I segreti dell'impianto frenante: i dischi

di Andrea Danese, Andrea Fondrini, Gabriele Sciamè e Cesare Sigurani - Polimi Motorcyle Factory

Come funziona e da quali componenti è costituito il sistema frenante delle nostre moto? Meglio una pinza assiale o una radiale? Un disco fisso o flottante? E perché? Vi spieghiamo, pezzo per pezzo, l'impianto cui affidiamo la nostra sicurezza ad ogni staccata. Dopo avervi parlato delle pompe, del liquido e delle pinze, oggi vi parliamo dei dischi.

Il disco rappresenta un componente di basilare importanza per garantire la potenza e l’efficienza di un impianto frenante. Con gli anni questi elementi si sono evoluti moltissimo nella forma, nelle dimensioni e nei materiali con l’unico obiettivo di migliorare le performance in qualsiasi tipo di utilizzo, soprattutto in condizioni estreme. Il compito del disco all'interno del sistema è quello di trasmettere la coppia frenante, resistendo al contempo ad elevati stress termo-meccanici e disperdendo molto velocemente il calore. Il disco si compone di due parti ben distinte con due scopi altrettanto chiari: la pista frenante e la campana. La prima garantisce l’accoppiamento con la pastiglia e quindi produce coppia frenante durante l’azionamento del sistema idraulico, la seconda invece garantisce l’accoppiamento tra la ruota e la pista frenante. La pista frenante è quasi sempre realizzata in acciaio inox, materiale che garantisce una stabilità delle prestazioni al crescere della temperatura e non arrugginisce andando a soddisfare anche il fattore estetico sempre ricercato sulle motociclette. L’aspetto di un disco viene determinato dal disegno del profilo (tondo o “a margherita”) e dal tipo di foratura, in taluni casi sostituita dalla baffatura. Fori o baffi non sono però determinati dal gusto del produttore, ma da attenti studi termodinamici per consentire il massimo scambio termico e per aiutare a rimuovere il materiale d’attrito consumato dalle pastiglie, andando così ad evitare la vetrificazione delle stesse. Un altro beneficio che si ottiene da questo tipo di lavorazione è la miglior evacuazione dell'acqua in situazioni di pioggia e vapori prodotti dalle pastiglie. Il rapporto tra numero e dimensione di fori e area della pista frenante è di fondamentale importanza: l’impiego di eccessive forature crea un effetto controproducente come il brusco avvio della frenata, ma con scarso mordente in seguito. I dischi possono inoltre non avere una forma circolare, ma presentare un profilo della pista frenante intagliato o ondulato. Il bordo, nel secondo caso, lavora allo stesso modo delle baffature e dei fori andando a pulire le pastiglie e aumentando gli spigoli d’attacco pastiglia/disco. Utilizzati soprattutto in applicazioni off-road stanno prendendo piede anche nel mondo stradale “hyperperformance”. L'altro elemento strutturale del disco freno è la campana. Il collegamento tra campana e pista frenante va a determinare la nomenclatura del disco freno come fisso o flottante. Il disco fisso è caratterizzato da una campana che non è libera di muoversi rispetto alla pista e solitamente il disco è composto da un unico pezzo di acciaio che ricopre entrambe le funzioni sopracitate. Questi dischi vengono utilizzati sulle motociclette di basso costo, dove non sono necessarie grandi prestazioni nemmeno all’anteriore e su applicazioni alla ruota posteriore dove non si necessita di grande potenza frenante (o le temperature rimangono contenute) e la massa del disco non è eccessiva benché sia interamente in acciaio. Il disco flottante, invece, che ad oggi è presente su qualsiasi motocicletta ad alte prestazioni e sulla gran parte degli impianti frenanti anteriori del parco moto esistente al mondo, è caratterizzato dalla presenza di una campana che permette il movimento assiale e in alcuni casi anche radiale della pista frenante. La frenata causa un surriscaldamento della pista frenante, che va a dilatarsi. Grazie a questo tipo di connessione flottante, la pista, quando si scalda, non presenta sforzi dovuti a vincoli di forma al suo interno e riesce ad "autoallinearsi" con le pastiglie, prevenendo così il presentarsi di ondulazioni e ovalizzazioni che si ripercuotono sul pilota come una sensazione di vibrazione o ondeggiamenti durante la frenata. A temperatura ambiente, piccoli movimenti relativi tra disco e campana sono del tutto normali, ma andranno a compensarsi una volta che il disco raggiungerà la temperatura ottimale di esercizio.