Origini e affermazione dei freni a disco

A Le Mans la consacrazione

Una volta terminate le ostilità, le preziose e positive esperienze effettuate nel settore aeronautico hanno portato rapidamente diversi tecnici a focalizzare le loro attenzioni sulle possibilità di impiego di freni di questo tipo in campo automobilistico. Da un suo brevetto del 1946 la Dunlop ha così sviluppato nel giro di pochi anni un freno con unico disco sul quale agivano tre coppie di pastiglie, disposte a 120° e spinte da sei pistoni idraulici, destinato ad essere montato su vetture di alte prestazioni. Nel 1949 negli USA la Crosley ha montato su una piccola serie della sua Hot Shot dischi autoventilanti realizzati in collaborazione con la Goodyear. 

Un discreto successo hanno avuto i freni con due dischi completamente racchiusi all’interno di un grosso tamburo fittamente alettato che sono apparsi nello stesso periodo sulla Chrysler Crown Imperial e che hanno continuato ad essere impiegati fino al 1954. I dischi erano fissi ma potevano scorrere assialmente; a premerli contro le superfici laterali del tamburo rotante provvedevano alcuni cilindri idraulici. Le prime prove di freni di questo tipo erano state effettuate addirittura nel 1939 su una vettura Plymouth. 

Lo sviluppo effettuato dalla Dunlop partendo dai suoi freni per impiego aeronautico è sfociato in una serie di prove in gara che si sono svolte a partire dal 1952 su vetture Jaguar; una di esse ha preso parte alla Mille Miglia e un’altra si è imposta a Le Mans nel 1953. Anteriormente venivano impiegate pinze con sei pistoni opposti. Proprio la durissima competizione francese ha visto la definitiva consacrazione dei freni a disco nel 1954, anno nel quale hanno equipaggiato le esordienti Jaguar D, vincitrici della 24 ore nel 1955, 56 e 57. 

Il disco arriva sulle auto di serie

Oramai la strada era stata indicata e i freni di questo nuovo tipo hanno cominciato ben presto ad essere impiegati anche su alcune auto di serie, non solo sportive a due posti (Austin Healey, Triumph, Jensen) ma anche berline destinate ad essere prodotte in grandi numeri (Citroen DS 19). Per quanto riguarda i fabbricanti dei dischi e delle pinze, a Dunlop e Girling si sono successivamente aggiunti marchi come Lockheed, DBA, e ATE. Nella prima metà degli anni Sessanta la maggior parte dei costruttori europei è passata gradualmente ai freni a disco anteriori per quasi tutti i modelli, mantenendo però ancora i molti casi i tamburi posteriormente. Solo sulle auto di impostazione più utilitaria e di prestazioni più modeste i tamburi hanno continuato ad essere impiegati ancora per qualche tempo su tutte e quattro le ruote. 

I vantaggi del disco

Mentre nei freni a tamburo delle due ganasce usualmente vincolate al piatto portaceppi almeno una è autofrenante, nei freni a disco questa sorta di autentica “servoassistenza incorporata” non c’è e nel circuito idraulico di comando deve esserci una pressione notevolmente più elevata.

Per questa ragione sin dai primi esempi di impiego dei freni a disco è stato adottato un dispositivo in grado di aumentare considerevolmente la forza esercitata dal pilota sul pedale.

Di servofreni ne erano stati ideati e realizzati di vario tipo anche in precedenza; ad affermarsi, per la loro semplicità e per la loro ottima efficienza, sono stati quelli pneumomeccanici, che funzionavano sfruttando la depressione esistente nel collettore di aspirazione durante la fase di rilascio (cioè con il motore trascinato, a farfalla chiusa). 

Questi dispositivi sono costituiti in pratica da capsule pneumatiche di rilevante diametro nelle quali il vano interno è diviso in due parti da un apposito diaframma; una viene al momento opportuno messa in collegamento con l’atmosfera, mentre l’altro è collegato al collettore di aspirazione. In fase di rilascio la pressione atmosferica spinge sul diaframma con una forza che va a sommarsi a quella che dal pedale viene trasmessa alla pompa del circuito idraulico di comando del sistema frenante. 

  
Rispetto ai quelli a tamburo, i freni a disco presentavano vari vantaggi, tra i quali spiccava un più agevole raffreddamento. Nonostante questo, per le applicazioni più gravose (veicoli da competizione o di prestazioni molto elevate) ben presto è apparso evidente che occorreva migliorare la situazione.

Il disco lavorava allo scoperto, ma veniva ad essere abbondantemente “schermato” in quanto alloggiato all’interno della campanatura della ruota.

Per aumentare la superficie di scambio termico (fermo restando il diametro) e per attivare una vigoroso flusso di aria sfruttando la forza centrifuga sono stati così realizzati i dischi autoventilanti, dotati di una serie di passaggi radiali ottenuti per foratura o direttamente di fusione. 

Per quanto riguarda le pinze, inizialmente sono state impiegate anche soluzioni che in seguito sono state abbandonate, a vantaggio di quelle che da anni dominano la scena. Meritano di essere ricordate le prime Dunlop, costituite da un corpo principale centrale al quale erano fissati mediante viti i cilindri idraulici individuali.

Le prime Girling erano monoblocco, con due cilindri idraulici opposti ottenuti mediante foratura, praticata da un lato (l’altra estremità era cieca), dove successivamente veniva applicato un grosso tappo filettato di chiusura. Sulla Citroen DS 19, apparsa alla fine del 1955, venivano impiegate pinze che già prefiguravano la soluzione flottante, largamente affermatasi a partire dai primi anni Sessanta per ragioni di costo e di ingombro.