ALLUNGAMENTO DELLA LEVA FRENO A CALDO
In condizioni di sollecitazione termo-meccanica gravosa (uso sportivo o track-day), uno dei fenomeni patologici più frequenti a carico dell’impianto frenante è il prolungamento della corsa a vuoto della leva freno (comunemente definito “allungamento a caldo”). Se un contenuto incremento della corsa è fisiologico per via dei gradienti termici e delle dilatazioni, una perdita progressiva di fermezza dell’azionamento indica un’anomalia funzionale.
Di seguito si analizza l’eziologia del fenomeno in relazione ai singoli componenti del circuito oleodinamico e frenante.
- Pompa Freno
La pompa freno è generalmente esente da responsabilità relative alle derive termiche. Il calore generato per attrito all’interfaccia disco-pastiglia viene dissipato lungo il circuito e non si propaga fino alla pompa. Eventuali malfunzionamenti dell’unità pompante (es. trafilamento dei gommini di tenuta o usura dei pistoni) si manifestano in modo isotermico, indipendentemente dalla temperatura di esercizio.
- Fluido Freni (Fenomeno del Vapor Lock)
Il fluido idraulico deve garantire un’elevata incomprimibilità per trasferire inalterata la pressione di esercizio dal cilindro maestro alle pinze. I fattori critici legati al fluido sono:
- Igroscopicità e decadimento delle prestazioni: I fluidi a base glicolica (DOT 3, DOT 4, DOT 5.1) assorbono l’umidità atmosferica nel tempo, riducendo drastica mente il punto di ebollizione (passaggio dal Dry Boiling Point al Wet Boiling Point).
- Insorgenza di Vapor Lock: Il raggiungimento della temperatura di ebollizione locale causa la vaporizzazione del fluido. Essendo la fase gassosa altamente comprimibile, il lavoro della pompa viene assorbito dalla compressione delle bolle di vapore anziché dall’avanzamento dei pistoni, provocando la cedevolezza e l’allungamento della leva.
- Incompatibilità chimica: È tassativo non impiegare fluidi a base siliconica (DOT 5) in impianti progettati per basi glicoliche, onde evitare il deterioramento delle guarnizioni di tenuta (elastomeri).
- Tubazioni Idrauliche (Resistenza alla Pressione ed Espansione Volumetrica)
La stabilità della risposta del sistema dipende dal modulo di elasticità trasversale della tubazione:
- Tubi in gomma (OEM): Presentano un elevato coefficiente di espansione volumetrica sotto pressione; l’invecchiamento e il calore ne accentuano l’elasticità radiale (effetto polmone).
- Tubi in treccia con anima in Poliammide (Nylon): Il termoplastico interno riduce il proprio modulo igrotermico ad alte temperature, cedendo sotto il picco di pressione idraulica.
- Tubi in treccia metallica con anima in PTFE (Teflon): Costituiscono lo standard tecnico ottimale. Garantiscono un’espansione volumetrica quasi nulla e un’eccellente stabilità termica entro il range operativo.
- Materiale d’Attrito e Fenomeno del Fading
Le mescole per pastiglie freno sono formulate per intervalli di temperatura ottimale (Optimum Operating Temperature):
- Le pastiglie ad uso stradale mostrano un elevato coefficiente d’attrito () a freddo, ma vanno in fading termico (decadimento del ) al superamento dei valori soglia.
- L’insorgenza del fading costringe l’operatore ad esercitare un maggior carico idraulico sulla leva per ottenere la medesima coppia frenante. Questo surriscalda ulteriormente il circuito, innescando un circolo vizioso che accelera il degradamento del fluido e la dilatazione dei componenti.
- Dischi Freno (Massa Termica e Planarità)
I dischi rappresentano il volano termico dell’impianto:
- Spessore minimo (Th. – Minimum Thickness): Un disco usurato prossimo al valore di Th. possiede una massa ridotta, diminuendo la capacità termica complessiva. Ciò causa picchi di temperatura localizzati ed improvvisi.
- Deformazione e Sfarfallamento (Run-out dinamico): Le distorsioni termo-meccaniche indotte da sollecitazioni gravose generano un’oscillazione assiale del disco. Questo movimento spinge indietro i pistoni della pinza (knock-back), allontanando le pastiglie e richiedendo una prima corsa a vuoto maggiorata per ripristinare il contatto al momento della frenata successiva.
