Pinza freno

La pinza freno è l'insieme di componenti che sorreggono le pastiglie freno e delle componenti che le muovono (pistoncini o cilindretti). I cilindretti sono costruiti generalmente in alluminio o acciaio cromato

Tipo di pinza 

Pinza flottante in rilascio

Pinza flottante all'inizio della pinzata

Pinza flottante pinzata

Ci sono due tipi di pinza freno:

• flottante, una pinza freno flottante grazie a un sistema di slittamento laterale, ha libertà di movimento rispetto al disco freno (che è del tipo fisso). Il cilindretto da un lato del disco freno spinge una pastiglia verso il disco, quando avviene il contatto esso comincia a tirare la pinza rendendo possibile anche il contatto della pastiglia dal lato opposto del disco.
• fissa, una pinza freno fissa non ha nessun movimento, mentre il disco freno può essere fisso (sistemi economici) o flottante. Utilizza uno o più coppie di cilindretti che schiacciano le pastiglie freno verso il disco su entrambe le facce dello stesso, è più complessa e più costosa del tipo flottante.

Struttura della pinza 

La parte esterna e di supporto dei pistoni della pinza può essere creata con diverse strutture, il che ne conferiscono diverse caratteristiche:

• A blocchi generalmente si trattano di due pezzi tenuti assieme da due o più viti il che ne permette una facile revisione, un costo di produzione e riparazione più basso
• Monoblocco caratterizzata da un unico elemento di supporto dei pistoni, generalmente questa struttura è tipica delle pinze flottanti, le quali grazie a questa caratteristica sono più rigide delle corrispettive pinze fisse, senza perdere l'economicità e la facilità di revisione, mentre con l'adozione di questa tipologia costruttiva anche per le pinze fisse, si è perso per queste ultime la facilità di revisione, con l'aumento dei costi produttivi, guadagnando la rigidità tipica delle pinze flottanti.

Inoltre a seconda del diverso tipo di collegamento che si può avere da un lato all'altro della pinza si ha anche la denominazione:

• Monoponte o singol bridge struttura tipica delle maggior parte delle pinze flottanti, dove il ponte di collegamento scorre lungo tutta la lunghezza della pinza
• Biponte o double bridge, struttura tipica della maggior parte delle pinze fisse del tipo a blocchi, dove le due parti della pinza vengono collegate tra di loro tramite ponti laterali
• triponte o triple bridge, struttura adottata da alcune pinze fisse monoblocco, dove oltre ai ponti laterali, si ha anche un ponte centrale

Collegamento pinza 

Le pinze per poter aver un'azione sul disco devono essere fissate a qualcosa, ed esistono vari metodi a seconda della tipologia di mezzo:

Autoveicoli e camion

Per i mezzi a quattro o più ruote la pinza può essere collegata nei seguenti modi:

• Piastra del mozzo, la pinza è collegata alla piastra che fa da mozzo alla ruota
• Piastra snodata, la pinza è fissata a una piastra che è vincolata a ruotare sull'asse del mozzo della ruota e tenuta in posizione da una leva, questo sistema permette un'autoregolazione dell'impianto durante i trasferimenti di peso e conseguenti variazioni d'assetto.

Motocicli e biciclette 

Per i mezzi a due ruote la pinza può essere collegata nei seguenti modi:

• Al fodero delle forcelle, tale collegamento hanno innumerevoli vantaggi; è il sistema più rigido, più leggero, meno costoso e più affidabile di tutti, per questo motivo è stato usato abbondantemente. L'inconveniente è che tale collegamento si può effettuare solo sulle forcelle telescopiche e non rovesciate, perché in quest'ultimo caso non si riuscirebbe ad avere pinza e pista frenante allineati.
• Radiale, questa tipologia di collegamento viene sempre utilizzato sulle forcelle a steli rovesciati, tale collegamento ha permesso di migliorare la rigidità e ridurre il peso dell'aggancio al piedino della forcella, ma quest'aggancio è generalmente più costoso e si rende migliore rispetto all'aggancio tramite asta solo in condizioni molto gravose per i freni, come nelle competizioni, anche se nel 2007 molte case hanno fatto vanto di tale sistema, applicandolo anche sui ciclomotori, questo sistema rispetto ai altri permette un facile e veloce adeguamento dell'attacco pinza per dischi di dimensioni maggiori, tramite l'uso di semplici spessori.
• Tramite asta, questo collegamento viene utilizzato con le forcelle a steli rovesciati, utilizza un'asta che partendo dal piedino della forcella posiziona la pinza freno all'altezza desiderata, questo sistema ha il vantaggio di permette una maggiore flessibilità di sostituzione delle forcelle, infatti non serve avere un fodero specifico per quella pinza frenante, ma è sufficiente rispettare il diametro del fodero, anche se tale sistema perde in qualità meccaniche rispetto al sistema tradizionale.
• Piastra oscillante, la pinza è fissata a una piastra che è vincolata a ruotare sull'asse del mozzo della ruota e tenuta in posizione da una leva che crea un quadrilatero snodato con il forcellone o un triangolo flessibile con la forcella, questo sistema è generalmente utilizzato sull'impianto posteriore e permette un'autoregolazione dell'impianto durante i trasferimenti di peso e conseguenti variazioni d'assetto.
• Piastra fissa, questo sistema è molto utilizzato per il sistema posteriore e la pinza è fissata a una piastra che è vincolata al forcellone.

Pistoncini e Cilindretti 

Il più diffuso sistema di pinza freno comprende un singolo pistoncino (generalmente in alluminio o acciaio cromato) attivato idraulicamente che si muove all'interno di un cilindretto. Il numero di pistoncini può aumentare a seconda delle necessità frenanti richieste dal progetto, fino a normalmente un massimo di 8. Le auto moderne hanno il circuito idraulico dei freni (che muove i pistoncini) sdoppiato per ragioni di sicurezza.

Misure 

Le misure dei pistoncini sono:

• Diametro maggiore è il diametro del pistoncino e maggiore sarà la quantità di liquido necessaria per il suo spostamento, inoltre maggiore è la sua misura e maggiore sarà la forza che potrà trasmettere alla pastiglia, ma come contro richiederà una maggiore corsa del comando del freno, oppure una modificazione del rapporto delle leve tra la pompa freno e il comando del freno o un aumento del suo diametro (in questi ultimi due casi si avrà anche un aumento della resistenza al comando del freno).
• Lunghezza questa misura dipende dalla tipologia di pinza freno e dai organi di consumo con cui deve lavorare

Disposizione 

La loro disposizione può essere di due tipi:

• Laterali, questi pistoncini sono disposti solo da un lato della pinza, questo tipo di disposizione viene utilizzato sulle pinze flottanti e per ridurre la possibilità di grippare i pistoncini, il numero dei pistoncini in questo caso è la metà di una pinza con pistoncini contrapposti, ma l'effetto sulla frenata rimane il medesimo, perché oltre ai pistoncini c'è l'effetto dato dalla pinza dall'altra parte del disco e che contribuisce con una forza pari a quella dei pistoncini, questo perché la pinza essendo flottante non permette di fare pressione e usurare la pastiglia spinta dai pistoncini finché anche la pastiglia alloggiata sulla pinza non va a contatto con il disco.
• Contrapposti, questi pistoncini sono disposti a entrambi i lati della pinza, uno di fronte l'altro, questo tipo di disposizione viene utilizzato sulle pinze fisse.

Tipologia

Questi pistoncini possono essere:

• Uguali, questa tipologia, permette d'avere sempre una pressione costante lungo tutta la superficie delle pastiglie sul disco, garantendo un'usura omogenea, ma limita la gradualità della frenata.
• A diametro differenziato, questa tipologia ha come caratteristica una coppia di pistoni di diametro diverso. Il pistoncino più piccolo permette d'avere un'azione più graduale e modulare dell'azione frenante, venendo azionato più velocemente perché richiede meno liquido per lo spostamento, facendo aderire prima la propria porzione della pastiglia, permettendo un inizio più dolce della frenata, andando a ridurre la forza sul comando del freno, il pistoncino più piccolo si ritrae più rapidamente, riducendo più gradualmente l'azione frenante, come contro porta ad avere un'usura non omogenea della pastiglia, in quanto oltre ai transitori e modulazioni della frenata, quando tutti i pistoncini sono in pressione, trasferisce minore forza sulla pastiglia.
  Questo tipo di soluzione sta progressivamente andando in disuso nel settore motociclistico proprio nelle applicazioni più sportive dove si era imposto, si è infatti appurato che spingere la pastiglia con due o più pistoncini, per quanto differenziati, non produceva gli effetti di potenza frenante e di uniformità di usura generato invece dall'azione di più pastiglie spinte ognuna da un pistoncino. Questo sistema ha anche il vantaggio di avere più bordi di attacco della pastiglia a tutto vantaggio della potenza frenante e impianti a 4 pistoncini e 4 pastiglie sono ormai la prassi su tutte le motociclette più performanti.