Dei freni affidabili sono essenziali per la sicurezza stradale dei veicoli a motore. Se i freni a tamburo o a disco siano la scelta migliore per il traffico stradale è stato oggetto di un vivace dibattito per anni.
I freni a tamburo sono il “nonno” della tecnologia dei freni automobilistici.
Intorno al 1900, i famosi pionieri dell’automobile Louis Renault e Wilhelm Maybach crearono le basi per gli attuali freni a tamburo. A tale scopo, Louis Renault spostò semplicemente le ganasce dei freni (precedentemente posizionate all’esterno) in un tamburo. All’interno del tamburo, le ganasce dei freni erano protette dalle influenze esterne e potevano sviluppare in modo ottimale il loro effetto frenante. Ancora oggi, i freni a tamburo sono utilizzati nei veicoli in una forma ulteriormente sviluppata. Un moderno freno a tamburo è costituito da un tamburo collegato saldamente alla ruota e che segue la rotazione della stessa.
Fino alla fine degli anni ’70, il freno a tamburo era ancora lo standard sulla maggior parte dei veicoli. Tuttavia, in questo contesto, si sono verificati sempre più problemi con conseguenze di incidenti nel caso di veicoli bolidi con un’enorme cilindrata. In molti casi, i freni a tamburo erano, da un lato, strutturalmente inadatti e, dall’altro, completamente sottodimensionati rispetto alla cilindrata del motore. Per ovviare questi problemi, negli anni successivi sempre più costruttori di veicoli passarono ai freni a disco.
Oggi vengono utilizzati sia i freni a tamburo che i freni a disco e gli esperti discutono animatamente su quale sia il sistema frenante migliore. I freni a disco sono solitamente utilizzati sulle ruote anteriori perché forniscono prestazioni di frenata perfettamente costanti in qualsiasi situazione di guida. Sulle ruote posteriori, invece, molti produttori di veicoli utilizzano ancora i freni a tamburo. Nella maggior parte dei casi, ciò avviene per motivi di costo, in quanto i freni possono essere facilmente ed economicamente combinati con un freno di stazionamento (freno a mano).
Freno a tamburo – struttura e funzione
Un freno a tamburo è costituito principalmente da un tamburo rotante. Al suo interno si trovano 2 ganasce del freno saldamente ancorate. Non appena si aziona il freno del veicolo, le due ganasce vengono premute con forza contro l’interno del tamburo. Questo crea un forte attrito e la ruota si ferma lentamente. Se poi si rilascia il pedale del freno, speciali molle assicurano che le due ganasce tornino nella loro posizione originale. Oltre ai classici freni a tamburo simplex, si sono affermati sul mercato speciali freni a tamburo duplex. In questa variante molto diffusa, ogni ganascia del freno è dotata di un proprio dispositivo di azionamento laterale. Di conseguenza, le due ganasce del freno si superano e si rinforzano a vicenda. Rispetto ai freni simplex, l’effetto frenante è superiore di circa il 50%. A causa del costo di produzione e del maggiore impegno di manutenzione, molti produttori si affidano comunque ai poco costosi freni a tamburo simplex.
Freno a disco – struttura e funzione
Il freno a disco è costituito da un disco del freno, collegato al mozzo della ruota, e da un supporto del freno. La pinza del freno è fissata al supporto del freno. La pinza comprende l’intero disco del freno e contiene sia le pastiglie che i pistoni del freno. Questi ultimi premono le pastiglie direttamente contro il disco del freno in direzione assiale. Di solito il disco del freno è fissato direttamente al mozzo della ruota, ma in alcuni modelli può essere fissato anche al differenziale. Un freno a disco viene utilizzato solo per frenare e quindi il materiale utilizzato può essere progettato in modo ottimale per i rispettivi requisiti di frenata. Il diametro del disco del freno determina in modo significativo la coppia e la potenza di frenata. Sui veicoli ad alte prestazioni, il diametro delle ruote limita il diametro interno massimo dei cerchi e quindi anche il diametro del disco freno. Affinché i dischi siano il più grandi possibile, vengono utilizzati i cerchi più grandi del veicolo.
Confronto tra freni a tamburo e a disco: vantaggi e svantaggi
Il freno a tamburo non è in grado di dissipare in modo affidabile il calore di attrito generato in qualsiasi circostanza. Per questo motivo, può verificarsi un surriscaldamento del tamburo, soprattutto durante le frenate di emergenza o le frenate più lunghe ad alta velocità. L’accumulo di calore che ne deriva riduce notevolmente la forza di attrito tra le ganasce del freno e la parete interna del tamburo. Di conseguenza, il freno a tamburo perde circa il 50-100% del suo effetto frenante. Un altro problema: il sistema incapsulato è molto difficile da monitorare dall’esterno. Nessuno può dire con esattezza cosa stia succedendo all’interno del freno. È solo un cilindro che perde o una delle due ganasce del freno si sta staccando? Si è rotta una molla di ritorno o il freno sta soffocando nella sua stessa abrasione? Tutte queste importanti domande possono trovare risposta solo smontando la ruota del veicolo e aprendo il tamburo del freno.
Nonostante questi due principali problemi o svantaggi, i freni a tamburo godono ancora di una certa popolarità perché sono più economici rispetto ai freni a disco.
Rispetto al freno a tamburo, il freno a disco ha una tecnologia nettamente superiore e offre diversi vantaggi. Può assorbire forze frenanti molto più forti senza surriscaldarsi. Il freno si raffredda e si pulisce automaticamente. Se il freno a disco si usura o presenta un difetto, è possibile accorgersene immediatamente e non è necessario smontare prima la ruota. In termini di costruzione e progettazione, i freni a disco sono più complessi e anche più pesanti dei freni a tamburo. Inoltre, i freni a disco sono più sensibili e non sono protetti in modo altrettanto efficace contro gli agenti atmosferici come l’acqua e il sale stradale.
In definitiva, un freno a disco costa molto di più di un freno a tamburo. Questo è anche il motivo principale per cui la conversione dai freni a tamburo ai moderni freni a disco è stata effettuata solo gradualmente.
Ha senso passare ai freni a disco?
Per quasi 25 anni, la maggior parte dei veicoli ha utilizzato una combinazione di freni a disco e a tamburo. Dalla metà degli anni ’90, sempre più veicoli di fascia media e alcune utilitarie sono stati completamente convertiti ai freni a disco. I modelli e i marchi più sportivi hanno mantenuto i vecchi freni a tamburo ancora più a lungo. Sebbene il freno a tamburo sia indubbiamente una tecnologia superata, una modifica o una conversione ha senso solo in pochi casi. L’impianto frenante di ogni veicolo è progettato in modo ottimale per le caratteristiche del veicolo stesso. Se il vostro veicolo utilizza la collaudata combinazione di freni a tamburo nella parte posteriore e di freni a disco nella parte anteriore, questa è ancora oggi perfettamente adeguata.
Il passaggio dai freni a tamburo a quelli a disco richiede un intervento massiccio sull’impianto frenante del veicolo fornito in fabbrica. Poiché gli ispettori non gradiscono affatto questo intervento durante l’ispezione generale, è sempre consigliabile consultare un’autorità di controllo prima di effettuare la modifica. Inoltre, la modifica rappresenta un investimento ingente e ad alta intensità di manodopera e non dovrebbe essere effettuata così facilmente. Se avete chiarito tutti i punti importanti e volete comunque effettuare una modifica, avrete comunque bisogno di componenti montati in modo ottimale. Se possedete un veicolo con una combinazione disco-tamburo, dovreste cercare l’asse posteriore di un tipo di veicolo identico già dotato di freni a disco. In questo caso, è possibile effettuare la conversione con componenti di ottima qualità. In alternativa, potete trovare qualcosa di adatto all’interno dell’intera gamma di componenti omologati.