Freni a tamburo: funzionamento, vantaggi e manutenzione

Secondo il Dizionario dell’auto di Quattroruote, “i freni hanno il comito di ridurre, più o meno gradualmente la velocità della vettura e di tenerla ferma durante la sosta. Possono essere a disco, a tamburo o misti, a disco all’avantreno e a tamburo al retrotreno”.

I freni a tamburo sono uno dei due tipi di sistema frenante utilizzato nelle automobili attualmente in circolazione. Sono stati inventati nel 1902 e, perfezionati nei materiali e nella tecnica costruttiva nel corso del tempo, sono utilizzati ancora oggi al retrotreno di alcuni modelli dei segmenti inferiori (citycar e utilitarie), anche se ormai sono stati quasi del tutto soppiantati dai più efficienti freni a disco.

I freni a tamburo sono composti da un cilindro rotante chiuso, il cosiddetto tamburo, collegato alla ruota, e da una serie di ganasce fisse al suo interno che, opportunamente spinte contro il tamburo, creano l’attrito in grado di rallentare il movimento del tamburo e, quindi, della ruota.

1. Tamburo 

   È un cilindro metallico – in genere di ghisa o di acciaio - montato sull'asse della ruota che ruota insieme alla ruota stessa. La superficie interna del tamburo è quella su cui avviene l'attrito con le ganasce.

2. Ganasce 

   Sono pezzi metallici - in genere due – ricurvi e rivestiti, nella parte convessa, quella rivolta verso la superficie interna del tamburo, di uno specifico materiale frenante (composito, ceramico o in lega di metalli leggeri). Quando il conducente preme il pedale del freno (o tira la leva del freno di stazionamento), un sistema idraulico (o meccanico nel caso del freno di stazionamento) spinge le ganasce contro la superficie interna del tamburo creando l’attrito che rallenta la rotazione della ruota o che la tiene bloccata quando l’auto è in sosta o è ferma.

3. Molle 

   Alla parte concava delle ganasce sono invece collegate le cosiddette molle di ritorno, molle di acciaio che hanno la funzione di mantenere le ganasce nella posizione di riposo e poi di riportarle nella posizione iniziale quando il freno viene rilasciato.

4. Pistoni 

   Sono il componente terminale del circuito idraulico del freno; quando il pedale del freno viene premuto dal conducente, l’olio del circuito frenante è spinto verso i pistoni, che a sua volta spingono le ganasce contro il tamburo.

Quando il conducente attiva il pedale del freno, l’olio presente all’interno del circuito dell’impianto frenante viene spinto verso i pistoni, che a loro volta spingono le ganasce contro la superficie interna del tamburo rotante. Il contatto tra il materiale frenante di cui è rivestita la superficie convessa della ganascia e la superficie interna del tamburo in rotazione produce attrito, rallentando la velocità di rotazione del tamburo e, quindi, della ruota fissata a esso. All’aumentare della pressione sul pedale del freno cresce la pressione che i pistoni esercitano sulle ganasce e, quindi, aumenta l’attrito tra esse e il tamburo. Ciò determina un incremento della decelerazione della ruota. In situazioni estreme, la pressione può arrivare a bloccare la rotazione del tamburo e, quindi della ruota.

I freni, insieme agli pneumatici e alle sospensioni, sono gli elementi che più influenzano la sicurezza della marcia di un’auto. I freni, in particolare, possono fare la differenza tra un incidente e un incidente evitato. La loro efficienza e, quindi, la loro manutenzione, è dunque particolarmente importante. Siccome, però, il consumo del materiale frenante non dipende dalla percorrenza o dal tempo ma solo dal reale utilizzo del freno e dalle modalità di utilizzo, la sostituzione delle ganasce non è prestabilita dal costruttore (anche perché non tutte le ganasce sono uguali in termini di composizione, e quindi di durata, del materiale di attrito.

Ciò che il costruttore raccomanda, però, è una verifica dell’efficienza dei freni in occasione di ogni tagliando, ossia con una frequenza almeno annuale o inferiore in presenza di percorrenze superiori a quelle indicate dalla Casa. La verifica consiste in una ispezione visiva sia del tamburo sia delle ganasce, che vanno sostituite quando il materiale di consumo che le riveste nella parte convessa è prossimo al minimo. La manutenzione dei freni a tamburo prevede anche l’eventuale regolazione delle ganasce, la lubrificazione delle parti mobili e, ovviamente, la verifica del circuito idraulico del freno.

Alcuni segnali indicano la necessità di un intervento di manutenzione:

• irregolarità della frenata, che può essere determinata da un’usura irregolare delle ganasce;
• fischi o rumori stridenti provenienti dalla parte posteriore dell’auto in occasione di una frenata;
• perdita di olio dal tamburo.

Vantaggi:

• costo: i freni a tamburo sono generalmente meno costosi da produrre e installare.
• spazio: occupano meno spazio rispetto ai freni a disco di prestazioni equivalenti.
• prestazioni: offrono buone prestazioni a basse velocità e in condizioni secche.

Svantaggi:

• riscaldamento: tendono a surriscaldarsi più facilmente, riducendo l'efficacia frenante in situazioni di frenata prolungata.
• usura: le ganasce e il tamburo possono usurarsi più rapidamente rispetto ai dischi e alle pastiglie.
• prestazioni: sono meno efficienti ad alte velocità e in condizioni umide.

Come accennato all’inizio, i freni a tamburo sono stati quasi completamente sostituiti dai freni a disco. Nei modelli di auto attualmente in vendita, solo alcune citycar e utilitarie sono ancora dotate di freni a tamburo e solo sulle ruote posteriori, dove la maggiore efficacia dei freni a disco, indispensabile all’anteriore, può non essere necessaria avendo il freno posteriore una funzione prevalentemente stabilizzatrice.

I freni a disco sono molto più efficienti ed efficaci, offrono una migliore dissipazione del calore generato dall’attrito del materiale frenante, migliori prestazioni nella frenata a parità di velocità, in particolare durante le frenate ripetute o in situazioni di alta velocità, e sono meno soggetti dei freni a tamburo alla perdita di efficienza legata alla presenza di acqua e fango sulla strada.

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