Componenti dei freni leggeri

May 30, 2023

Come tecnici, penso che a tutti noi piaccia prendere in giro gli ingegneri. Ma che ci interessiamo ammetterlo o no, in realtà "ce l'hanno con noi tecnici". La verità è semplice: hanno semplicemente una serie di priorità e/o obiettivi diversi dai nostri. I team di ingegneri hanno determinati obiettivi che devono raggiungere o superare. Alcuni di questi obiettivi sono il risultato di normative governative come gli standard di risparmio di carburante. Altri obiettivi sono imposti dalle stesse case automobilistiche. Questi includono, ma non sono limitati a, dinamica di guida, peso a vuoto, limiti di dimensioni e molto altro ancora.

La riduzione del peso a vuoto di un veicolo potrebbe essere una delle principali forze trainanti della moderna ingegneria automobilistica. Più il veicolo è leggero, più può essere efficiente. Le case automobilistiche hanno fatto di tutto per ridurre il peso complessivo del veicolo. Tutto, dalla riduzione dello spessore della lamiera, all'adozione di bracci di sospensione in lega leggera, fino alla rimozione di materiale dai mozzi delle ruote e da altri gruppi rotanti (Figura 1).

A noi potrebbe sembrare assurdo che le case automobilistiche stiano cercando di ridurre il peso in modo così aggressivo, ma negli ultimi 40 anni abbiamo assistito a un aumento costante del peso dei veicoli dovuto a un semplice fattore: la domanda dei consumatori. Esatto, è colpa nostra. Sin dagli anni '80, gli acquirenti di automobili hanno richiesto sempre più comfort nei nostri veicoli. Alzacristalli elettrici, serrature elettriche, sedili e volanti riscaldati, ruote e pneumatici più grandi, solo per citarne alcuni. Queste funzionalità comportano un costo, un peso aggiuntivo e una complessità. Quindi, se le case automobilistiche riescono a risparmiare qualche grammo su una serie di componenti, possono ridurre il peso complessivo del veicolo.

Quando si tratta di ridurre il peso del veicolo, ci sono due cose da considerare: il peso sospeso e il peso non sospeso. Il peso sospeso è il peso del veicolo supportato dal sistema di sospensione. Ciò include il telaio, la carrozzeria e gli occupanti del veicolo. Il peso non sospeso è il peso che non è supportato dalla sospensione. Ciò include ruote, pneumatici, mozzi, fusi a snodo, ecc.

La riduzione delle masse sospese può portare a un migliore risparmio di carburante, ma la riduzione delle masse non sospese può migliorare la risposta dell'ammortizzatore e migliorare la manovrabilità del veicolo. Sebbene questo tipo di ingegneria sia solitamente riservata alle piste da corsa, ha comunque qualche merito per le auto stradali.

Allora, cosa hanno fatto le case automobilistiche per ridurre il peso dei sistemi frenanti? Gli alloggiamenti delle pinze in alluminio leggero e i pistoni in ceramica erano solo l'inizio. Le auto sportive ed esotiche degli ultimi decenni hanno visto l'avvento dei rotori semiflottanti (figura 2 ) che presentano cappelli centrali leggeri per ridurre il peso. Per fissare il disco e il cappello vengono utilizzati dei perni che consentono l'espansione e la contrazione al variare della temperatura. Questa caratteristica di design è il motivo per cui questo tipo di rotore è in grado di dissipare il calore così bene, rendendolo una solida opzione prestazionale per i veicoli sportivi.

Dal punto di vista della manutenzione, questo tipo di rotore del freno non è molto diverso da un'unità monoblocco convenzionale. La superficie del rotore può essere lavorata normalmente, presupponendo che superi lo spessore minimo specificato. Un comparatore è lo strumento migliore per verificare l'eccentricità se il cliente lamenta pulsazioni di frenata. Hanno un prezzo più alto rispetto a un rotore pressofuso convenzionale, ma la loro capacità di dissipare il calore vale il costo.

In cima alla scala dei prezzi ci sarebbero i sistemi frenanti in carbonio ceramico (Figura 3 ). Questi sistemi sono incredibilmente costosi e di solito sono riservati alla pista o alle auto esotiche di fascia alta, ma li incontrerai in alcune auto stradali tra cui Chevy Camaro ZL1, Corvette Z06 e ZR1, BMW M3/M4, Audi R8, e altro ancora.

I rotori in carbonio ceramico sono estremamente durevoli. In effetti, i produttori affermano che non avranno mai bisogno di essere sostituiti, almeno durante la guida "normale". Sono anche resistenti al tipo di distorsioni e usura che portano alla pulsazione del pedale: semplicemente un fastidio nel "mondo reale", ma un notevole problema di prestazioni in pista.