Freni sportivi: Tutti i numeri delle frenate

di Massimo Clarke

I parametri di funzionamento e le prestazioni dei freni delle moto di serie e da competizione, MotoGP e Superbike

di Massimo Clarke

23 novembre 2018

Tutti sanno che durante l’uso i freni si scaldano, dato che convertono l’energia di movimento in calore.

Forse però non a tutti è chiaro quanto siano grandi le potenze in gioco, a quali temperature arrivino i dischi e che decelerazioni vengano raggiunte.
Per dare un’idea della situazione, niente di meglio che riportare una serie di parametri significativi e confrontare mediante alcuni valori numerici ciò che accade nelle Superbike, nelle MotoGP e, a titolo indicativo, nelle vetture di Formula Uno.
Occorre ricordare che le superbike sono molto vicine alle moto di serie di prestazioni più elevate, ovvero alle 1000 supersportive a quattro cilindri, mentre le MotoGP se ne distaccano per l’impiego di dischi e pastiglie in carbonio e di pinze monoblocco.
In quanto alle monoposto di Formula Uno, nel considerare i valori qui riportati occorre tenere presente che i dischi (in carbonio) hanno dimensionamenti molto diversi da quelli adottati in campo moto (basta pensare allo spessore: ben 32 mm contro 8 mm) e sono autoventilanti.

Inoltre ci sono quattro punti di appoggio al suolo, con impronte a terra di considerevoli dimensioni (le moto ne hanno due soltanto, con impronte di estensione molto ridotta). Il carico statico gravante su ogni ruota è maggiore e poi c’è l’apporto dell’aerodinamica.
E il trasferimento di carico in frenata è limitato, dati il notevole interasse e la ridotta distanza dal suolo del baricentro. Infine è anche interessante osservare che non c’è un servofreno (a differenza di quanto accade nelle auto di serie) e che il comando è a pedale e non a leva piazzata sul manubrio, cosa che consente al pilota di esercitare uno sforzo molto elevato.

Per le MotoGP la Brembo produce dischi in carbonio del diametro di 340 mm e dello spessore di 8 mm, che vengono abbinati a pinze monoblocco ricavate dal pieno

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Nulla meglio dei numeri mostra come stanno le cose, ed ecco pertanto quelli più significativi.
Date le straordinarie sollecitazioni termiche che i freni devono sopportare, cominciamo con le temperature. Nelle moto del mondiale Superbike i valori più elevati che i dischi possono raggiungere sono all’incirca di 600 – 610 °C; qualche anno fa si arrivava attorno a 560 °C.
Per i dischi in carbonio delle MotoGP le cose stanno diversamente: il range di funzionamento infatti va da 200 a ben 800 °C. Per le pastiglie i valori massimi sono dell’ordine di 400 °C nelle superbike e di 800 nelle MotoGP.
In quanto alle pinze, le massime temperature possono raggiungere all’incirca i 180 °C, con picchi addirittura prossimi a 200 °C, nelle superbike, mentre nelle sportive stradali in genere si può arrivare dalle parti dei 120 °C, e solo in casi eccezionali, ovvero nell’impiego più esasperato, ci si può avvicinare a 150 °C.

Nelle MotoGP lo sforzo raggiunge valori massimi dell’ordine di soli 6-7 kg, sufficienti ad assicurare decelerazioni che possono anche essere di circa 1,6 g

Tra lo sforzo alla leva e la pressione nel circuito idraulico, e quindi la forza con la quale le pastiglie serrano il disco, c’è un rapporto diretto.
Nelle MotoGP lo sforzo raggiunge valori massimi dell’ordine di soli 6-7 kg, sufficienti ad assicurare decelerazioni che possono anche essere di circa 1,6 g (nei modelli di serie si arriva dalle parti di 1,2-1,3 g, e nelle superbike a circa 1,5 g): a Portimão c’è una staccatona durante la quale la velocità passa da 305 a 119 km/h in 3,9 secondi, con una decelerazione che è appunto di 1,5 g.

Ben diversi sono i valori in gioco per le monoposto di Formula Uno. Nella frenata più impegnativa del circuito di Singapore, sul pedale agisce una forza di 141 kg e la decelerazione raggiunge i 4,8 g. E' bene tener presente che alla forza esercitata dal pilota si somma, andando a scaricarsi sul pedale, il “peso” della gamba dovuto alla forte decelerazione. Ad Austin a un certo punto si passa da 320 a 87 km/h in 2,99 secondi con una decelerazione di 4,7 g.
In questa staccata la potenza frenante in gioco è di ben 2.600 cv, un valore di oltre due volte e mezzo superiore alla cavalleria erogata dalla power unit…. Nelle moto da competizione il rapporto tra la potenza frenante e quella prodotta dal motore è più o meno analogo.

In quanto alla pressione nel circuito idraulico di comando dei freni, mentre nelle superbike oggi si raggiungono valori massimi di 12 – 15 bar (alcuni anni fa si arrivava a 8-12), nelle F1 si va ben oltre. Con forze al pedale dell’ordine dei 150 kg si va dalle parti di 75 bar, e non si tratta dei valori più alti che vengono raggiunti nel corso della stagione…