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Freni

impianti frenanti Agli impianti frenanti è affidato il compito di rallentare le marcia di un veicolo e di arrestarlo entro determinati limiti di spazio o di tempo. Quanto sopra è specificatamente svolto dai freni che applicano alla trasmissione, ai semiassi, o più frequentemente alle ruote coppie resistenti capaci di assorbire l’energia cinetica del veicolo.

Nella presente dispensa illustreremo il sistema di frenata a comando oleodinamico, di spiccato impiego automobilistico, richiamando l’attenzione sugli organi che lo compongono quali le pompe freni, i cilindri freni ed i correttori di frenata.

Lo schema più semplice di un impianto frenante ad azionamento idraulico è costituito notoriamente da:
- Un organo di manovra, generalmente sempre a pedale,
- Una pompa a pistoni (cilindro maestro), azionata dal primo, alimentata da un serbatoio contenente olio idraulico e collegata, tramite tubazioni rigide e flessibili, agli elementi di comando degli organi di frenata.

Tale circuito di base, nell’evoluzione tecnologica, si è arricchito, in fase successiva :
- del servofreno che permette l’azionamento degli organi frenanti mediante l’energia di una sorgente ausiliare, oltre ovviamente quella del conducente;
- del doppio circuito di comando che permette di rendere operativi, separatamente ed indipendentemente, i freni anteriori da quelli posteriori.

Ulteriori contributi al programma degli impianti di frenatura sono da individuare nell’introduzione dei dispositivi di correzione della frenata, che hanno lo scopo di controllare lo slittamento delle singole ruote e di determinare su di esse condizioni di frenatura ideale al limite di aderenza.

L’avvento dell’elettronica, in questa continua evoluzione, ha introdotto anche un sistema di controllo più ampio ed automatico, quale l’ABS e l’ESP.

Pompe Freno (Cilindri maestri)

Nel sistema di frenatura oleodinamica il mezzo di trasmissione dello sforzo è l’olio sotto pressione. La frenatura oleodinamica che, come sopra esposto, è oggi di impiego generale sulle autovetture, viene realizzata per mezzo di una pompa stantuffo che invia olio sotto pressione ai cilindri di comando (apertura ceppi) oppure al comando delle pinze freno nel caso di impianti con freni a disco. La pompa freno è, pertanto, il componente più importante del circuito idraulico, poiché trasforma lo sforzo sul pedale in pressione che viene trasmessa ai freni anteriori e posteriori. Oltre ad essere un organo di sicurezza che deve avere requisiti di assoluta affidabilità e qualità, essa è soggetta a sollecitazioni notevoli sia meccaniche che dal punto di vista delle pressioni e pertanto deve garantire una eccellente tenuta idraulica.

Cilindri freno

La pressione idraulica che si forma nella pompa freno viene trasmessa sulle ganasce freno attraverso i pistoncini dei cilindri ruota. La tenuta idraulica del dispositivo è garantita da guarnizioni montate sul corpo dei pistoncini.
Il constante contatto con le rispettive ganasce è assicurato, in una situazione di riposo, da una molla. I pistoncini sono normalmente impiegati nel contesto dei freni a tamburo di:
- tipo idraulico con ganascia flottante: sotto l’effetto della pressione idraulica i due pistoncini del cilindro freno si spostano e spingo le ganasce contro la parte interna del tamburo. Due eccentrici permettono la regolazione periodica del gioco tra ganascia e tamburo;
- tipo idraulico con ganascia flottante e registrazione flottante: il freno idraulico a regolazione automatica permette di assicurare un valore costante della corsa pedale, qualunque sia l’usura delle guarnizioni . Questa regolazione si verifica sempre al momento del funzionamento del freno di servizio e non del freno a mano o di stazionamento.

Correttori di frenata

Per ottenere la frenatura ottimale di un veicolo, non bisogna in alcun modo permettere il bloccaggio delle ruote. Al momento della frenata avviene un trasferimento di carico sull’asse anteriore del veicolo e l’asse posteriore si trova, di conseguenza, alleggerito.
Dal momento che la forza massima di frenata, consentita su un asse, è direttamente legata al peso di questo e al coefficiente di aderenza, è evidente che la forza non deve essere identica sull’asse anteriore e su quello posteriore.
Poiché non è possibile, dal punto di vista meccanico, regolare facilmente la pressione idraulica di un circuito posteriore in ogni caso di carico dinamico, esiste solo la possibilità di un compromesso.
I correttori normalmente impiegati, permettono di avvicinarsi sufficientemente alla soluzione ottimale.
Queste apparecchiature sono di due tipi: limitatori e compensatori.