Come funzionano i freni dell'auto e come capire quando si guastano

I freni sono la cosa più importante del tuo veicolo sistema di sicurezza. In condizioni normali, un conducente esercita circa 70 libbre di forza sul pedale del freno (circa la stessa quantità di sforzo necessaria per addentare una bistecca) per portare migliaia di libbre di metallo e plastica in movimento a un arresto rapido e controllato. Un sistema frenante impeccabile è assolutamente fondamentale per la sicurezza del conducente, dei passeggeri e dei pedoni.

Continua a leggere per scoprire come funziona un moderno sistema frenante per autoveicoli e alcuni dei più comuni problemi al sistema frenante.

Quali sono i diversi tipi di freni per auto?

• Tutti i veicoli moderni sono dotati di freni idraulici. I sistemi di frenatura idraulica pressurizzano e trasferiscono liquido dei freni ai gruppi freno ruota. I gruppi freno (disco o tamburo) utilizzano il fluido in pressione per applicare il materiale di attrito del freno che genera l'attrito necessario per la frenata.
• I freni antibloccaggio utilizzano sensori di velocità delle ruote, un modulo di controllo computerizzato e un attuatore elettroidraulico per impedire che i sistemi di frenatura idraulici si blocchino durante una frenata brusca.
• Lavorando in combinazione con i freni idraulici, i veicoli ibridi sono dotati di un sistema di frenata rigenerativa che utilizza la trasmissione elettrica per rallentare inizialmente un'auto. I freni idraulici alla fine fermano il veicolo.
• Freni di stazionamento, indipendenti dall'impianto frenante idraulico o rigenerativo, vengono utilizzati per applicare i gruppi freno posteriori.

Quali sono le parti principali del sistema di frenatura idraulica?

Cilindro principale

Quando si preme il pedale del freno, la tiranteria del freno (asta) spinge sulle guarnizioni interne del pistone del cilindro principale, pressurizzando e forzando il liquido dei freni nelle linee dei freni, pinze dei freni e cilindri delle ruote. Ciò fa sì che le pastiglie dei freni premano verso l'interno contro i rotori e costringono le ganasce dei freni a premere verso l'esterno contro i tamburi dei freni.

Servofreno elettrico

Servofreno assistere i conducenti moltiplicando la forza che esercitano sul pedale del freno. Questi booster utilizzano il vuoto del motore, una pompa elettrica (motori diesel produrre poco o nessun vuoto del motore) o pressione idraulica (di solito la pressione del servosterzo pompa). Ciò aumenta le prestazioni di frenata riducendo lo sforzo sul pedale, rendendo la guida più sicura e piacevole.

Tubi e tubi dei freni

Realizzati in acciaio a doppia parete e gomma multistrato e mescole sintetiche, i tubi e i tubi dei freni trasferiscono il fluido in pressione dalla pompa freno ai gruppi ruota del freno.

Gruppi freno a disco

UN freno a disco il gruppo è composto da una pinza freno, pastiglie freno, rotore disco e bulloneria di montaggio.

Gruppi freno a tamburo

UN freno a tamburo il gruppo è costituito da una piastra di supporto, cilindro della ruota, ganasce/guarnizioni freno, molle di ritenuta e di richiamo, tamburo del freno e un meccanismo di regolazione automatica dell'autofreno.

Interruttori freno

I moderni sistemi frenanti includono un interruttore della spia dei freni che informa il conducente se il cilindro principale è a corto di liquido dei freni o se c'è un problema con il sistema frenante. C'è anche una spia del freno di stazionamento che ti consente di sapere se il freno di stazionamento è inserito.

Freno di stazionamento

L'applicazione del freno di stazionamento blocca meccanicamente i gruppi freno posteriori per mantenere ferma l'auto quando parcheggiata su una collina. Aiuta anche a fermare un veicolo a causa di un guasto al sistema idraulico.

I freni idraulici di un ibrido includono tutte le stesse parti di un sistema di freno idraulico standard.

Come funziona l'impianto frenante?

I sistemi frenanti idraulici convertono l'energia meccanica (le ruote che girano) in energia termica trasformando e amplificando la forza esercitata sul pedale del freno. Il pedale del freno agisce come una leva. Insieme al servofreno, moltiplica notevolmente la forza applicata sul liquido dei freni nel cilindro principale.

Il cilindro principale aumenta anche la pressione del liquido dei freni, quindi invia il liquido dei freni pressurizzato, tramite tubi e tubi dei freni, alle pinze dei freni e ai cilindri delle ruote. Il fluido in pressione agisce sul pistoncino della pinza, comprimendo le pastiglie del freno a disco verso l'interno, serrando le pastiglie contro il dischi freno.

Sui freni a tamburo, i cilindri delle ruote scorrono verso l'esterno, forzando le ganasce del freno contro il tamburo mediante un'azione di incuneamento e inceppamento, simile a come funziona un freno a contropedale per biciclette. L'energia delle pastiglie che si bloccano contro i rotori e le ganasce dei freni che spingono contro i tamburi genera attrito e calore. Questo attrito termico, insieme all'attrito generato tra il pneumatico e la superficie stradale, rallenta la rotazione del rotore e dell'asse (e della ruota) e alla fine porta l'auto a fermarsi.

In un sistema di frenata rigenerativa, scendere dall'acceleratore o premere il pedale del freno fa sì che il motore elettrico di un'auto ibrida vada all'indietro. Il motore di azionamento che gira all'indietro esercita una resistenza sulle ruote e rallenta l'auto, producendo anche elettricità che ricarica le batterie ad alta tensione di un ibrido. Mentre la frenata rigenerativa fornisce praticamente tutta la potenza di arresto iniziale, l'impianto idraulico si attiva durante gli arresti di panico o le frenate brusche ad alte velocità.

Segna che l'impianto frenante non funziona correttamente

Rettifica (metallo su metallo), freni rumorosi

• Pastiglie dei freni usurate o danneggiate o scarpe (eventualmente scavando e rigando i rotori del disco o i tamburi dei freni), o pastiglie freno indicatore di usura che sfrega contro il rotore.
• Hardware del freno usurato, arrugginito, mancante o rotto, accumulo di polvere dei freni in eccesso, accumulo di ruggine sui rotori o tamburi, o una pietra, ruggine o qualche altro oggetto estraneo incastrato tra un rotore e una pastiglia.

Il volante o il pedale del freno vibrano all'arresto

• Eccessivo "run-out" del rotore (lo spessore varia lungo la superficie del rotore) o i tamburi sono "fuori forma", rotori o tamburi molto arrugginiti, guarnizioni dei freni contaminate, rotori incrinati, danneggiati o smaltati o batteria.

Pedale del freno spugnoso o sbiadito

• Liquido dei freni basso, aria intrappolata nel liquido dei freni o una perdita nell'impianto idraulico.

Freno basso, corsa del pedale eccessiva

• Meccanismo di autoregolazione del freno non funzionante, pattini o pattini dei freni bassi, asta di spinta della pompa freno mal regolata.

Tirando da un lato quando ci si ferma

• Pinze dei freni o cilindretti delle ruote grippati o che perdono, guarnizioni dei freni contaminate, meccanismo di regolazione dell'autofreno difettoso, accumulo di polvere dei freni in eccesso o allineamento dell'avantreno non regolato.

Freni trascinanti

• Hardware del freno debole, danneggiato o arrugginito, pinze dei freni o cilindretti grippati, tubo del freno collassato, cavi del freno di stazionamento mal regolati o asta di spinta della pompa principale mal regolata.

Afferrando o bloccando i freni

• Componenti dei freni attaccati o bloccati, sensori di velocità delle ruote antibloccaggio guasti o guasti, superfici di attrito delle guarnizioni dei freni contaminate da grasso o liquido dei freni o servofreno difettoso.

Eccessivo sforzo sul pedale del freno

• Pinze dei freni o cilindretti delle ruote grippati, tubi dei freni intasati o collassati, pastiglie dei freni contaminate o pompa freno difettosa o depressione del servofreno, problemi meccanici o elettrici.

Un sistema di frenata rigenerativa ha una sensazione unica del pedale ma può mostrare tutti questi stessi sintomi.

I freni sono uno dei sistemi di sicurezza più essenziali della tua auto. Non respingere mai un spia dei freni o problemi al sistema frenante. Ignorare i problemi dei freni può essere pericoloso e portare a riparazioni molto più costose. Quando si tratta dei freni della tua auto, è sempre meglio prevenire che curare.

Bob Lacivita è un pluripremiato tecnico automobilistico di ASE e General Motors, educatore e scrittore freelance che ha scritto su argomenti relativi alle riparazioni auto DYI e alla manutenzione dei veicoli. Il suo lavoro è stato descritto in The Family Handyman, un libro Reader's Digest e la rivista Classic Bike Rider. È stato un educatore tecnico e professionale per 25 anni insegnando tecnologia automobilistica, oltre a scrivere sovvenzioni statali, federali e organizzative. Ha anche aiutato a progettare un modello di erogazione del curriculum unico che integra perfettamente standard accademici rigorosi e pertinenti nella carriera e nell'istruzione tecnica.