Tipi, dispositivo e principio di funzionamento dei freni a disco

I freni a disco idraulici sono uno dei tipi di freni a frizione. La loro parte rotante è rappresentata da un disco del freno e la parte fissa è rappresentata da una pinza con pastiglie dei freni. Nonostante l'uso diffuso di freni a tamburo, i freni a disco sono ancora i più popolari. Capiremo il dispositivo di un freno a disco e scopriremo le differenze tra i due freni.

Dispositivo freni a disco

Il design del freno a disco è il seguente:

• supporto (staffa);
• cilindro del freno funzionante;
• pastiglie dei freni;
• disco freno.

La pinza, che è un corpo in ghisa o alluminio (a forma di staffa), è fissata al fuso a snodo. Il design della pinza ne consente lo spostamento lungo le rotaie nel piano orizzontale rispetto al disco freno (nel caso di un meccanismo con pinza flottante). L'alloggiamento della pinza contiene pistoni che, durante la frenata, premono le pastiglie dei freni contro il disco.

Il cilindro del freno funzionante è ricavato direttamente nell'alloggiamento della pinza, al suo interno è presente un pistone con labbro di tenuta. Per rimuovere l'aria accumulata durante lo spurgo dei freni, è installato un raccordo sul corpo.

Le pastiglie dei freni, che sono piastre metalliche con guarnizioni di attrito fisse, sono installate nell'alloggiamento della pinza su entrambi i lati del disco del freno.

Il disco del freno rotante è montato sul mozzo della ruota. Il disco del freno è imbullonato al mozzo.

Tipi di freni a disco

I freni a disco si dividono in due grandi gruppi in base al tipo di pinza (pinza) utilizzata:

• meccanismi con staffa fissa;
• meccanismi con mensola flottante.

Nella prima versione, la staffa ha la possibilità di muoversi lungo le guide e ha un pistone. Nel secondo caso la pinza è fissa e contiene due pistoncini montati su lati opposti del disco freno. I freni con pinza fissa sono in grado di creare una maggiore forza di pressione delle pastiglie contro il disco e, di conseguenza, una maggiore forza frenante. Tuttavia, il loro costo è superiore a quello dei freni a pinza flottante. Pertanto, questi freni vengono utilizzati principalmente su auto potenti (utilizzando diverse coppie di pistoni).

Come funzionano i freni a disco

I freni a disco, come qualsiasi altro freno, sono progettati per modificare la velocità del veicolo.

Funzionamento graduale dei freni a disco:

1. Quando il guidatore preme il pedale del freno, la GTZ crea pressione nei tubi del freno.
2. Per un meccanismo con un grillo fisso: la pressione del fluido agisce sui pistoni dei cilindri del freno di lavoro con entrambi i lati del disco del freno, che a loro volta premono le pastiglie contro di esso. Per il meccanismo della staffa flottante: la pressione del fluido agisce contemporaneamente sul pistone e sul corpo pinza, costringendo quest'ultimo a muoversi e premere la pastiglia contro il disco dall'altro lato.
3. Un disco inserito tra due pastiglie riduce la velocità a causa della forza di attrito. E questo, a sua volta, porta alla frenata dell'auto.
4. Dopo che il conducente rilascia il pedale del freno, la pressione viene persa. Il pistone ritorna nella sua posizione originale grazie alle proprietà elastiche del collare di tenuta e le pastiglie vengono ritratte utilizzando una leggera vibrazione del disco durante il movimento.

Tipi di dischi freno

A seconda del materiale di fabbricazione, i dischi freno sono suddivisi in:

1. Ghisa;
2. Dischi in acciaio inossidabile;
3. Carbonio;
4. Ceramica.

Molto spesso, i dischi dei freni sono realizzati in ghisa, che ha buone proprietà di attrito e bassi costi di produzione. L'usura dei dischi dei freni in ghisa non è eccezionale. D'altra parte, con una frenata intensiva regolare, che provoca un aumento della temperatura, è possibile la deformazione del disco in ghisa, e se l'acqua vi penetra, potrebbe incrinarsi. Inoltre, la ghisa è un materiale piuttosto pesante e dopo una lunga permanenza può arrugginirsi.

Dischi noti e acciaio inossidabile, che non è così sensibile ai cambiamenti di temperatura, ma ha proprietà di attrito più deboli rispetto alla ghisa.

I dischi in carbonio sono più leggeri dei dischi in ghisa. Hanno anche un coefficiente di attrito e un campo di lavoro più elevati. Tuttavia, in termini di costo, tali ruote possono competere con il costo di un'auto di piccola classe. Sì, e per il normale funzionamento devono essere preriscaldati.

I freni in ceramica non possono eguagliare la fibra di carbonio in termini di coefficiente di attrito, ma hanno una serie di vantaggi:

• resistenza alle alte temperature;
• resistenza all'usura e alla corrosione;
• alta resistenza;
• piccolo peso specifico;
• durata.

Anche la ceramica ha i suoi svantaggi:

• scarso rendimento della ceramica a basse temperature;
• scricchiolio durante il lavoro;
• alto costo

I dischi freno possono anche essere suddivisi in:

1. Ventilato;
2. Perforato.

I primi sono costituiti da due piastre con cavità tra di loro. Questo viene fatto per una migliore dissipazione del calore dai dischi, la cui temperatura operativa media è di 200-300 gradi. Questi ultimi hanno perforazioni / tacche lungo la superficie del disco. Le perforazioni o le tacche sono progettate per drenare i prodotti di usura delle pastiglie dei freni e mantenere un coefficiente di attrito costante.

Tipi di pastiglie dei freni

Le pastiglie freno, a seconda del materiale delle guarnizioni d'attrito, si suddividono nelle seguenti tipologie:

• amianto;
• senza amianto;
• biologico.

I primi sono molto dannosi per il corpo, quindi, per cambiare tali cuscinetti, è necessario osservare tutte le misure di sicurezza.

Nei tamponi privi di amianto, lana d'acciaio, trucioli di rame e altri elementi possono svolgere il ruolo di componente di rinforzo. Il costo e la qualità degli assorbenti dipenderanno dai loro elementi costitutivi.

Le pastiglie realizzate con fibre organiche hanno le migliori proprietà di frenata, ma il loro costo sarà elevato.

Servizio di dischi e pastiglie dei freni

Usura e sostituzione del disco

L'usura del disco del freno è direttamente correlata allo stile di guida dell'automobilista. Il grado di usura è determinato non solo dal chilometraggio, ma anche dalla guida su strade dissestate. Inoltre, la qualità dei dischi freno influisce sul grado di usura.

Lo spessore minimo consentito del disco del freno dipende dalla marca e dal modello del veicolo.

Il valore medio dello spessore minimo consentito del disco per i freni anteriori è di 22-25 mm, per quelli posteriori - 7-10 mm. Dipende dal peso e dalla potenza del veicolo.

I principali fattori che indicano che i dischi del freno anteriore o posteriore devono essere sostituiti sono:

• eccentricità dei dischi durante la frenata;
• danno meccanico;
• aumento della distanza di arresto;
• abbassando il livello del fluido di lavoro.

Usura e sostituzione delle pastiglie

L'usura delle pastiglie dei freni dipende principalmente dalla qualità del materiale di attrito. Anche lo stile di guida gioca un ruolo importante. Più intensa è la frenata, più forte è l'usura.

Le pastiglie anteriori si consumano più velocemente di quelle posteriori a causa del fatto che in frenata subiscono il carico principale. Quando si sostituiscono le pastiglie, è meglio cambiarle contemporaneamente su entrambe le ruote, sia posteriori che anteriori.

Anche le pastiglie installate su un asse possono usurarsi in modo non uniforme. Dipende dalla praticità dei cilindri di lavoro. Se questi ultimi sono difettosi, comprimono i pad in modo non uniforme. Una differenza di spessore delle pastiglie di 1,5-2 mm può indicare un'usura irregolare delle pastiglie.

Esistono diversi modi per sapere se le pastiglie dei freni devono essere sostituite:

1. Visuale basata sul controllo dello spessore del rivestimento di attrito. L'usura è indicata da uno spessore del rivestimento di 2-3 mm.
2. Meccanico, in cui le pastiglie sono dotate di speciali piastre metalliche. Questi ultimi, man mano che le guarnizioni si consumano, iniziano a entrare in contatto con i dischi freno, motivo per cui i freni a disco scricchiolano. Il motivo del cigolio dei freni è l'abrasione del rivestimento fino a 2-2,5 mm.
3. Elettronica, che utilizza pastiglie con sensore di usura. Non appena il rivestimento di attrito viene cancellato dal sensore, il suo nucleo entra in contatto con il disco del freno, il circuito elettrico si chiude e l'indicatore sul cruscotto si accende.

Pro e contro dei freni a disco rispetto ai freni a tamburo

I freni a disco hanno una serie di vantaggi rispetto ai freni a tamburo. I loro vantaggi sono i seguenti:

• funzionamento stabile con infiltrazioni d'acqua e inquinamento;
• funzionamento stabile quando la temperatura aumenta;
• raffreddamento efficace;
• piccole dimensioni e peso;
• facilità di manutenzione.

I principali svantaggi dei freni a disco rispetto ai freni a tamburo includono:

• alto costo;
• minore efficienza di frenata.