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impianto frenante nel kart

L’impianto frenante che troviamo montato nei kart, è del tipo a disco, nel quale cioè la ruota viene rallentata mediante l’applicazione di una coppia...

L’impianto frenante che troviamo montato nei kart, è del tipo a disco, nel quale cioè la ruota viene rallentata mediante l’applicazione di una coppia di frenatura attraverso l’azione di una o più coppie di pastiglie, che agiscono su un disco solidale alla ruota e, per attrito, ne provocano il rallentamento. A seconda della categoria di utilizzo, diversi sono i tipi di impianto frenante impiegati nel karting. In particolare, nella categoria 100cc, si utilizza un solo disco montato sull’assale posteriore, mentre nella categoria 125cc si utilizzano freni su ambedue le ruote anteriori. La differente configurazione è dovuta essenzialmente alla diversa entità delle potenze motore in gioco nei due casi, e quindi alle differenti velocità raggiunte. Nel caso dei 100 cc infatti, le velocità raggiunte sono modeste, e si vuole che il freno sia modulabile e di azione non troppo intensa (in modo da non “inchiodare” il veicolo sulla pista), mentre nel caso dei 125 cc, le velocità più elevate impongono una maggiore incisività dell’azione frenante. L’impianto si compone essenzialmente di tre componenti, ovverosia i dischi, le pinze, le pastiglie, più i sistemi di azionamento idraulico (e quindi pedale, tiranterie, pompa freno e collegamenti vari idraulici). I dischi, normalmente prodotti nelle misure 200mm (per il posteriore) e 125mm (per gli anteriori) sono prodotti in acciaio speciale al carbonio e cromo, e vengono prodotti forati e autoventilanti, per migliorare la dissipazione del calore. Questo aspetto è infatti di cruciale importanza nel funzionamento dell’impianto frenante. Abbiamo infatti potenze frenanti dell’ordine di 60-100 cv, che vanno a trasformare l’energia cinetica posseduta dal mezzo in calore, che deve essere smaltito per convezione con l’aria che circonda i dischi. La dissipazione può essere notevolmente migliorata forando i dischi (il che migliora inoltre l’azione di frenatura, raschiando la pastiglia ed aumentando quindi il coefficiente di attrito tra questa e il disco) ed implementando, anziché un solo disco, due dischi paralleli all’interno dei quali vengono sagomati dei canali, che migliorano l’azione di ventilazione (dischi “ventilati”). E’ molto importante che il calore venga smaltito in maniera efficiente. Uno smaltimento non opportuno del calore produce infatti la vetrificazione delle pastiglie, fenomeno per il quale si ha la modifica permanente della superficie d’attrito, con crollo del coefficiente di attrito e dell’azione frenante. Uno smaltimento non opportuno del calore fa si inoltre che questo si trasmetta per conduzione ai pompanti della pinza, e da questi al fluido frenante, che potrebbe raggiungere la temperatura di ebollizione, rendendo quindi inservibile l’intero sistema. La presenza di forature sulla superficie del disco migliora inoltre l’evacuazione dell’acqua da questo, migliorando il comportamento dei freni su strada bagnata. I dischi vengono prodotti a partire dalle lamiere, mediante taglio laser, che consente un grado di finitura eccellente. Successivamente questi vengono sottoposti a trattamenti termici (tempra) per migliorarne il comportamento meccanico e quindi avviati alle lavorazioni meccaniche di rettifica, fresatura e tornitura. Per quanto riguarda le pastiglie, queste sono costruite in carbon-kevlar, un materiale composito ignifugo e termicamente stabile, costituito da una matrice a base di carbonio (che fornisce attrito), all’interno della quale sono annegate le fibre di kevlar (che forniscono compattezza e solidità alla pastiglia). Il processo di produzione è il seguente. Le fibre vengono dapprima disposte in uno stampo e compresse insieme. Successivamente il tutto viene introdotto in una fornace e portato alla temperatura di 1000 °C. A questo punto, un gas viene introdotto nella fornace, e questo deposita carbonio sulle fibre. Dopo circa 500-800 ore il materiale è completamente denso e compatto, e viene quindi lavorato per portarlo alle dimensioni richieste. Da ultimo esaminiamo la pinza freno. Questa può essere di due tipi, flottante e fissa, a seconda che abbia o meno movimento relativo rispetto al disco freno. In una pinza flottante, un cilindretto dal lato del disco spinge una pastiglia contro di questo e, quando avviene il contatto, questo comincia a tirare la pinza, facendo si che si abbia il contatto anche sull’altro lato. In una pinza fissa invece non si ha movimento di questa rispetto al disco, e l’azione frenante è ottenuta mediante l’azione di una o più coppie di cilindretti che schiacciano le pastiglie freno su entrambi i lati del disco. La pinza, così come anche il portadisco, vengono realizzati in alluminio anodizzato, a partire dal pieno mediante operazioni meccaniche per asportazione di truciolo.

Ing. Fabio Renzi
TVK Project s.r.l.
Motorsport software and consulting
Via Ignazio Guidi, 44
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