Tecnologia dei rotori: Come scegliere i freni a disco giusti per le tue esigenze (e il tuo budget)

I rotori o i freni a disco non sono la parte più sexy di un’auto, ma se hai abbastanza giorni di pista sotto la cintura allora probabilmente hai imparato a tue spese che non tutti i rotori sono creati uguali e che le prestazioni del rotore sono estremamente importanti se il tuo obiettivo è quello di avere un pedale del freno affidabile e coerente sotto il piede. Mi ricordo di un deludente evento Time Attack a Montreal dove abbiamo rotto un rotore sulla Camaro Z/28 del ’97 di mio padre e abbiamo dovuto fare i bagagli in anticipo. I rotori OEM su quell’auto semplicemente non erano all’altezza dello stress termico che gli stavamo lanciando sulla pista.

Oggi i rotori ad alte prestazioni sono incredibilmente avanzati. Sono sicuro che tutti voi avete visto rotori in carbonio-ceramica su auto sportive di fascia alta e persino rotori in carbonio-carbonio su auto da corsa complete. In che modo questi materiali alterano le prestazioni dell’impianto frenante rispetto ai buoni vecchi dischi in ghisa? In che modo la struttura interna a palette migliora le prestazioni? Come si comporta un disco flottante in due pezzi rispetto a uno in un solo pezzo? E cosa succede con tutte le diverse forme e frequenze delle fessure sulla superficie del disco? Grazie agli approfondimenti tecnici forniti da Mark Vlaskis di Brembo North America e Yoni Kellman di DBA USA, tratteremo tutti questi argomenti in modo che tu possa fare un acquisto più informato.

Come molti di voi già sanno, il compito principale del rotore è quello di fornire una superficie di accoppiamento per le pastiglie dei freni in modo che quando si applicano i freni il materiale di attrito che compone la pastiglia viene schiacciato idraulicamente contro i rotori dalle pinze dei freni, convertendo il movimento in avanti in calore quando l’auto viene rallentata. Questo calore viene poi irradiato nell’atmosfera quando l’aria scorre sopra e attraverso i rotori (e il resto del sistema frenante), completando la conversione dell’energia cinetica in energia termica. Ed essendo la massa più grande del sistema frenante, il disco gioca un ruolo vitale nell’assorbire e disperdere tutto quel calore.

Ho fatto la maggior parte delle mie gare con veicoli relativamente piccoli, leggeri e di potenza medio-bassa come Honda, Mazda e Scion, quindi per le mie esigenze sono stato per lo più in grado di utilizzare senza problemi dischi freno in ghisa di alta qualità. Ma con la mia grossa e grassa Infiniti G35 coupé, passare a dischi in due pezzi di diametro maggiore ha trasformato completamente le prestazioni dell’auto. Come ha spiegato Yoni di DBA USA, “Dal punto di vista dei costi, un rotore in un solo pezzo è in grado di soddisfare le esigenze della maggior parte degli automobilisti nella maggior parte dei casi ed è conveniente, in particolare quando il rotore utilizza materiali e design di alta qualità ed è abbinato a pastiglie appropriate per l’uso previsto del veicolo.

I rotori in due pezzi offrono alcuni vantaggi significativi, però, come un peso ridotto e una migliore dissipazione del calore, in parte dal cappello di alluminio che funge da dissipatore. Alcuni rotori in due pezzi offrono anche un maggiore flusso d’aria attraverso il rotore a causa del design più aperto dove il cappello incontra la faccia del rotore. Un altro grande vantaggio è la possibilità di sostituire solo l’anello del disco riutilizzando il cappello centrale. Questo può portare a un risparmio sui costi in molti casi.”

Come ha aggiunto Mark di Brembo, “Non ci sono davvero lati negativi nella costruzione in due pezzi, a parte il costo. Il primo vantaggio della costruzione flottante in 2 pezzi è il peso ridotto. Costruendo la sezione centrale del disco in alluminio, è possibile risparmiare una grande quantità di peso in un punto chiave, poiché è sia non sospesa che rotante. Un altro vantaggio di questa costruzione è il ridotto trasferimento di calore al mozzo del veicolo e ai cuscinetti delle ruote. Mentre il surriscaldamento dei cuscinetti delle ruote nell’uso stradale non è normalmente una preoccupazione, può certamente esserlo quando si guida in pista. Ma il più grande vantaggio sta nel galleggiante stesso. I dischi dei freni devono far fronte a livelli di temperatura estremi. In alcuni casi, le temperature dei dischi possono superare i 1100°F. Quando un materiale viene riscaldato si espande, e a causa del grande cambiamento di temperatura che subiscono i dischi dei freni, questo effetto può essere significativo. Nel caso di un disco non flottante, non tutto il materiale si riscalda uniformemente. La sezione centrale del disco rimane relativamente fredda rispetto alle superfici frenanti. Questa differenza di temperatura provoca lo sviluppo di tensioni termiche che portano alla deformazione del disco e all’increspatura della superficie frenante, così come all’aumento del potenziale di rottura. Con il sistema full-floating, il disco è libero di crescere rispetto alla campana e può rimanere dritto e fedele.”

Un altro elemento chiave nella progettazione del rotore è il suo design interno a palette. Come ha sottolineato Mark della Brembo, “Non c’è un design ottimale delle palette, può variare a seconda dell’applicazione. Alcuni design, come i dischi curvi direzionali, migliorano effettivamente il flusso d’aria attraverso il disco trasformandolo in una pompa centrifuga. Tuttavia, il costo dell’implementazione aumenta a causa della necessità di dischi unici a destra e a sinistra. La geometria interna delle palette Brembo, brevettata da Brembo, offre quasi tutti i vantaggi del flusso d’aria dei dischi a palette curve, pur essendo in grado di utilizzare lo stesso disco sia sul lato sinistro che su quello destro del veicolo. Indipendentemente dal design, le palette giocano un fattore importante nel permettere al disco di disperdere il calore e quindi di mantenere il disco entro l’intervallo di temperatura dettato dalla composizione complessiva del sistema frenante (cioè ), pur essendo efficienti dal punto di vista del peso e dell’integrità strutturale.”

Yoni della DBA ha fatto eco al fatto che ci sono molte filosofie diverse per il design delle palette. “Nel nostro caso, volevamo ottenere due cose quando abbiamo ideato il nostro design di ventilazione brevettato Kangaroo Paw. In primo luogo, un’area di superficie elevata per la dissipazione più efficiente del calore mentre l’aria viaggia attraverso il rotore. In secondo luogo, un’elevata resistenza. Usando i pilastri e i pali appositamente distribuiti nel nostro design Kangaroo Paw, il carico posto sul rotore durante la frenata e i cambiamenti di calore è ben distribuito, il che riduce la distorsione del rotore e riduce il ballooning, che è un problema comune con i rotori a palette dritte e anche con alcuni design a palette curve.”

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