Freno a tamburo

Freno a tamburo di un'auto

Freno a tamburo di una motocicletta smontato

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 delle ruote dei carri.

Storia

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

Comando e azionamento dei freni

Il comando dei freni può essere:

• Leva
• Pedale

I freni possono essere azionati tramite vari sistemi:

• Idraulico
• Pneumatico
• Meccanico

Fissaggio

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.

Ceppi

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
• 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

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 Fn la forza normale esercitata sul cilindro si ha:

$Fn=(hS)/(b+fa)$

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 frenante (Mf)

$Mf=(fhrS)/(b+fa)$

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.

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.

Attualmente

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.

Voci correlate

• Freno a disco

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