Freno di Stazionamento Idraulico: Funzionamento e Caratteristiche
Il freno di stazionamento, comunemente detto freno a mano, è un elemento essenziale presente in tutti i veicoli a quattro ruote. È il dispositivo che consente di bloccare l’auto durante le soste o nelle fermate sui tratti in pendenza, come nelle partenze in salita.
Spesso è chiamato freno a mano, perché nella maggior parte dei casi può essere attivato tirando una leva. Esistono molte varianti di freno di stazionamento. Alcuni celebri modelli del passato, come la Citroën 2CV e l’Autobianchi A112, utilizzavano i freni anteriori al posto di quelli posteriori. In altri casi, invece, il comando è a pedale, come su numerose Mercedes e molte auto americane.
Funzionamento del Freno di Stazionamento Tradizionale
Tirando la leva del freno a mano, oppure premendo sul relativo pedale, si mettono in tensione cavi d’acciaio che agiscono meccanicamente sui freni posteriori, siano essi a disco o a tamburo. Più si fa forza sulla leva o sul pedale e più l’azione del freno è potente.
Nel caso della leva, per rilasciare il freno si deve premere sul pulsante posto sull’estremità, sollevare leggermente quest’ultima e quindi abbassarla completamente, sempre a pulsante premuto.
Freno di Stazionamento Idraulico: una Variante Sportiva
Nelle auto utilizzate in determinate manifestazioni sportive (in genere rally), o altresì destinate alle scuole di guida sportiva, la leva del freno a mano tradizionale può essere sostituita da quella verticale del freno a mano idraulico. La forza dell’azione frenante sarà direttamente proporzionale alla forza utilizzata per tirare la leva.
Per liberare l’auto frenata basterà semplicemente premere sul pulsante posto sull’estremità della leva, sollevarla leggermente per poi abbassarla completamente tenendo sempre il pulsante premuto.
La Variante Elettrica del Freno di Stazionamento
Diverso è il discorso per il freno di stazionamento elettrico. Questo sistema può sfruttare attuatori elettromeccanici sistemati direttamente sulle pinze dei freni, oppure impiegare un congegno che, tramite un motore elettrico, mette in trazione le funi metalliche (proprio come accade sui sistemi tradizionali).
Pregi e Difetti del Freno di Stazionamento Elettrico
Il freno di stazionamento elettrico presenta numerosi pregi, dalla compattezza (le misure liberano spazio nell’abitacolo) alla praticità d’uso, visto che l’azionamento richiede uno sforzo minimo. Il costruttore, inoltre, può impostare l’elettronica per permetterle di provvedere all’inserimento o al disinserimento automatico, migliorando la sicurezza e semplificando la vita al conducente.
Un’applicazione evidente, in questo senso, è l’assistenza alla partenza in salita, che impedisce all’auto di arretrare per qualche secondo quando si rilascia il normale pedale del freno. In caso di emergenza, poi, il dispositivo elettrico assicura una decelerazione potente e immediata, sotto il controllo dell’Abs e dell’Esp.
Le controindicazioni dei freni di stazionamento elettrici, invece, emergono in caso di malfunzionamento: se c’è un blackout elettrico, per esempio, gli attuatori non possono essere sbloccati se non rimpiazzando la batteria.
Tra gli svantaggi del freno di stazionamento elettronico c’è invece l’impossibilità di utilizzarlo mentre l’auto è in movimento, cosa che rende impossibile manovre di emergenza invece possibili con la leva del freno a mano.
Componenti e Funzionamento dell'Impianto Frenante
Le auto moderne hanno freni su tutte e quattro le ruote, che funzionano attraverso un sistema idraulico. I freni possono essere a disco o a tamburo. I freni anteriori, quando si tratta di fermare l’auto, sono più importanti di quelli posteriori perché in frenata il peso dell’auto ricade sulle ruote anteriori.
Molte auto hanno freni a disco sull’asse anteriore, che sono generalmente più efficienti, e freni a tamburo sull’asse posteriore. I sistemi di freno a disco completi sono utilizzati principalmente in auto di fascia alta o ad alte prestazioni e i sistemi di freno a tamburo completi sono utilizzati in auto più vecchie o più piccole.
Tipi di freni
- Freni a tamburo: è costituito da un tamburo rotante solidale alla ruota che ha un materiale di attrito in grado di frenare l’auto quando viene spinta contro il tamburo.
- Freni a disco: è costituito da un disco rotore metallico su cui viene esercitata la pressione attraverso le pinze dei freni (che hanno pastiglie in materiale di attrito montate) per mezzo di un sistema idraulico, normalmente. Queste pastiglie sono ciò che viene applicato contro la superficie del disco per generare forza frenante.
Freni Idraulici
In un circuito del freno idraulico, un cilindro principale e cilindri ausiliari sono collegati da tubi. Quando il pedale del freno viene premuto, preme su un pistone nel cilindro principale costringendo l’olio a circolare attraverso un tubo.
L’olio viaggia verso i cilindri ausiliari di ciascuna delle ruote, riempiendoli e costringendo i pistoni ad azionare i freni. La pressione dell’olio è distribuita uniformemente intorno al sistema. L’area di “pressione” combinata di tutti i pistoni ausiliari è maggiore di quella del pistone nel cilindro principale.
Costantemente il pistone maestro deve percorrere diversi centimetri, per poter spostare la frazione di centimetro di cui il pistone ausiliario ha bisogno per azionare i freni. Questa disposizione consente ai freni di esercitare una grande forza, allo stesso modo in cui una leva manuale può sollevare facilmente un oggetto pesante a breve distanza.
La maggior parte delle auto moderne è dotata di doppi circuiti idraulici, con due cilindri principali in tandem in caso di guasto di uno. In frenata di emergenza, il peso in eccesso può bloccare le ruote posteriori, causando eventualmente un pericoloso sbandamento. Per questo motivo i freni posteriori hanno volutamente meno potenza di quelli anteriori.
Freni Servoassistiti
Molte auto sono dotate anche di servoassistenza per ridurre lo sforzo richiesto per azionare i freni. Tipicamente, la fonte di energia è la differenza di pressione tra il vuoto parziale nel collettore di aspirazione e l’aria esterna.
Un servo ad azione diretta è installato tra il pedale del freno e il cilindro principale. Il pedale del freno spinge su un’asta, che spinge sul pistone del cilindro principale. Il pedale del freno funziona anche su una serie di valvole dell’aria.
Freni a Disco: Componenti e Funzionamento
Un freno a disco ha un disco che ruota con la ruota. Il disco è montato con una pinza, che ha piccoli pistoni idraulici che funzionano a pressione dal cilindro principale. I pistoni premono contro le pastiglie dei freni, che sono attaccate a ciascun lato del disco, per rallentare o fermarsi. I pad sono progettati per coprire un ampio settore del disco.
Freni a Tamburo: Componenti e Funzionamento
Un freno a tamburo è dotato di un tamburo cavo che ruota con la ruota. La sua parte posteriore aperta è coperta da una piastra posteriore fissa, su cui ci sono due scarpe curve che gestiscono l’attrito.
Le ganasce vengono spinte verso l’esterno dalla pressione idraulica, spostando i pistoni nei cilindri dei freni delle ruote, facendo in modo che le guarnizioni di attrito esercitino una pressione all’interno del tamburo per rallentare o fermarsi.
Il Freno di Stazionamento: Ulteriori Dettagli
Oltre all’impianto frenante idraulico, tutte le vetture dispongono di un freno di stazionamento meccanico che agisce su due delle ruote, di solito il posteriore. Il freno di stazionamento fornisce una frenata limitata in caso di guasto completo dell’impianto idraulico, sebbene la sua funzione principale sia quella di immobilizzatore di parcheggio.
La leva del freno di stazionamento tira un cavo o una coppia di cavi collegati ai freni per mezzo di una serie di levette, pulegge e guide. Questi possono variare notevolmente da macchina a macchina. Il nottolino sulla leva del freno di stazionamento consente di tenere il freno una volta azionato. Un pulsante sgancia il nottolino e rilascia la leva.
Nei freni a tamburo, il sistema del freno di stazionamento preme le guarnizioni dei freni contro i tamburi. I freni a disco a volte hanno un legame particolare con il freno di stazionamento. Poiché è difficile inserire il collegamento in una pinza compatta, potrebbe esserci un set completamente separato di pastiglie del freno di stazionamento per ciascun disco.
Freno di stazionamento elettrico con funzionamento automatico di sicurezza
Il freno di stazionamento elettrico si presta molto bene sia ad un funzionamento automatico di sicurezza, ad esempio attivandosi automaticamente se a veicolo fermo viene aperta una portiera, sia implementando la Hill Holder, ossia quella che tiene frenato il veicolo in salita finché non si rilascia la frizione o non si accelera, nel caso il cambio sia automatico. I sensori “sanno” infatti quando la strada non è orizzontale e quindi il veicolo viene tenuto frenato fino a quando il guidatore non fa le manovre necessarie per partire.
Spia del freno di stazionamento accesa
Se il freno di stazionamento è di tipo meccanico e la spia rimane accesa può esserci un malfunzionamento del sensore che rileva la posizione della leva ma un controllo del livello del fluido dei freni va comunque fatto, anche perché è un’operazione veloce. Se l’impianto è elettrico la spia accesa o lampeggiante può indicare che il sistema presenta un’anomalia e anche in questo caso occorre fermarsi e fare le opportune verifiche.
Una cosa è certa: chi non ha una preparazione tecnica adeguata non può intervenire su un freno di stazionamento elettrico perché questo può azionarsi automaticamente e procurare lesioni a chi, per esempio, deve sbloccarlo o cambiare un disco o le pastiglie.
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