Un freno a disco è un tipo di freno che utilizza le pinze per spremere coppie di pastiglie contro un disco o un "rotore" per creare attrito. Questa azione rallenta la rotazione di un albero, come l'asse di un veicolo, per ridurne la velocità di rotazione o per mantenerlo fermo. L'energia del movimento viene convertita in calore residuo che deve essere disperso.
I freni a disco azionati idraulicamente sono la forma di freno più comunemente usata per i veicoli a motore, ma i principi di un freno a disco sono applicabili a quasi tutti gli alberi rotanti. I componenti includono il disco, la pompa freno, la pinza (che contiene il cilindro e due pastiglie dei freni) su entrambi i lati del disco.
Questa energia termica genera calore, ma poiché i componenti principali sono esposti all'atmosfera, questo calore può essere diffuso in modo efficiente. Questa proprietà di dissipazione del calore riduce la dissolvenza del freno, che è il fenomeno in cui le prestazioni di frenata sono influenzate dal calore.
Un altro vantaggio dei freni a disco è la loro resistenza alla dissolvenza dell'acqua, che si verifica quando l'acqua sui freni riduce notevolmente la forza frenante. Quando il veicolo è in movimento, il rotore gira ad alta velocità e questo movimento rotatorio scarica l'acqua dai rotori stessi, determinando una forza frenante stabile.
I freni a disco sono generalmente utilizzati nelle autovetture, ma grazie alle loro prestazioni stabili a velocità più elevate e alla resistenza alla dissolvenza dei freni, si stanno gradualmente diffondendo nel segmento dei veicoli commerciali, dove i freni a tamburo sono stati tradizionalmente scelti per la loro maggiore durata.
C'è una domanda crescente da parte dei clienti per una maggiore durata e una qualità superiore e Akebono si impegna a soddisfarli attraverso l'ulteriore sviluppo dell'affidabilità del freno a disco. Esistono due tipi di freni a disco.
Il "freno a disco di tipo a pistoni contrapposti" ha pistoni su entrambi i lati del rotore del disco, mentre il "freno a disco di tipo flottante" ha un pistone su un solo lato. I freni a disco a pinza flottante sono anche chiamati freni a disco a perno scorrevole.
Il disco del freno (o rotore) è la parte rotante del gruppo freno a disco di una ruota, contro la quale vengono applicate le pastiglie dei freni. Il materiale è tipicamente ferro grigio, una forma di ghisa. Il design dei dischi varia leggermente.
Alcuni sono semplicemente solidi, ma altri sono scavati con alette o palette che uniscono le due superfici di contatto del disco (solitamente incluse come parte di un processo di colata). Il peso e la potenza del veicolo determinano la necessità di dischi ventilati. Il design del disco "ventilato" aiuta a dissipare il calore generato ed è comunemente usato sui dischi anteriori più caricati.
I dischi per motociclette, biciclette e molte auto spesso hanno fori o fessure tagliate attraverso il disco. Questo viene fatto per una migliore dissipazione del calore, per favorire la dispersione delle acque superficiali, per ridurre il rumore, per ridurre la massa o per la commercializzazione di cosmetici.
I dischi scanalati hanno canali poco profondi lavorati nel disco per aiutare a rimuovere polvere e gas. La scanalatura è il metodo preferito nella maggior parte degli ambienti di gara per rimuovere gas e acqua e per smaltare le pastiglie dei freni. Alcuni dischi sono sia forati che scanalati.
I dischi scanalati generalmente non vengono utilizzati sui veicoli standard perché consumano rapidamente le pastiglie dei freni; tuttavia, questa rimozione di materiale è vantaggiosa per i veicoli da corsa poiché mantiene le pastiglie morbide ed evita la vetrificazione delle loro superfici. Su strada, i dischi forati o scanalati hanno comunque un effetto positivo in condizioni di bagnato perché i fori o le scanalature impediscono la formazione di un velo d'acqua tra il disco e le pastiglie.
Il rotore del freno (disco) che ruota con la ruota, è bloccato da pastiglie (materiale di attrito) montate sulla pinza da entrambi i lati con la pressione del pistone(i) (meccanismo di pressione) e rallenta la rotazione del disco, rallentando e fermare il veicolo.
I freni a disco sono simili ai freni di una bicicletta. Quando viene applicata pressione sulla leva, questa tira una corda di metallo che stringe insieme le due pinze causando attrito tra i cuscinetti in gomma e il cerchio metallico del pneumatico. L'attrito tra le pastiglie e il disco rallenta l'auto e il disco diventa molto caldo.
Quando il conducente preme il pedale del freno, la potenza viene amplificata dal servofreno (sistema servo) e trasformata in pressione idraulica (pressione olio) dal cilindro principale. La pressione raggiunge i freni delle ruote tramite i tubi riempiti di olio dei freni (liquido dei freni).
La pressione erogata spinge i pistoni sui freni delle quattro ruote. I pistoni a loro volta premono le pastiglie dei freni, che sono materiale di attrito, contro i rotori dei freni che ruotano con le ruote. Le pastiglie bloccano i rotori da entrambi i lati e decelerano le ruote, rallentando e arrestando il veicolo.
I componenti principali di un freno a disco sono :
Il freno a disco è molto simile ai freni di una bicicletta. I freni della bicicletta hanno una pinza, che schiaccia le pastiglie dei freni contro la ruota. In un freno a disco, le pastiglie dei freni comprimono il rotore invece della ruota e la forza viene trasmessa idraulicamente invece che attraverso un cavo. L'attrito tra le pastiglie e il disco rallenta il disco.
Un'auto in movimento ha una certa quantità di energia cinetica e i freni devono rimuovere questa energia dall'auto per fermarla. Come fanno i freni a farlo? Ogni volta che fermi l'auto, i freni convertono l'energia cinetica in calore generato dall'attrito tra le pastiglie e il disco. La maggior parte dei freni a disco per auto è ventilata.
I freni a disco ventilati hanno una serie di palette, tra i due lati del disco, che pompano aria attraverso il disco per fornire raffreddamento.
In realtà ci sono diversi vantaggi molto importanti nell'utilizzo dei freni a disco:
