Freni a disco in un’auto: Come funzionano, problemi comuni
Tutte le auto moderne hanno freni a disco sulle ruote anteriori e freni a disco o a tamburo sull’asse posteriore. Come funzionano i freni a disco?
Il componente principale dei freni a disco è la pinza del freno. I pistoni idraulici all’interno della pinza possono applicare una forza di serraggio al disco del freno usando due pastiglie. La forza di serraggio può rallentare o fermare la rotazione del disco e della ruota; vedi il diagramma.
Le autovetture, i SUV e i pick-up in circolazione oggi hanno un sistema frenante idraulico riempito di liquido per freni. Quando il guidatore preme il pedale del freno, spinge il pistone all’interno del cilindro principale del freno che crea pressione all’interno del sistema frenante idraulico. Il liquido dei freni trasferisce la pressione alle pinze dei freni che applicano i freni alle ruote. Vediamo le parti del freno a disco.
Disco del freno (rotore): Il disco del freno (rotore) è montato sul mozzo e ruota insieme alla ruota.
Disco freno e pastiglie.
Durante la frenata, l’energia cinetica del veicolo si trasforma in calore a causa dell’attrito tra le pastiglie e il disco. Per dissipare meglio il calore, la maggior parte dei veicoli ha dischi ventilati sulle ruote anteriori. Anche i dischi posteriori sono ventilati nei veicoli più pesanti. Le auto più piccole hanno dischi solidi (non ventilati).
Pastiglie dei freni: Le pastiglie dei freni sono installate all’interno della pinza del freno, su entrambi i lati del disco del freno in modo che possano scorrere lateralmente, verso e lontano dal disco.
Nuovo set di pastiglie freno posteriori OEM.
Una pastiglia freno consiste in una pastiglia di materiale d’attrito modellata su una piastra di supporto in metallo, vedi la foto delle pastiglie freno anteriori Toyota. In molte pastiglie dei freni, degli spessori che riducono il rumore sono attaccati alla piastra di supporto.
Le pastiglie dei freni si consumano con il chilometraggio. Per funzionare correttamente, le pastiglie devono avere abbastanza materiale d’attrito. Le case automobilistiche specificano lo spessore minimo del materiale d’attrito (rivestimento). Se una delle pastiglie è consumata vicino a questo limite, o c’è qualche danno alle pastiglie, tutte le pastiglie dei freni dell’asse devono essere sostituite. Vedere la foto di una pastiglia del freno consumata oltre il limite.
Pinza freno: Ci sono due tipi di pinze dei freni: pinze fisse e pinze flottanti. Le pinze fisse sono spesso installate su auto di lusso e sportive. La maggior parte dei veicoli in circolazione oggi ha pinze flottanti simili a quella della foto. Una tipica pinza freno flottante ha uno o due pistoni sul lato interno.
Floating brake caliper.
Fixed brake caliper.
Le auto compatte e i SUV hanno tipicamente pinze a singolo pistone, mentre i SUV più grandi e i camion hanno pinze a doppio pistone sull’asse anteriore e pinze a singolo pistone sul retro.
Le pinze freno anteriori sono montate sulle nocche dello sterzo. Le pinze posteriori sono imbullonate ai fusi posteriori o all’asse posteriore. Nel design più comune, i perni di guida lubrificati della pinza permettono il movimento laterale della pinza. Questo movimento è vitale per il corretto funzionamento dei freni. Il grippaggio dei perni della pinza porterà a molti problemi.
Quanto durano normalmente i freni a disco?
Come risultato dell’attrito, le pastiglie dei freni e i rotori si consumano. In un’auto media, i freni a disco durano normalmente 30.000-50.000 miglia. Le pastiglie usurate devono essere sostituite. I rotori possono essere rifatti o sostituiti a seconda delle loro condizioni. La sostituzione dei freni (pastiglie e rotori) su un asse costa da 410 a 650 dollari per un’auto media. Naturalmente, ci sono molte ragioni per cui i freni possono consumarsi prematuramente.
Problemi comuni con i freni a disco
I freni sono vitali per una guida sicura. I problemi con i freni rendono il veicolo non sicuro da guidare. I problemi comuni con i freni a disco includono:
Rumori: I freni a disco possono causare una varietà di rumori. Le pastiglie dei freni hanno indicatori di usura in metallo che sono progettati per fare un rumore metallico stridente quando le pastiglie dei freni si consumano vicino al limite. L’accumulo di ruggine sui bordi delle superfici di lavoro dei rotori può causare rumori stridenti. Se il rumore è confermato essere causato dall’accumulo di ruggine, la manutenzione dei freni potrebbe essere sufficiente se le pastiglie e i rotori sono ancora in buona forma.
Anche le pastiglie dei freni di scarsa qualità possono produrre cigolii durante la frenata. In alcuni casi, il cigolio può essere ridotto applicando un sottile strato di pasta o grasso speciale per ridurre il rumore sul retro delle pastiglie dei freni. Naturalmente deve essere fatto seguendo le istruzioni del produttore con un prodotto approvato. In caso di rumore dei freni, si consiglia di far controllare i freni il prima possibile per mantenere l’auto sicura.
Rotori strappati o non uniformemente usurati: Come risultato del calore eccessivo, i rotori possono deformarsi. Per lo più accade ai rotori anteriori nei veicoli più pesanti.
Il sintomo principale dei rotori anteriori deformati è lo scuotimento del volante che si nota quando si frena ad alta velocità.
La ruggine sui rotori può causare gli stessi problemi. Quando l’auto è parcheggiata per giorni senza guidare, sezioni dei rotori si arrugginiscono. Questo fa sì che i rotori si usurino in modo non uniforme: le sezioni che sono state danneggiate dalla ruggine si usurano di più e diventano più sottili. Il risultato è lo stesso: lo scuotimento del volante e la vibrazione che si sente nel pedale del freno quando si frena a velocità più elevate.
La soluzione è far controllare i freni. I meccanici hanno strumenti speciali che possono misurare se il rotore del freno è deformato o consumato in modo irregolare, vedi la foto. Di solito i rotori deformati o consumati in modo irregolare devono essere sostituiti o lavorati, a seconda delle loro condizioni. Anche le pastiglie dei freni potrebbero dover essere sostituite se non superano l’ispezione. Se le pastiglie sono in buona forma e passano i requisiti, un meccanico può consigliare di sostituire solo i rotori e di fare la manutenzione dei componenti dei freni.
Danno da ruggine del disco del freno: Questo problema è molto comune nella cintura del sale. I rotori dei freni e altre parti tendono ad arrugginire quando l’auto è parcheggiata fuori per qualche tempo. Il sale stradale accelera il processo di corrosione e non si può fare molto per fermarlo. Per esempio, guardate questa foto: I rotori di quest’auto si sono arrugginiti mentre era parcheggiata. Solo circa la metà della superficie di lavoro del disco del freno mostra un segno di contatto con la pastiglia del freno. Questo disco non soddisfa i requisiti di ispezione del produttore e deve essere ri-superficializzato o sostituito.
Pinze o pastiglie dei freni bloccate o incollate: Le pinze dei freni (pistoni o perni di guida) tendono ad attaccarsi e a gripparsi, soprattutto se i freni non sono sottoposti a regolare manutenzione. Anche le pastiglie dei freni possono gripparsi all’interno della pinza o della staffa della pinza.
Nuova pinza del freno posteriore.
Se viene presa in tempo, la manutenzione dei freni può essere sufficiente per ripristinare il funzionamento delle pinze dei freni. In alcuni casi, la pinza dovrà essere sostituita.
I sintomi di una pinza dei freni o delle pastiglie bloccate sono: freni che si trascinano, cigolii durante la guida, surriscaldamento di una delle ruote o eccessiva polvere di freni su una delle ruote. In una pinza dei freni bloccata, le pastiglie dei freni tendono a consumarsi in modo non uniforme: una delle pastiglie dei freni potrebbe essere più consumata delle altre. In alcune auto, le pinze dei freni posteriori bloccate possono causare il mancato rilascio completo dei freni di stazionamento.
Spesso, una pinza dei freni difettosa o guasta non mostra alcun sintomo e può essere scoperta solo durante un’ispezione.
Cattiva pinza dei freni.
Per esempio, la rottura del porta pistone della pinza dei freni in questa foto ha causato la corrosione interna del pistone. Col tempo, un pistone corroso si gripperà o inizierà a perdere liquido dei freni. Questa pinza deve essere sostituita per precauzione, anche se funziona ancora. Questo è uno dei motivi per cui le ispezioni regolari dei freni sono importanti. Durante un’ispezione, il vostro meccanico può cogliere il problema in anticipo, quando la manutenzione dei freni senza sostituire alcun pezzo potrebbe essere sufficiente. Se si scopre che la pinza dei freni è difettosa, deve essere sostituita. La sostituzione di una pinza dei freni in un’auto o SUV media costa da 320 a 650 dollari. Ci sono stati diversi richiami relativi a pinze dei freni difettosi, controllare con il rivenditore o sul sito web NHTSA.
Quanto costa la manutenzione dei freni?
La manutenzione dei freni a disco in un’auto media senza sostituzione di parti costa da 90 a 170 dollari per un asse. La manutenzione dei freni comporta il loro smontaggio, l’ispezione e la pulizia della ruggine in eccesso e la lubrificazione delle aree che devono essere lubrificate con un grasso speciale. Se i rotori hanno bisogno di essere riasfaltati, il costo sarà maggiore. I freni devono essere ispezionati regolarmente e revisionati se necessario. Controlla il manuale del proprietario del tuo veicolo per i dettagli. Nella “cintura del sale”, i freni devono essere revisionati almeno una volta all’anno.
Controlli regolari dei freni
I freni della tua auto che funzionano correttamente possono fare la differenza tra fermarsi in tempo e avere un incidente. Anche se sembrano funzionare correttamente, raccomandiamo vivamente di far controllare i freni almeno una volta all’anno o prima se così consigliato nel programma di manutenzione del vostro veicolo. Molti problemi con i freni possono essere presi in tempo. Per esempio, nell’auto della foto, la pinza del freno non è installata correttamente, causando la torsione del tubo del freno. Per evitare situazioni come questa, affidate i vostri freni solo a un professionista qualificato.
I vostri freni devono essere controllati anche se sospettate che ci sia un problema, per esempio, quando notate dei rumori provenienti dalle ruote o quando i freni non funzionano come dovrebbero o quando una delle ruote sembra più calda delle altre o quando l’auto tira da un lato durante la frenata.
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