Il freno di stazionamento, noto anche come freno a mano, è un componente fondamentale in tutti i veicoli a quattro ruote. Esso permette di bloccare l'auto durante le soste o nei tratti in pendenza, come nelle partenze in salita.
Spesso viene chiamato freno a mano perché, nella maggior parte dei casi, si attiva tirando una leva. Tuttavia, esistono diverse varianti di freno di stazionamento.
Varianti del Freno di Stazionamento
Alcuni modelli storici, come la Citroën 2CV e l’Autobianchi A112, utilizzavano i freni anteriori anziché quelli posteriori. In altri casi, il comando è a pedale, come su molte Mercedes e diverse auto americane.
Freno di Stazionamento Tradizionale: Come Funziona
Tirando la leva del freno a mano, o premendo il relativo pedale, si tendono i cavi d’acciaio che agiscono meccanicamente sui freni posteriori, che siano a disco o a tamburo. La forza dell’azione frenante è direttamente proporzionale alla forza esercitata sulla leva o sul pedale.
Nel caso della leva, per rilasciare il freno, si deve premere il pulsante sull’estremità, sollevare leggermente la leva e abbassarla completamente, sempre con il pulsante premuto.
Freno di Stazionamento Idraulico: Una Variante Sportiva
Nelle auto utilizzate in competizioni sportive (come i rally) o nelle scuole di guida sportiva, la leva del freno a mano tradizionale può essere sostituita da una leva verticale del freno a mano idraulico. La forza frenante è direttamente proporzionale alla forza applicata sulla leva.
Per rilasciare l'auto, è sufficiente premere il pulsante all'estremità della leva, sollevarla leggermente e poi abbassarla completamente tenendo premuto il pulsante.
Freno di Stazionamento Elettrico
Il freno di stazionamento elettrico può utilizzare attuatori elettromeccanici posizionati direttamente sulle pinze dei freni, oppure un congegno che, tramite un motore elettrico, mette in trazione i cavi metallici, simile ai sistemi tradizionali.
Pregi e Difetti del Freno di Stazionamento Elettrico
Il freno di stazionamento elettrico offre numerosi vantaggi, tra cui compattezza, praticità d'uso e la possibilità di automatizzare l'inserimento e il disinserimento, migliorando la sicurezza e semplificando la guida.
Un esempio evidente è l’assistenza alla partenza in salita, che impedisce all’auto di arretrare quando si rilascia il pedale del freno. In caso di emergenza, il dispositivo elettrico assicura una decelerazione potente e immediata, sotto il controllo di ABS e ESP.
Tuttavia, in caso di malfunzionamento, come un blackout elettrico, gli attuatori potrebbero non essere sbloccati se non sostituendo la batteria. Uno svantaggio è l’impossibilità di utilizzarlo durante la marcia, limitando le manovre di emergenza possibili con la leva del freno a mano.
Componenti e Funzionamento dell'Impianto Frenante
Le auto moderne sono dotate di 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 sono più importanti in frenata perché il peso dell'auto si sposta sulle ruote anteriori.
Molte auto hanno freni a disco sull'asse anteriore 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, mentre i sistemi di freno a tamburo completi sono utilizzati in auto più vecchie o più piccole.
Tipi di Freni
- Freni a tamburo: Un tamburo rotante solidale alla ruota contiene un materiale di attrito che frena l'auto quando spinto contro il tamburo.
- Freni a disco: Un disco rotore metallico è sottoposto a pressione tramite pinze freno con pastiglie in materiale di attrito, azionate da un sistema idraulico.
Freni Idraulici
In un circuito del freno idraulico, un cilindro principale e cilindri ausiliari sono collegati da tubi. Premendo il pedale del freno, si spinge un pistone nel cilindro principale, forzando l'olio a circolare attraverso un tubo. L'olio raggiunge i cilindri ausiliari di ciascuna ruota, riempiendoli e spingendo i pistoni ad azionare i freni. La pressione dell'olio è distribuita uniformemente nel sistema.
L'area di "pressione" combinata di tutti i pistoni ausiliari è maggiore di quella del pistone nel cilindro principale, consentendo ai freni di esercitare una grande forza.
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 sbandamenti. Per questo motivo, i freni posteriori hanno meno potenza di quelli anteriori.
Freni Servoassistiti
Molte auto sono dotate di servoassistenza per ridurre lo sforzo necessario 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.
Componenti e Funzionamento dei Freni a Disco
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. Le pastiglie sono progettate per coprire un ampio settore del disco.
Componenti e Funzionamento dei Freni a Tamburo
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 ganasce 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.
Ulteriori Dettagli sul Freno di Stazionamento
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.
Installazione del Freno a Mano Idraulico
Il modo più efficace per garantire il bloccaggio completo delle ruote posteriori a qualsiasi velocità è installare un freno a mano idraulico. Si tratta di una leva o maniglia che aziona un cilindro idraulico, spingendo il fluido nel sistema e provocando la frenata dell'asse posteriore.
Esistono diversi modi di installare un 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).
Collegamento al Sistema Frenante
Il collegamento può essere effettuato collegandosi a un sistema frenante in serie o creando un circuito separato.
Collegamento 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: Installazione più semplice, non è necessaria una seconda coppia di freni.
Svantaggi: 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.
Freno a mano 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: 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: La necessità di installare un set di freni separato sull'asse posteriore, il serbatoio del liquido dei freni nell'abitacolo del veicolo.
Materiali per l'Installazione
L'installazione viene effettuata utilizzando tubi di rame/acciaio o tubi in teflon e raccordi.
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: Sostituzione duratura del tubo originale, facilità di manipolazione mediante piegatura, resistenza alla corrosione (nel caso di tubi in rame), prezzo contenuto.
Svantaggi: Necessità di creare un'area di decantazione, l'ossidazione.
Tubi in teflon: 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: Massima durata e resistenza, facile installazione, diversi colori di protezione della treccia, raccordi in acciaio inox.
Svantaggi: Prezzo elevato, raggio di curvatura ridotto (a causa della resistenza della treccia in acciaio inox).
PRO TIP: La maggior parte dei cilindri freno idraulici utilizza ingresso AN4 (7/16-20) e uscita AN3 (3/8-24).
PRO TIP 2: Per esperienza, 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.
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.
Questa funzione era presente anche negli impianti frenanti tradizionali: rilasciando il pedale del freno una valvola manteneva la pressione nel circuito finché non si agiva sulla frizione.
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.
Una cosa è certa: chi non ha una preparazione tecnica adeguata non può intervenire su un freno di stazionamento elettrico perché questo può azionarsi automaticamente e procurare lesioni a chi, per esempio, deve sbloccarlo o cambiare un disco o le pastiglie.
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