Pinze Freno Radiali
I freni a pinze freno radiali assumono tale denominazione dalla tipologia di attacco della pinza alla forcella.
Per capire insieme i vantaggi di un tale sistema partiamo dall'analisi di funzionamento di una pinza tradizionale.
Una pinza freno tradizionale (altrimenti detta ad attacco trasversale) è fissata trasversalmente ad una staffa ricavata o solidale alla forcella.
In un tale sistema la staffa ancora la pinza solo nel punto superiore prossimo alla forcella, mentre il punto inferiore rimane libero. Questo perché inevitabilmente, nel momento in cui le pastiglie entrano in contatto col disco, il disco applica una torsione alla pinza nello stesso verso di rotazione.
L'ancoraggio superiore consente di opporre la massima resistenza possibile al momento torcente (da cui derivano i benefici della frenata), visto che è preferibile lavorare in condizioni di compressione e non di trazione o torsione delle strutture.
Per capire il perché di tale scelta procediamo con un semplice esempio.
Immaginiamo di avere un disco in rotazione e di volerlo fermare con la mano (che rappresenta la nostra "pinza"). Provando a fermare il disco all'altezza del punto inferiore della pinza inevitabilmente la mano tenderebbe ad essere trascinata fino a raggiungere il punto di battuta sulla forcella. A questo punto è evidente che per poter esercitare una adeguata resistenza alla rotazione occorre, o realizzare un supporto ad hoc ad altezza del punto inferiore della pinza (soluzione scomoda e non sempre praticabile per via delle dimensioni del disco), o decidere di fare perno direttamente contro la forcella (cosa che vediamo nell'illustrazione e logicamente preferita dai costruttori).
Tornando al problema, è evidente che, se l'estremità inferiore è libera, l'intera pinza potrebbe subire forti deformazioni durante la frenata. Le deformazioni applicate creano problemi visto che è compito della sola rigidezza della pinza garantire il corretto posizionamento dei materiali di attrito sulla superficie del disco.
Le maggior parte delle case costruttrici aggira il problema sovradimensionando gli impianti freno (dischi di maggiore diametro e pinze più generose) che, purtroppo, contribuiscono all'incremento di peso del veicolo.
Valida alternativa è invece offerta dalle pinze ad attacco radiale, visto che i massimi valori di rigidezza ammessi da un attacco trasversale non sono paragonabili a quelli ottenuti con un sistema pinze ad attacco radiale (sebbene di dimensioni più contenute).
Una pinza ad attacco radiale prende il nome dalla disposizione del sistema di ancoraggio alla forcella, appunto radiale rispetto al mozzo.
Meccanicamente l'accoppiamento radiale consente una maggiore rigidezza della pinza, che seguendo nella fase di rotazione la rotazione del disco, è soggetta a minor stress meccanico, con conseguenti minori deformazioni.
Nella pinza ad attacco radiale notiamo infatti che la parte inferiore della pinza non è più libera, ma ancorata alla struttura in maniera solidale. Le strutture sono inoltre realizzate secondo geometrie indeformabili se non per rottura, tipicamente alveo o triangolo.
In altre parole possiamo assimilare pinza e forcella come un tutt'uno, il che si traduce in una molteplice serie di vantaggi.
Essendo priva di ogni sorta di vincolo trasversale, la pinza si adatta in maniera migliore alle piccole oscillazioni del disco in rotazione consentendo così alle pastiglie di occupare la massima superficie utile sul disco (cosa che non avviene sempre con sistemi tradizionali); il tutto non fa che migliorare ulteriormente la frenata giovando anche alla durata dei materiali d'attrito (che tendono a usurarsi in maniera uniforme).
In altre parole, tale sistema consente di opporre una resistenza al momento torcente notevolmente superiore a quella offerta da un sistema tradizionale proprio perché riduce a minimo le deformazioni elastiche (che assorbono energia al sistema frenante). Oltre a garantire un notevole incremento dell'azione frenante, il sistema elimina eventuali corse a vuoto (derivate da un non corretto allineamento delle pastiglie, tipicamente indicato come "recupero posizione") e scongiura eventuali riduzioni di efficacia frenante causati da stress di tipo meccanico/termico ( notevolmente abbattuti).
Infine, ma non in ultimo, i sistemi ad attacco radiale permettono di maggiorare il disco (entro certi limiti) con estrema facilità: basta adottare dei distanziali forcella di lunghezza superiore e il gioco è fatto (cosa non sempre praticabile nei sistemi trasversali, salvo in casi di modifiche radicali alla piastra supporto pinza/forcella).
Tuttavia non è possibile passare da un sistema di pinze tradizionali ad uno dotato di pinze ad attacco radiale, a patto non siano disponibili forcelle aftermarket (specifiche per il modello in questione) dotate all'origine di attacchi pinza radiali.
Pompe Freno Radiali
Le pompe freno radiali offrono molteplici vantaggi sconosciuti alle pompe freno tradizionali; tra questi troviamo: la possibilità di incrementare il leveraggio o la possibilità di avere un cilindro di maggiore diametro, tutte caratteristiche non sempre ottenibili con pompe di tipo tradizionali.
Ma il vero vantaggio nell'uso di pompe freno radiali risiede nella loro maggiore resistenza alla flessione, con conseguente riduzione di sprechi "energetici".
Analizziamo una pompa freno di tipo tradizionale.
Quando tiriamo la leva, la forza applicata dalla mano consente di avvicinare la leva al manubrio.
Osserviamo che il pistone è posizionato parallelamente al manubrio, ed è affidata alla sola geometria della leva il compito di "ruotare" il movimento applicato (in senso trasversale al manubrio) in modo parallelo al manubrio.
Inevitabilmente l'intero corpo della pompa freno è soggetto ad una torsione nel senso della trazione leva. Motivo di ciò risiede nel fatto che la pompa è fissata al manubrio mediante un supporto relativamente corto ( per necessità geometriche di funzionamento del leveraggio, tenuto conto della lunghezza media di una mano).
L'energia dissipata dall'impercettibile movimento della pompa, non è altro che energia sottratta al pistone, e quindi, alla frenata.
La possibilità di realizzare una struttura pompa più rigida sposa male con la necessità di ancorare spazialmente la stessa al manubrio (visto che si incrementerebbe inevitabilmente la luce leva/manopola).
Le pompe freno radiali risolvono questo tipo di problemi.
Una pompa freno radiale elimina ogni forma di torsione derivata dalla forza applicata alla leva (quindi ogni forma di spreco di "energia").
Questo grazie al fatto che ogni pressione sulla leva viene trasmessa in maniera radiale direttamente al pistone della pompa disposto, questa volta, trasversalmente al manubrio (evitando così la "rotazione" di cui abbiamo accennato prima).
In tal modo tutte le forze in gioco (in termini di avvicinamento leva/manubrio) assumono medesima direzione e vengono concentrate unicamente sul pistone.
Riducendo al minimo le dispersioni meccaniche (dovute alle torsioni del gruppo pompa), la pompa con disposizione radiale consente di trasmettere al pistone in maniera praticamente inalterata tutta la forza applicata nello "strizzare" la leva. I principali vantaggi per l'impianto freno sono: maggiore azione mordente e maggiore modulabilità/sensibilità dell'impianto.
A questo va aggiunto la possibilità di adottare un pistone di dimensioni più generose (tipicamente in termini di diametro, con conseguente "potenziamento" dello stesso) e di poter regolare a piacere la distanza leva dal manubrio (disassando opportunamente il cilindro rispetto al manubrio, problema solo in parte risolvibile con leve regolabili).
Nella maggior parte dei casi è possibile provvedere alla sostituzione della pompa freno tradizionale con una radiale: i vantaggi sopra esposti saranno subito fruibili.
Buone pinzate a tutti
simeo