spazio di frenata possono fare la differenza tra un arresto sicuro e un potenziale incidente. Avere le pastiglie in prossimità immediata del disco significa che la forza frenante può essere applicata quasi istantaneamente, offrendo al pilota un controllo e una risposta ottimali.

Ma cosa implica questo contatto continuo in termini di usura? Intuitivamente, potremmo pensare che un contatto costante porti a un’usura prematura delle pastiglie freno. Tuttavia, la realtà è sorprendentemente diversa. Il contatto tra pastiglia e disco quando il freno non è azionato è estremamente leggero. Questo tocco delicato non genera abbastanza attrito o calore da causare un’usura significativa delle pastiglie o del disco. In pratica, l’usura effettiva avviene principalmente durante la frenata, quando la pressione e l’attrito sono notevolmente maggiori.

Un altro aspetto fondamentale da considerare è il meccanismo di retrazione delle pastiglie. Mentre le pastiglie sono progettate per rimanere vicine al disco, non sono bloccate in una posizione di forte pressione contro di esso quando il freno non è in uso. I sistemi frenanti a disco sono dotati di meccanismi, spesso sotto forma di molle o di sistemi idraulici, che assicurano che le pastiglie siano ritratte leggermente quando il freno viene rilasciato, riducendo la pressione sul disco e minimizzando l’attrito e l’usura. Questa retrazione è minima e spesso impercettibile a occhio nudo, ma è sufficiente per ridurre notevolmente l’attrito non necessario tra i componenti.

Manutenzione Regolare: Un Impegno Necessario

La manutenzione regolare dei freni a disco dovrebbe includere la verifica dello spessore delle pastiglie, l’ispezione visiva dei dischi, e il controllo del livello del liquido all’interno del circuito frenante. Assicuriamoci che le pastiglie abbiano uno spessore adeguato e che i dischi non mostrino segni di usura eccessiva o danni. Inoltre, cosa molto importante e che spesso viene sottovalutata, è la pulizia dell’impianto frenante.

Per garantire la longevità del sistema frenante, è fondamentale utilizzare dei pulitori per dischi, freni e pinze che siano di alta qualità. Aderire a un programma di manutenzione preventiva è la soluzione per evitare brutti imprevisti come: bloccaggio dei pistoni, ruggine, ossidazione delle pastiglie e usura prematura dell’impianto.

Perché le Pastiglie dei Freni “Grattano” sul Disco Quando la Ruota si Muove da Fermo?

Il suono sottile delle pastiglie dei freni che sembrano “grattare” contro il disco mentre la ruota si muove lentamente o da fermo è un fenomeno che molti motociclisti lamentano. Questo rumore, che può essere descritto come un leggero stridio o sfregamento, spesso suscita domande e preoccupazioni: è normale? Indica un problema con il sistema frenante?

Il Contatto Costante

Come abbiamo discusso in precedenza, le pastiglie dei freni a disco sono progettate per mantenere un contatto costante con il disco, anche quando il freno non è attivamente azionato. Questo contatto, sebbene leggero, può produrre un suono di sfregamento o grattamento, specialmente quando la moto è in movimento lento o viene spostata da fermo. Il suono può essere più evidente in alcune condizioni, come per esempio quando il disco o le pastiglie sono particolarmente puliti o nuovi, e tende a essere più percettibile a basse velocità dove il rumore dell’ambiente e del motore è ridotto. Pertanto, non sempre è un sintomo di problema il “rumore” dei freni.

Usura delle Pastiglie

Il rumore potrebbe però anche essere influenzato dallo stato delle pastiglie e del disco. Pastiglie usurate o dischi con una superficie non perfettamente liscia possono creare un suono più pronunciato durante il contatto. Inoltre, piccoli detriti, come sassolini o sporco, possono incastrarsi tra la pastiglia e il disco, generando un suono di grattamento. È essenziale ispezionare regolarmente il sistema frenante per assicurarsi che sia libero da detriti, quindi utilizzare un pulitore per freni per evitare questo imprevisto.

I detriti oltre a creare un fastidioso rumore nell’impianto frenante, possono danneggiare in modo irrimediabile disco e pastiglie. Lo sporco con il tempo può incidere e graffiare il disco, tale da rendere inevitabile la sostituzione.

Fattori Ambientali e Materiali

L’interazione tra fattori ambientali e i materiali dei freni nelle moto e scooter può notevolmente influenzare la natura e l’intensità dei suoni prodotti dal sistema frenante. Specificamente, elementi come umidità e temperatura, insieme al tipo di materiali impiegati nelle pastiglie e nei dischi freno, giocano un ruolo cruciale nella generazione di rumori durante l’utilizzo dei freni.

Per esempio, l’umidità può formare una leggera ossidazione sulla superficie del disco freno, incrementando temporaneamente il livello di rumore (sottile fischio) fino a che l’attrito con le pastiglie non “pulisce” nuovamente la superficie. Questa situazione è particolarmente comune se la moto o lo scooter vengono parcheggiati in box o garage con elevata umidità o se, abitualmente, si lava il motociclo prima di lasciarlo inattivo per lunghi periodi. Sebbene il lavaggio della moto sia essenziale, è altrettanto fondamentale effettuare un breve giro di controllo post-lavaggio per “eliminare” eventuali depositi d’acqua che possono accumularsi su cavi, viti, pastiglie e altri componenti della moto. Questa pratica non solo previene potenziali problemi legati all’ossidazione e alla corrosione, ma anche assicura il mantenimento ottimale delle parti meccaniche e, in particolare, del sistema frenante.

Intensità del rumore

Mentre un leggero rumore di sfregamento è generalmente normale, è fondamentale prestare attenzione a qualsiasi cambiamento nel suono o nell’intensità del rumore, specialmente se è accompagnato da una riduzione delle prestazioni frenanti o da altri suoni insoliti. In questi casi, una pronta ispezione e, se necessario, la sostituzione delle pastiglie o dei dischi, è cruciale per mantenere la sicurezza e l’efficienza del sistema frenante.

Approfondimenti: freni della moto che fanno rumore

Freni bloccati?

Molti motociclisti e appassionati di scooter spesso associano il contatto constante delle pastiglie dei freni con il disco, con il bloccaggio dell’impianto frenante. Si, i pistoni si possono bloccare a causa dell’usura o dell’ossidazione, ma questo avviene soprattutto dopo lunghi periodi di stop. La differenza principale sta nel fatto che, se i pistoni si bloccano, la moto (o scooter) cammina frenata. Questo lo notiamo semplicemente sollevando la ruota dal suolo e facendola girare, se riesce ad effettuare almeno 5-6 giri liberamente senza fermarsi, allora i pistoni sono liberi. In caso contrario, spesso la ruota non riesce ad effettuare liberamente nemmeno un giro.

Pastiglie in contatto costante con il disco

1. Mantenere le pastiglie freno in contatto con il disco permette di ridurre il gioco e avere una risposta immediata quando si preme la leva o pedale del freno.
2. In secondo luogo, il contatto continuo permette di mantenere le pastiglie alla corretta distanza dal disco.
3. Il contatto garantisce anche che lo strato di materiale d’attrito delle pastiglie aderisca correttamente al disco. Se le pastiglie non toccassero il disco, con il tempo, si potrebbero formarsi microscopici strati di sporco o umidità sulla superficie del materiale, compromettendo l’efficacia della frenata.
4. La pressione esercitata dalle molle di richiamo delle pinze freno serve ad espellere acqua, sporco e detriti che potrebbero depositarsi tra pastiglie e disco. Il contatto continuo ha quindi una funzione (anche) autopulente.

Vedi anche: mescole delle pastiglie dei freni

Ci sono però alcuni casi in cui si verifica un’usura prematura delle pastiglie pur stando a riposo:

• Pastiglie bloccate o grippate nelle pinze, con attrito eccessivo.
• Molle di richiamo troppo tese o difettose.
• Depositi oleosi sul disco.
• Disco consumato, deformato o con eccessiva rugosità superficiale.
• Particelle abrasive (sporco o piccole pietre) penetrate tra pastiglie e disco.

I produttori consigliano di sostituire le pastiglie freno ogni 15-40 mila chilometri a seconda delle condizioni di utilizzo.

In sintesi, il contatto continuo tra pastiglie e disco è una soluzione costruttiva necessaria per garantire una frenata ottimale e sicura con il sistema a dischi. L’attrito in condizioni di riposo è minimo e fisiologico, mentre la vera usura avviene sotto sforzo della frenata.

Domande e Miti sui Freni a Disco

• Perché le pastiglie non si consumano eccessivamente stando sempre a contatto con il disco?
  • In realtà la pressione esercitata dalle molle quando non si frena è minima, sufficiente per i motivi visti sopra, ma non tale da causare un’usura significativa.
• I Freni a Disco non necessitano di Manutenzione?
  • Anche se i freni a disco sono noti per la loro affidabilità, richiedono una manutenzione regolare, inclusa la verifica dello spessore delle pastiglie, il controllo del livello del fluido frenante e l’ispezione dei dischi per assicurare prestazioni ottimali e sicurezza.
• I Freni a disco fanno Rumore solo quando sono Usurati?
  • Mentre un rumore insolito dai freni può indicare un problema o usura, anche freni perfettamente funzionanti possono emettere leggeri rumori, come fischi e sfregamento, specialmente durante frenate leggere o in certe condizioni atmosferiche (pioggia, sabbia, polvere eccessiva, guida sterrato).
• I Freni più Grandi sono sempre Migliori?
  • Freni a disco di dimensioni maggiori offrono una superficie di frenata maggiore e possono essere più efficaci in alcune situazioni, ma non sono sempre necessariamente migliori. La dimensione dei freni dovrebbe essere proporzionata al peso e alle prestazioni del veicolo per garantire una frenata efficace senza sovraccaricare il sistema. Un eccessivo sforzo, farà aumentare il calore con conseguente diminuzione della frenata.
• I Freni a Disco sono sempre preferibili in Condizioni di bagnato?
  • Si, i freni a disco siano generalmente più efficaci in condizioni umide rispetto ai freni a tamburo, anche se la potenza frenante dipende anche da altri fattori come il tipo di pastiglie e dischi utilizzati.
• Il Fading dei Freni è un Problema delle Moto più Vecchie?
  • Il fading (pedale o leva vanno a vuoto, non frenano), o la perdita di efficacia dei freni a causa del surriscaldamento, può accadere a qualsiasi veicolo, non solo a quelli più vecchi.
  • I Freni a Disco non necessitano di ‘Rodaggio’
  • Anche i freni a disco richiedono un periodo di “rodaggio” per garantire che pastiglie e dischi si adattino l’uno all’altro.
  • I Freni “Sferragliano” solo quando sono Difettosi?
  • Mentre un rumore insolito può indicare un problema, alcuni freni, specialmente quelli ad alte prestazioni con pastiglie aggressive, possono emettere suoni anche in condizioni normali.

Conclusioni

La progettazione dell’impianto frenante, prevede un contatto costante tra pastiglie e disco, questo ne assicura una risposta pronta, minimizzando tempo e distanza di frenata. Questo contatto persistente, sebbene possa generare un leggero rumore di sfregamento, non è indice (quasi sempre) di malfunzionamento.

Ricordiamo: la sicurezza in moto non è solo una destinazione, ma un viaggio continuo che richiede attenzione, cura e una comprensione approfondita dei componenti che ci accompagnano su ogni strada.

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