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Freno a tamburo di un'auto

Il freno a tamburo è costituito da un cilindro rotante (detto tamburo) solidale col sistema da frenare e da uno o più ceppi realizzati in materiale d'attrito atti ad esercitare una forza sul cilindro e che prendono il nome di ganasce.

Il ceppo può essere sia interno che esterno al rullo. Un esempio del tipo interno è quello delle automobili, un esempio del tipo esterno è quello dei carri.

Storia |

L'invenzione del freno a tamburo si fa risalire a Louis Renault nel 1902.

Comando e azionamento dei freni |

Freno a tamburo di una motocicletta smontato e che presenta una lieve alettatura sul tamburo e una presa d'aria, con azionamento a cavo

Lo stesso argomento in dettaglio: Freno § Comando e azionamento dei freni.

Il comando dei freni può essere:

• Leva


• Pedale

I freni possono essere azionati tramite vari sistemi:

• Idraulico


• Pneumatico


• Meccanico

Diversi schemi di funzionamento del freno a tamburo

Cilindretti idraulici per tamburi simplex

Il sistema di azionamento del freno può essere^[1]:

• 
  Simplex, i ceppi freno sono infulcrati da un lato e azionati da un unico sistema sul lato opposto.


• 
  Duplex, i ceppi freno hanno un fulcro e una camma o cilindro d'azionamento autonomi.


• 
  Uni-Servo, i ceppi freno sono collegati tra loro, uno dei due ceppi è infulcrato, mentre il secondo è azionato dal comando d'azionamento


• 
  Duo Servo, i ceppi freno sono collegati tra loro e sono azionati entrambi dal comando d'azionamento.


• 
  Duo-Duplex, i ceppi freno sono azionati da entrambi i lati dal comando d'azionamento.

Tamburo e piatto |

Freno a tamburo fisso di una bicicletta

Il freno a tamburo può essere vincolato al telaio in vari modi:

• 
  Fisso; questo è il sistema più comune, caratterizzato da un bloccaggio del freno con l'elemento che lo sorregge


• 
  Oscillante; caratterizzato dall'uso di un braccio, che assieme alla sospensione crea una struttura snodata, che modifica l'azione del freno durante i trasferimenti di carico.

Il tamburo può essere caratterizzato da alcune soluzioni per migliorarne il raffreddamento:

• 
  Alettature disposte lungo il perimetro del tamburo parallele alla rotazione dello stesso o inclinate, come nel caso dell'Alfa Romeo Giulietta 750, permette un controllo delle temperature esterne del tamburo


• 
  Prese d'aria disposta sul piatto del tamburo, permette un migliore controllo delle temperature interne del tamburo e dei ceppi freno, inoltre permette una migliore pulizia interna favorendo l'espulsione della polvere creata durante l'azione frenante, soluzione utilizzata principalmente sulle motociclette, alcuni esempi sono la Triumph T25SS e la Triumph Daytona T100T degli anni '70.

Ceppi |

Ceppi infulcrati all'interno di un tamburo con un solo perno, in questo casi il materiale frenante è intagliato

I ceppi possono essere disposti:

• 
  Internamente disposizione più comune


• 
  Esternamente i ceppi invece che essere posti dentro al tamburo sono posti al suo esterno

Inoltre il ceppo può essere:

• 
  Infulcrato il ceppo è fissato da un lato su un perno che fa da fulcro e dall'altra parte viene azionato contro il tamburo
  
  
  
  • 
    monofulcro i ceppi vengono incernierati su un unico perno
  
  
  • 
    multifulcro ciascun ceppo ha il suo perno di rotazione
  
  
  
  


• 
  Flottante il ceppo è collegato tramite il suo centro al centro di una leva, la quale da un lato ruota su un fulcro e viene azionata dal lato opposto

Il materiale d'attrito può essere:

• 
  Uniforme la superficie del materiale di attrito è omogeneo e con soluzione di continuità


• 
  Intagliato la superficie del materiale d'attrito è caratterizzato da intagli o solchi inclinati^[2]
  

Calcolo del loro potere frenante |

Freno a tamburo di un treno, con ceppi esterni

L'azione frenante è calcolabile attraverso la forza di pressione esercitata perpendicolarmente alla superficie del rullo dal ceppo.

In particolare denominando F_n la forza normale esercitata sul cilindro si ha:

Fn=(hS)/(b+fa){displaystyle F_{n}=(hS)/(b+fa)}

dove: h rappresenta la distanza fra il centro di rotazione del ceppo e la sua estremità
S rappresenta la forza applicata all'estremità del ceppo
b rappresenta la distanza fra il centro di rotazione del ceppo ed il punto nel quale è applicata Fn
f rappresenta il coefficiente di attrito e dipende dai materiali di realizzazione del ceppo e del cilindro
a rappresenta la distanza fra il punto di rotazione del ceppo ed il punto di applicazione di Fn, proiettata sul piano perpendicolare a "b"

Adesso è banale ottenere Il momento resistente (M_r)

Mr=(fhrS)/(b+fa){displaystyle M_{r}=(fhrS)/(b+fa)}

Caratteristiche dinamiche |

Contrariamente a quello che si pensa, i freni a tamburo raggiungono livelli di decelerazione assai più elevata rispetto a quella raggiungibile da un impianto con pinze e dischi.

In particolare, l'efficacia frenante di un freno a tamburo, a parità di forza di chiusura, diametro del disco e coefficiente di attrito pastiglia-disco, vale dalle tre alle quattro volte quella di un freno a disco, a seconda che i ceppi siano "avvolgenti" o "svolgenti".

Inoltre tali impianti frenanti una volta diseccitati non generano attrito, cosa che si ha negli impianti a disco, dove nei primi istanti del disinnesco le pastiglie rimangono leggermente premute sul disco, dato che le pompe frenanti non hanno la capacità di richiamare i pistoncini della pinza frenante alla loro sede, quindi un minimo di pressione rimane sulle pastiglie che rimangono premute sul disco, anche se per poco tempo.

Utilizzo |

ceppi freno che integrano la leva del freno a mano

L'uso di questo sistema sta via via scomparendo a causa delle enormi temperature che il complesso frenante raggiunge, portandolo facilmente a un fenomeno di dissolvenza o come viene chiamato più frequentemente in inglese fade o fading. Tale fenomeno porta a una diminuzione della forza frenante e può arrivare anche a deformare l'impianto frenante. Non esistendo un adeguato sistema di raffreddamento del tamburo, i sistemi a disco risultano assai più efficienti nelle condizioni di stress. È questo il motivo per cui i freni a tamburo vengono montati in genere solo sulle ruote posteriori, cioè quelle che lavorano meno in frenata, oltre a permettere un'integrazione più semplice del freno a mano.

Note |

Voci correlate |

• Freno a disco

Altri progetti |

• 
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