Che cos'è il freno a tamburo?- Parti, funzionamento e diagramma

Cos'è il freno a tamburo?

Un freno a tamburo è un freno che utilizza l'attrito causato da una serie di ganasce o pastiglie che premono verso l'esterno contro una parte rotante a forma di cilindro chiamata tamburo del freno.

Un tamburo del freno è un tamburo cilindrico che è attaccato all'interno della ruota di un'auto e quindi ruota alla stessa velocità della ruota. Il tamburo circonda una serie di ganasce dei freni rivestite con materiali che generano attrito.

Quando si preme il pedale del freno, queste ganasce vengono spinte verso l'esterno contro la superficie interna del tamburo del freno, generando attrito e rallentando così l'auto. Un tamburo del freno è solitamente di ferro, il che lo rende resistente all'usura.

I freni a tamburo sono in circolazione dal 1900 quando sono stati utilizzati su un veicolo Maybach, anche se l'idea non è stata brevettata fino al 1902 da Louis Renault. Tuttavia, i freni a tamburo possono essere soggetti alla generazione di calore, che può avere un effetto negativo sulle prestazioni di frenata.

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Se il tamburo è sottoposto a un lungo periodo di rottura dura, il calore generato può causare l'espansione del tamburo stesso, il che significa che le ganasce dei freni devono essere premute più verso l'esterno per premere contro la superficie interna del tamburo. Questo dà all'auto quello che viene definito un "pedale lungo" perché il guidatore deve spingerlo più in basso per ottenere le stesse prestazioni di frenata.

I freni a tamburo possono anche essere suscettibili all'ingresso di acqua. Se l'acqua entra nel tamburo, può finire per essere compressa tra la ganascia del freno e l'interno del tamburo del freno e avrà un effetto negativo sul tempo necessario per fermare un veicolo.

A differenza di un freno a disco forato, l'acqua non può andare da nessuna parte, quindi continuerà a influire sulle prestazioni di frenata fino a quando non viene generato calore sufficiente per vaporizzare l'acqua. Solo allora verrà ripresa la frenata completa. Un altro aspetto negativo del freno a tamburo è la sua relativa complessità. Richiedono più tempo per essere compresi e, a causa del numero di parti mobili che contengono, l'assistenza e la revisione richiedono più tempo rispetto ai freni a disco.

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Schema dei freni a tamburo

I freni a tamburo sono un sistema frenante con tamburi dei freni (rotore) che ruotano con le ruote. All'interno di ogni tamburo sono presenti ganasce dei freni dotate di guarnizioni dei freni (materiale di attrito). I pistoni (meccanismo a pressione) premono contro i tamburi dall'interno per generare forza frenante, consentendo così la decelerazione e l'arresto del veicolo.

Parti di freni a tamburo

I componenti del freno a tamburo includono la piastra di supporto, il tamburo del freno, la ganascia, il cilindro della ruota e varie molle e perni.

1. Piastra di supporto

La piastra di supporto fornisce una base per gli altri componenti. La piastra posteriore aumenta anche la rigidità dell'intero allestimento, sostiene l'alloggiamento e lo protegge da materiali estranei come polvere e altri detriti stradali.

Assorbe la coppia dall'azione frenante, ed è per questo che il backplate è anche chiamato "Torque Plate". Poiché tutte le operazioni di frenatura esercitano una pressione sulla piastra di supporto, questa deve essere robusta e resistente all'usura. Negli ultimi anni sono state aggiunte anche leve per i freni di emergenza o di stazionamento e regolatori automatici delle ganasce.

2. Tamburo del freno

Il tamburo del freno è generalmente realizzato in un tipo speciale di ghisa che è termoconduttivo e resistente all'usura. Ruota con la ruota e l'asse. Quando un conducente aziona i freni, il rivestimento spinge radialmente contro la superficie interna del tamburo e l'attrito che ne deriva rallenta o interrompe la rotazione della ruota e dell'asse, e quindi del veicolo. Questo attrito genera un notevole calore.

3. Cilindro ruota

Un cilindro ruota aziona il freno su ciascuna ruota. Due pistoni azionano le scarpe, uno a ciascuna estremità del cilindro della ruota. La scarpa principale (la più vicina alla parte anteriore del veicolo) è nota come scarpa secondaria. La scarpa da trailing è conosciuta come la scarpa principale.

La pressione idraulica del cilindro principale agisce sulla coppa del pistone, spingendo i pistoni verso le scarpe, costringendoli contro il tamburo. Quando il conducente rilascia i freni, le molle delle ganasce del freno riportano le ganasce nella loro posizione originale (disinnestata). Le parti del cilindro della ruota sono mostrate a destra.

4. Ganasce del freno

Le ganasce dei freni sono generalmente realizzate con due pezzi di acciaio saldati insieme. Il materiale di attrito è rivettato alla tavola di rivestimento o fissato con adesivo. Il pezzo a forma di mezzaluna si chiama Web e contiene fori e fessure di forme diverse per molle di richiamo, hardware di fissaggio, tiranteria del freno di stazionamento e componenti autoregolanti.

Tutta la forza di applicazione del cilindro della ruota viene applicata attraverso il nastro alla tavola di rivestimento e al rivestimento del freno. Il bordo del tavolo da rivestimento ha generalmente tre tacche o linguette a forma di "V" su ciascun lato chiamate pennini. I pennini poggiano contro i cuscinetti di supporto della piastra di supporto su cui sono installate le scarpe. Ogni gruppo freno ha due ganasce, una primaria e una secondaria.

La scarpa principale si trova verso la parte anteriore del veicolo e ha la fodera posizionata in modo diverso dalla scarpa secondaria. Molto spesso, le due scarpe sono intercambiabili, quindi è importante un'attenta ispezione per ogni variazione.

Come funzionano i freni a tamburo?

Un sistema di freno a tamburo è costituito da cilindri idraulici delle ruote, ganasce dei freni e un tamburo del freno. Quando viene azionato il pedale del freno, le due ganasce curve del freno, che hanno un rivestimento in materiale di attrito, sono spinte dai cilindri idraulici delle ruote contro la superficie interna di un tamburo del freno rotante. Il risultato di questo contatto produce attrito che consente al veicolo di rallentare o fermarsi.

Quando si preme il pedale del freno, il liquido dei freni pneumatici viene spremuto attraverso le tubazioni dei freni sotto pressione e nel cilindro del freno. Questo forza una coppia di molle nel cilindro contro un pistone a ciascuna estremità del cilindro.

Ciascun pistone è azionato contro una delle due ganasce dei freni lunghe e curve, costringendo ciascuna ganascia contro il tamburo in un alloggiamento a forma di tamburo che è accoppiato alla ruota tramite i dadi ad alette. La scarpa è costituita da un supporto metallico e da un cuscinetto in materiale di attrito che entra in contatto con il tamburo e fa rallentare e fermare la ruota.

Tipi di freni a tamburo

Esistono tre tipi di freni a tamburo a seconda di come le ganasce dei freni vengono premute sui tamburi; tipo di scarpa principale/finale, tipo di scarpa doppia guida e tipo duo-servo.

1. Tipo di scarpa principale/in coda. Il pattino di testa è quello che è presente nel senso di rotazione del tamburo. Quello sull'altro lato è una scarpa da trascinamento. Il pattino principale viene trascinato nella superficie di attrito del tamburo per ottenere la forza frenante. Il pattino viene trascinato via dalla superficie di attrito, non contribuendo così alla frenata. È ugualmente efficace in frenata in avanti e in retromarcia. Generalmente utilizzato sulle ruote posteriori delle autovetture.

2. Doppia guida scarpa. Ci sono due scarpe principali. Una scarpa ha un effetto self-servo. Quindi, fornisce la massima forza frenante poiché entrambe le scarpe forniscono attrito al tamburo. Utilizzato in camion e altri veicoli commerciali.

3. Duo Servo. I freni a tamburo di tipo duo-servo sono una versione migliorata della struttura a doppia guida, in cui sono collegate due ganasce dei freni. Quando un pattino principale del lato primario viene premuto contro il tamburo dal cilindro della ruota, la forza che lo fa ruotare insieme al tamburo incunea il pattino principale del lato secondario nel tamburo per ottenere un'azione frenante. Viene utilizzato nei veicoli commerciali che richiedono grandi forze frenanti.

Come faccio a sapere se è il momento di sostituire le ganasce dei freni?

È possibile eseguire un'ispezione visiva del materiale di attrito sulle ganasce dei freni attraverso i fori dei rivetti nel corpo della ganascia. Se le scarpe non hanno uno spessore minimo di 2 o 3 millimetri, devono essere sostituite.

SUGGERIMENTO: Sostituire sempre le scarpe in coppia per evitare di tirare quando si frena. Altri indicatori cigolano e stridono se una pastiglia usurata sta entrando in contatto metallo con metallo con il tamburo. Inoltre, poiché il freno di stazionamento è collegato ai freni a tamburo posteriori, puoi anche provare i freni parcheggiando l'auto in folle su una collina, azionando il freno di stazionamento e verificando che l'auto non rotoli.

Vantaggi del freno a tamburo

Ecco alcuni vantaggi che i freni a tamburo hanno rispetto ai freni a disco:

  • I freni a tamburo possono fornire una forza frenante maggiore rispetto a un freno a disco di uguale diametro.
  • I freni a tamburo durano più a lungo perché i freni a tamburo hanno un'area di contatto di attrito maggiore rispetto a un disco.
  • Meno costoso da produrre
  • I freni a tamburo posteriori generano un calore inferiore.
  • L'effetto auto-energizzante integrato richiede una minore forza in ingresso (come la pressione idraulica).
  • I cilindri delle ruote sono in qualche modo più semplici da ricondizionare rispetto alle pinze.
  • Le ganasce dei freni possono essere rigenerate per un uso futuro.
  • Una frequenza di manutenzione leggermente inferiore grazie alla migliore resistenza alla corrosione rispetto ai dischi.

Svantaggi del freno a tamburo

  • I loro componenti richiedono un periodo di rodaggio. A differenza delle pastiglie dei freni a disco, le ganasce dei freni richiedono un periodo di rodaggio più lungo. Pertanto, durante la sostituzione di questi componenti, è consigliabile evitare brusche frenate durante i primi 300 chilometri. Inoltre, non è consigliabile eseguire un test del freno MOT, poiché la frenata non è altrettanto efficace.
  • Dissipazione del calore scarsa. Questo problema di ventilazione si verifica perché i freni a tamburo non hanno la capacità di disperdere il calore generato dall'attrito. Ciò provoca il surriscaldamento rapido dell'impianto frenante. Di conseguenza, il tamburo del freno finisce per deformarsi e, per questo motivo, come conducenti, dobbiamo premere più forte il pedale del freno per fermare il veicolo.
  • In frenata brusca , il diametro del tamburo aumenta leggermente a causa della dilatazione termica, il conducente deve premere più a fondo il pedale del freno.
  • L'eccessivo riscaldamento del tamburo del freno può causare la vaporizzazione del liquido dei freni.
  • Un altro svantaggio dei freni a tamburo è la loro relativa complessità.
  • La manutenzione dei freni a tamburo richiede più tempo rispetto ai freni a disco.

Domande frequenti.

Cos'è il freno a tamburo?

Un freno a tamburo è un freno che utilizza l'attrito causato da una serie di ganasce o pastiglie che premono verso l'esterno contro una parte rotante a forma di cilindro chiamata tamburo del freno.

Come funzionano i freni a tamburo?

Un sistema di freno a tamburo è costituito da cilindri idraulici delle ruote, ganasce dei freni e un tamburo del freno. Quando viene azionato il pedale del freno, le due ganasce curve del freno, che hanno un rivestimento in materiale di attrito, sono spinte dai cilindri idraulici delle ruote contro la superficie interna di un tamburo del freno rotante. Il risultato di questo contatto produce attrito che consente al veicolo di rallentare o fermarsi.

Quali sono i tipi di freni a tamburo?

Esistono tre tipi di freni a tamburo a seconda di come le ganasce dei freni vengono premute sui tamburi; tipo di scarpa principale/finale, tipo di scarpa doppia guida e tipo duo-servo.