Una cosa che colpisce spesso i profani che si avvicinano al mondo del rally e del racing è - oltre alla velocità - l’agilità straordinaria delle vetture che gareggiano. Le vetture da rally, rispetto alle proprie controparti per il mercato consumer sono infatti dotate di diverse modifiche che ne migliorano prestazioni e tenuta su strada. Tra le varie componenti tecniche che giocano un ruolo importante nel rendere agili le vetture tra curve e rettilinei vi è il freno a mano idraulico, una tipologia di freno particolare senza il quale stringere le curve in derapata sarebbe praticamente impossibile.
Come Funziona un Freno a Mano Idraulico
Un freno a mano idraulico funziona infatti in maniera molto diversa dal tradizionale freno di stazionamento presente come dotazione obbligatoria sulle automobili. Il classico freno a mano mette in tensione dei cavi di acciaio che attivano i freni posteriori del veicolo: si solleva la leva, i cavi si tendono, attivano i freni che bloccano le ruote posteriori del veicolo. Il freno a mano rimane agganciato e per rilasciare i cavi è necessario premere il pulsante in cima alla leva. In alcuni degli ultimi modelli di auto questo funzionamento è completamente elettrico.
Il freno a mano idraulico - come suggerisce il nome - ottiene lo stesso effetto tramite la compressione di un liquido: si tira la leva, il liquido si comprime, preme sulle pastiglie del freno che bloccano il disco. Attraverso la compressione del liquido, un freno a mano idraulico, imprime molta più forza in molto meno tempo sul disco della ruota, causandone l’arresto quasi immediato, al contrario di un freno a mano tradizionale, che funzionando tramite cavi messi in tensione non riesce a bloccare la ruota con la stessa efficacia e nello stesso tempo.
Può sembrare poco, ma in una gara dove il tempo in cui si effettuano le azioni vale tutto, questo può fare davvero la differenza. Si immagini ad esempio lo scenario in cui appunto ad un rettilineo segua una curva a zig zag molto stretta, seguita ancora da un secondo rettilineo. Un’auto monta un freno a mano idraulico, la seconda uno tradizionale. Il freno a mano è uno strumento molto utile nei rally, in quanto può essere utilizzato per cambiare rapidamente direzione. È anche possibile utilizzare il freno a mano per lanciare l’auto. Imparare a usare il freno a mano può fare un’enorme differenza nelle vostre abilità di rally.
Freno a Mano Idraulico: Dettagli Tecnici
Il freno a mano idraulico è semplicemente una pompa dei freni (senza servofreno ovviamente) che anziché essere collegata al pedale è collegata alla leva del freno a mano; il circuito è totalmente indipendente rispetto a quello a pedale, infatti vicino alla pompa del freno a mano idraulico c'è il serbatoio per l'olio, poi dalla pompa partono i tubi verso i freni posteriori. Dato che i freni posteriori sono in ogni caso idraulici (sia a disco che a tamburo), la modifica si può fare, eliminando la parte meccanica del freno a mano; però non so come si fa tecnicamente a collegare i pistoncini delle ganasce sia al freno a pedale che al freno a mano.Inoltre, a differenza dei freni a pedale, il freno a mano idraulico ha un funzionamento on-off senza nessuna modulabilità, cioè quando lo si usa è solo per provocare il bloccaggio delle ruote dietro.
Nei rally è ammesso nel gruppo Super N e nel gruppo A e l'ho sempre visto con i freni a disco (nel gruppo A si possono mettere i dischi anche se il modello originale ha i tamburi). sul panda di un nostro amico al quale abbiamo messo l'impianto frenante della uno turbo , il freno a mano idraulico è collegato "in serie" al normale impianto frenante... si può montare in entrambi i modi, sicuramente quello descritto da sulky è il migliorecomunque coi freni a tamburo non serve!
Freno di Stazionamento Elettrico: Pregi e Difetti
Il freno di stazionamento elettrico presenta numerosi pregi, dalla compattezza (le misure liberano spazio nell’abitacolo) alla praticità d’uso, visto che l’azionamento richiede uno sforzo minimo. Il costruttore, inoltre, può impostare l’elettronica per permetterle di provvedere all’inserimento o al disinserimento automatico, migliorando la sicurezza e semplificando la vita al conducente.
Un’applicazione evidente, in questo senso, è l’assistenza alla partenza in salita, che impedisce all’auto di arretrare per qualche secondo quando si rilascia il normale pedale del freno. In caso di emergenza, poi, il dispositivo elettrico assicura una decelerazione potente e immediata, sotto il controllo dell’Abs e dell’Esp.
Le controindicazioni dei freni di stazionamento elettrici, invece, emergono in caso di malfunzionamento: se c’è un blackout elettrico, per esempio, gli attuatori non possono essere sbloccati se non rimpiazzando la batteria. Tra gli svantaggi del freno di stazionamento elettronico c’è invece l’impossibilità di utilizzarlo mentre l’auto è in movimento, cosa che rende impossibile manovre di emergenza invece possibili con la leva del freno a mano.
Componenti e Funzionamento dell'Impianto Frenante
Le auto moderne hanno freni su tutte e quattro le ruote, che funzionano attraverso un sistema idraulico. I freni possono essere a disco o a tamburo. I freni anteriori, quando si tratta di fermare l’auto, sono più importanti di quelli posteriori perché in frenata il peso dell’auto ricade sulle ruote anteriori.
Molte auto hanno freni a disco sull’asse anteriore, che sono generalmente più efficienti, e freni a tamburo sull’asse posteriore. I sistemi di freno a disco completi sono utilizzati principalmente in auto di fascia alta o ad alte prestazioni e i sistemi di freno a tamburo completi sono utilizzati in auto più vecchie o più piccole.
Tipi di Freni
- Freni a tamburo: è costituito da un tamburo rotante solidale alla ruota che ha un materiale di attrito in grado di frenare l’auto quando viene spinta contro il tamburo.
- Freni a disco: è costituito da un disco rotore metallico su cui viene esercitata la pressione attraverso le pinze dei freni (che hanno pastiglie in materiale di attrito montate) per mezzo di un sistema idraulico, normalmente. Queste pastiglie sono ciò che viene applicato contro la superficie del disco per generare forza frenante.
Freni Idraulici
In un circuito del freno idraulico, un cilindro principale e cilindri ausiliari sono collegati da tubi. Quando il pedale del freno viene premuto, preme su un pistone nel cilindro principale costringendo l’olio a circolare attraverso un tubo.
L’olio viaggia verso i cilindri ausiliari di ciascuna delle ruote, riempiendoli e costringendo i pistoni ad azionare i freni. La pressione dell’olio è distribuita uniformemente intorno al sistema. L’area di “pressione” combinata di tutti i pistoni ausiliari è maggiore di quella del pistone nel cilindro principale.
Costantemente il pistone maestro deve percorrere diversi centimetri, per poter spostare la frazione di centimetro di cui il pistone ausiliario ha bisogno per azionare i freni. Questa disposizione consente ai freni di esercitare una grande forza, allo stesso modo in cui una leva manuale può sollevare facilmente un oggetto pesante a breve distanza.
La maggior parte delle auto moderne è dotata di doppi circuiti idraulici, con due cilindri principali in tandem in caso di guasto di uno. In frenata di emergenza, il peso in eccesso può bloccare le ruote posteriori, causando eventualmente un pericoloso sbandamento. Per questo motivo i freni posteriori hanno volutamente meno potenza di quelli anteriori.
Freni Servoassistiti
Molte auto sono dotate anche di servoassistenza per ridurre lo sforzo richiesto per azionare i freni. Tipicamente, la fonte di energia è la differenza di pressione tra il vuoto parziale nel collettore di aspirazione e l’aria esterna.
Un servo ad azione diretta è installato tra il pedale del freno e il cilindro principale. Il pedale del freno spinge su un’asta, che spinge sul pistone del cilindro principale. Il pedale del freno funziona anche su una serie di valvole dell’aria.
Freni a Disco: Componenti e Funzionamento
Un freno a disco ha un disco che ruota con la ruota. Il disco è montato con una pinza, che ha piccoli pistoni idraulici che funzionano a pressione dal cilindro principale. I pistoni premono contro le pastiglie dei freni, che sono attaccate a ciascun lato del disco, per rallentare o fermarsi. I pad sono progettati per coprire un ampio settore del disco.
Freni a Tamburo: Componenti e Funzionamento
Un freno a tamburo è dotato di un tamburo cavo che ruota con la ruota. La sua parte posteriore aperta è coperta da una piastra posteriore fissa, su cui ci sono due scarpe curve che gestiscono l’attrito.
Le ganasce vengono spinte verso l’esterno dalla pressione idraulica, spostando i pistoni nei cilindri dei freni delle ruote, facendo in modo che le guarnizioni di attrito esercitino una pressione all’interno del tamburo per rallentare o fermarsi.
Il Freno di Stazionamento: Ulteriori Dettagli
Oltre all’impianto frenante idraulico, tutte le vetture dispongono di un freno di stazionamento meccanico che agisce su due delle ruote, di solito il posteriore. Il freno di stazionamento fornisce una frenata limitata in caso di guasto completo dell’impianto idraulico, sebbene la sua funzione principale sia quella di immobilizzatore di parcheggio.
La leva del freno di stazionamento tira un cavo o una coppia di cavi collegati ai freni per mezzo di una serie di levette, pulegge e guide. Questi possono variare notevolmente da macchina a macchina. Il nottolino sulla leva del freno di stazionamento consente di tenere il freno una volta azionato. Un pulsante sgancia il nottolino e rilascia la leva.
Nei freni a tamburo, il sistema del freno di stazionamento preme le guarnizioni dei freni contro i tamburi. I freni a disco a volte hanno un legame particolare con il freno di stazionamento. Poiché è difficile inserire il collegamento in una pinza compatta, potrebbe esserci un set completamente separato di pastiglie del freno di stazionamento per ciascun disco.
Freno di Stazionamento Elettrico con Funzionamento Automatico di Sicurezza
Il freno di stazionamento elettrico si presta molto bene sia ad un funzionamento automatico di sicurezza, ad esempio attivandosi automaticamente se a veicolo fermo viene aperta una portiera, sia implementando la Hill Holder, ossia quella che tiene frenato il veicolo in salita finché non si rilascia la frizione o non si accelera, nel caso il cambio sia automatico. I sensori “sanno” infatti quando la strada non è orizzontale e quindi il veicolo viene tenuto frenato fino a quando il guidatore non fa le manovre necessarie per partire.
Spia del Freno di Stazionamento Accesa
Se il freno di stazionamento è di tipo meccanico e la spia rimane accesa può esserci un malfunzionamento del sensore che rileva la posizione della leva ma un controllo del livello del fluido dei freni va comunque fatto, anche perché è un’operazione veloce. Se l’impianto è elettrico la spia accesa o lampeggiante può indicare che il sistema presenta un’anomalia e anche in questo caso occorre fermarsi e fare le opportune verifiche. Il freno a mano serve a bloccare il veicolo durante il parcheggio e a impedirne il movimento. Inoltre, viene utilizzato negli sport motoristici per far sbandare l'auto, o per le efficaci curve che tutti gli appassionati amano.
I freni a cavo standard sono collegati a una ganascia o a un sistema frenante separato o parallelo, che ha il compito di frenare il veicolo quando si tira la leva, cioè il freno a mano. Nei veicoli più recenti si trovano anche freni a mano elettronici che, premendo un pulsante, inviano un segnale ai freni robotizzati posteriori, che portano il veicolo all'arresto e lo mettono in modalità "parcheggio". Questo sistema serve solo per il parcheggio, quindi le ruote posteriori non possono essere frenate completamente a velocità più elevate.
Freno a Mano Idraulico: Installazione e Collegamento
Il modo più efficace per garantire il bloccaggio completo delle ruote posteriori a qualsiasi velocità è quello di installare un freno a mano idraulico. Si tratta di una leva o maniglia che aziona un cilindro idraulico. La rotella spinge sul fluido del sistema, provocando la frenata dell'asse posteriore, proprio come avviene quando si preme il pedale del freno sull'asse anteriore. Conosciamo diversi modi in cui viene inserito il freno a mano idraulico:
- nel circuito del freno originale
- circuito separato
Installazione e Consigli
La prima considerazione riguarda la posizione del freno a mano. Si tratta di una questione soggettiva, ma è ormai prassi comune installare il freno a mano nella posizione di serie (di solito se è orizzontale) o tra il volante e la leva del cambio (soprattutto per le derapate) per tenerlo a portata di mano del pilota (se è verticale). Sono disponibili anche freni che mantengono la funzione di freno di stazionamento e possono quindi essere bloccati contro il movimento del veicolo. Tuttavia, è anche possibile mantenere il freno a mano originale e installare un freno idraulico (se il veicolo utilizza le ganasce). L'installazione è anche facilitata dai freni a mano invertiti, che hanno il cilindro idraulico montato in senso inverso (verso il motore).
Il collegamento può essere effettuato collegandosi a un sistema frenante in serie o creando un circuito separato. Se il collegamento è all'impianto frenante originale, il freno a mano deve essere installato all'uscita del freno posteriore o collegandosi direttamente alla pompa del freno o collegandosi al tubo che porta ai freni posteriori prima che il pezzo a T sia diviso in freni posteriori separati.
Vantaggi del collegamento in serie:
- installazione più semplice, non è necessaria una seconda coppia di freni
Svantaggi del collegamento in serie:
- trasmissione della variazione della pressione di azionamento del freno a mano quando il freno a mano è azionato
- peggioramento dell'azionamento del freno a pedale quando il freno a mano è azionato
Se il freno a mano è installato nel proprio circuito, di solito è necessario installare una seconda coppia di pinze freno su quell'asse, che funzionerà indipendentemente dal pedale del freno e sarà azionata solo da un freno a mano idraulico separato. In questo caso, il freno a mano ha un proprio serbatoio per il liquido dei freni.
Vantaggi del circuito separato:
- l'applicazione del freno a mano non pregiudica l'uso del freno a pedale, senza la necessità di interferire con l'impianto frenante originale
Svantaggi del circuito separato:
- la necessità di installare un set di freni separato sull'asse posteriore
- il serbatoio del liquido dei freni nell'abitacolo del veicolo
L'installazione viene effettuata utilizzando tubi di rame/acciaio o tubi in teflon e raccordi.Grazie all'utilizzo di tubi in rame, l'impianto può essere facilmente posato negli attacchi originali e il raccordo per il freno a mano può essere creato piegandolo. Si tratta di una sostituzione diretta dei tubi originali, con la necessità di creare un'area di alloggiamento per le "holendre" (terminali dei freni) utilizzando un kit di svasatura.
Vantaggi dei tubi in rame:
- sostituzione duratura del tubo originale
- facilità di manipolazione mediante piegatura
- resistenza alla corrosione (nel caso di tubi in rame)
- prezzo contenuto
Svantaggi dei tubi in rame:
- necessità di creare un'area di decantazione
- l'ossidazione
L'utilizzo di tubi in teflon è il metodo di collegamento di maggiore qualità. I tubi in teflon con treccia in acciaio inox offrono la massima protezione contro gli influssi ambientali, impediscono il gonfiaggio (come nel caso dei tubi in gomma) e resistono ai fluidi dei freni da competizione. I tubi sono collegati con raccordi in acciaio inox di diverse angolazioni e forme che ne semplificano l'installazione.
Vantaggi dei tubi in teflon:
- massima durata e resistenza
- facile installazione
- diversi colori di protezione della treccia
- raccordi in acciaio inox
Svantaggi dei tubi in teflon:
- prezzo elevato
- raggio di curvatura ridotto ( a causa della resistenza della treccia in acciaio inox)
PRO TIP: La maggior parte dei cilindri freno idraulici (ad es. RACES, WILWOOD, OBP,..) utilizza ingresso AN4 (7/16-20) e uscita AN3 (3/8-24).
PRO TIP 2: Per esperienza, sappiamo che il cilindro freno ideale per la maggior parte delle applicazioni è 15,8mm (0,625").
Infine, per un corretto funzionamento, è necessario spurgare accuratamente l'impianto frenante dopo l'installazione e ricordare di avere dischi, pastiglie (ganasce) nuove e liquido dei freni giusto.
Tabella Comparativa dei Sistemi di Freno a Mano
| Tipo di Freno a Mano | Funzionamento | Vantaggi | Svantaggi | Applicazioni |
|---|---|---|---|---|
| Tradizionale (Meccanico) | Cavi d'acciaio che azionano i freni posteriori | Semplice, economico | Meno efficace, tempi di risposta più lenti | Auto di serie |
| Idraulico | Compressione di un liquido per bloccare i freni | Maggiore forza frenante, tempi di risposta rapidi | Installazione più complessa, meno modulabile | Rally, competizioni sportive |
| Elettrico | Attuatori elettromeccanici o motorini elettrici | Compatto, pratico, automatizzabile | Blackout elettrico, impossibilità di uso in movimento | Auto moderne, sistemi di assistenza alla guida |
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