Tutti sanno a cosa servono i freni di un veicolo: a ridurre la velocità. In termini di fisica, essi assorbono energia cinetica (quella associata a una massa in movimento) e la trasformano, cno un lavoro di attrito, in calore che deve essere dissipato. Non tutti ne conoscono però il funzionamento.
Una prima distinzione va fatta tra freni meccanici (il freno a mano) e freni idraulici (il freno a pedale). I primi hanno un funzionamento basato su cavi e/o tiranti. I secondi sono azionati per mezzo di un circuito idraulico di cui fanno parte tubazioni, pompa freni, vaschetta di liquido, pistoncini… Premendo il pedale, un pistone all’interno delal pompa invia sotto pressione l’apposito liquido ai freni. Questo fa muovere in ogni freno uno o due cilindretti (cilindro attuatore) che azionano il meccanismo frenante.
I freni idraulici possono a loro volta essere a tamburo o a disco. I primi, detti anche “a espansione”, sono composti da u tamburo, fissato al mozzo della ruota, al cui interno si trovano due ganasce (o ceppi) semicircolari. sulle ganasce sono collocate le guarnizioni di attrito, detet “ferodi” (le chiamò così l’inventore, Herbert Frood, che le utilizza proprio anni fa). quando si aziona il pedale, attraverso il sistema idraulico le ganasce vengono spinte contro la superficie interna del tamburo provocando attrito fra questa e le guarnizioni. quando termina la pressione sul pedale le ganasce sono riportate da due molle nella posizione originaria.
i freni a disco sono costituiti da un disco rotante fissato al mozzo della ruota e da una pinza che imprigiona il disco, munita di due blocchetti di materiale ad alto coefficiente di attrito dette comunemente e impropriamente “pastiglie”, ognuna da un lato del disco. Quando si preme il pedale le pastiglie sono spinte contro il disco. dunque, nei due tipi di freno, per raggiungere lo stesso risultato si agisce in direzioni opposte: nei freni a tamburo il materiale d’attrito è spinto verso l’esterno, ovvero frena la massa in movimento dall’interno; in quelli a disco è invece spinta verso l’interno, ossia blocca la massa agendo dall’esterno.
Il materiale d’attrito – guarnizioni o pastiglie – deve avere un grado elevato di resistenza termica, date le alte temperature che si sviluppino la frenata. pastiglie e ferodi erano composti essenzialmente di fibre di amianto. Da quando si è accertato che questa sostanza è molto dannosa per la salute, i materiali di attrito sono ottenuti per sintetizzare (un procedimento col quale si agglomerano polveri metalliche mediante riscaldamento) di un metalo (ferro, rame) e di un materiale non metallico (quarzo, alluminio) con eventuale aggiunta di altre sostanze. ognuno dei due sistemi frenanti – a disco e a tamburo – ha i suoi vantaggi e i suoi svantaggi. In ultima analisi, si può dire che i freni a disco sono superiori (è migliore la dispersione del calore, il funzionamento è più progressivo, il loro sistema di autoregolazione – distanza tra pastiglia e disco – è più affidabile rispetto a quello che può regolare la distanza tra ferodi e tamburo…) nonostante ciò, molte vetture adottano freni a disco su tutte e quattro le ruote. la spiegazione è molto semplice: i freni a tamburo costano meno e i ferodi devono essere sostituiti con minore frequenza rispetto alle pastiglie. Un buon compromesso è quello del sistema misto, adottato ormai sulla maggior parte delle vetture di media classe e cilindrata: freni a disco sulle ruote anteriori (in frenata la maggior parte del peso del veicolo grava sulle ruote anteriori) e a tamburo su quelle posteriori.
Oggi l’impianto frenante è supportato da Abs abbia e altri elementi elettronici come Esd, Asr, e altro. (ore 9:00)