Dietro la curva:perché le pastiglie dei freni hanno una forma simile?

Guardando i freni a disco, ti sei mai chiesto le dimensioni, la forma e la forma delle pastiglie dei freni? La maggior parte delle pastiglie dei freni ha la forma di un settore di un cerchio poiché i rotori dei freni sono circolari, ma per quanto riguarda le fessure, le scanalature o gli angoli che vengono tagliati al loro interno? Considerando la funzione dei freni, una superficie solida potrebbe sembrare logica, massimizzando il contatto con il rotore del freno, ma c'è una sorprendente quantità di ingegneria nella loro progettazione e produzione.

Cronologia delle pastiglie dei freni

Nel 18° secolo, i carri trainati da cavalli avevano leve dei freni azionate manualmente, la frenata dipendeva interamente dalla forza del conducente. Nel 19° secolo, le locomotive a vapore utilizzavano vari mezzi di frenatura, viti manuali, aste rotanti o catene per azionare i freni. L'attrito frenante era fornito da blocchi di legno, che non usuravano i rivestimenti in acciaio delle ruote di vagoni o autobus, ma l'invenzione di pneumatici in gomma ha reso obsoleti i blocchi dei freni in legno.

Nel 1866, Bertha Benz inventò le guarnizioni dei freni per necessità durante il suo primo viaggio con la Benz Patent Motorwagen. Realizzate in pelle per scarpe, queste nuove pastiglie dei freni erano resistenti al calore e duravano più a lungo.

Nel 20 ° secolo, i freni a tamburo e i freni a disco fornirebbero forza frenante al mozzo o all'asse del veicolo. Poiché la pastiglia del freno è progettata per convertire l'energia cinetica di un veicolo in movimento in energia termica, i materiali delle guarnizioni dei freni devono resistere a temperature estreme. Man mano che i veicoli diventavano più veloci, sarebbero stati utilizzati rame, amianto, cellulosa, kevlar, vetro, metalli teneri, argilla e altri materiali, ma per quanto riguarda la forma delle pastiglie dei freni?

Ingegneria delle pastiglie dei freni

Poiché l'impianto frenante di un veicolo è un sistema dinamico, su ciascuna pastiglia del freno agiscono varie forze, a seconda che la pinza del freno sia fissa o flottante, la disposizione del pistone della pinza, sia che la pastiglia del freno sia entrobordo o fuoribordo, e la solidità complessiva della componenti frenanti.

• La superficie delle pastiglie dei freni dipende molto dalla forza frenante necessaria:i freni anteriori sono generalmente più grandi di quelli posteriori e le auto sportive e gli autocarri leggeri di solito hanno freni più grandi rispetto alle auto economiche o ai veicoli più piccoli.
• Per quanto riguarda gli angoli e le scanalature, tuttavia, l'ingegneria delle pastiglie dei freni è un po' più sottile. La frenata genera calore, che può vaporizzare acqua o materiali nella pastiglia del freno. Le scanalature consentono a questi vapori di fuoriuscire. La frenata genera anche vibrazioni, alcune delle quali si verificano nella nostra gamma uditiva.
• Le scanalature e gli smussi possono essere tagliati nelle pastiglie dei freni in modi specifici per modificare l'angolo di attacco della pastiglia nel rotore e per modificare la massa dei blocchi delle pastiglie per forzare quelle vibrazioni al di fuori della nostra gamma uditiva.
• A seconda del veicolo, alcuni angoli o scanalature possono essere tagliati in modo specifico per il pad interno o fuoribordo, quindi gli installatori devono prestare attenzione per installarli correttamente. In caso contrario, potrebbero essere rumorosi, ma l'efficienza della frenata non dovrebbe essere compromessa.

Le pastiglie dei freni sono davvero più complicate che renderle della forma giusta, ma fidati che c'è una buona ragione per quei passaggi di produzione extra. La prossima volta che installi i freni sulla tua auto, cerca le istruzioni sull'orientamento corretto per aiutare la tua auto a frenare e tenere a bada il suono.