CV, coppia, accelerazione. Quanto volte vi sarà capitato di partecipare a una delle tante discussioni da bar su questo o quel modello, tutta incentrata su questi pochi, ma fondamentali, argomenti. Ma chi non si ferma a troppo superficiali considerazioni, sa che una la moto dopo aver scatenato tutti i suoi cavalli bisogna pur fermarla! Un operazione che oggi risulta sempre più facile ed efficace da effettuare, grazie alla continua evoluzione sugli impianti frenanti, fatta di piccole e continue modifiche e miglioramenti che hanno portato alla totale affidabilità dei sistemi attuali. Il sistema è costituito da un disco di metallo (o di carbonio o di ceramica, secondo le ultime tecnologie costruttive ), il cui centro si trova sull'asse di rotazione della ruota. Una o più pinze provvedono a premere del materiale d'attrito appositamente confezionato (la "pastiglia") sulla cosidetta "fascia di frenatura" del disco stesso. La forza d'attrito è proporzionale a quella con cui le pastiglie vengono premute sul disco e quest'ultima forza è proporzionale a quella che il pilota esercita sulla leva. 
Qui sta il primo grande vantaggio del freno a disco: la sua modulabilità. Raddoppiando la forza sulla leva, grossomodo si raddoppia l'intensità della frenata. Questo non è vero ad esempio per il freno a tamburo (almeno per quelli a singola camma): se raddoppiamo la spinta sulla leva l'intensità della frenata diviene tripla o addirittura quadrupla,a seconda dell'intensità della frenata iniziale. Poiché il veicolo all'inizio della frenata possiede una certa "energia cinetica" (cioè quell'energia direttamente proporzionale alla sua massa e al quadrato della sua velocità) e alla fine della frenata ne possiede meno, il teorema della conservazione dell'energia ci informa che la differenza tra quella iniziale e quella finale deve essere dissipata da qualche parte. Tolta la quota dissipata dal rotolamento dei pneumatici e dall'attrito dell'aria, tutto il resto deve essere smaltito dal freno. Dato che questa quantità di energia viene trasformata in calore, ne consegue che il freno si scalda. Raffreddare un tamburo non è per niente facile: le ganasce sono chiuse dentro il tamburo stesso, al limite si può alettare la superficie esterna. Il disco invece è investito continuamente dall'aria della corsa, così come (e questo è molto importante) la pinza. Al disco risulta quindi molto più facile dissipare nell'ambiente l'energia cinetica del veicolo. Se poi facciamo il conto delle superfici utili, risulta evidente l'enorme divario in termini di superficie d'attrito tra un moderno doppio disco da 320 mm di diametro ed un tamburo che dovesse essere applicato al centro della stessa ruota… Ecco perché il disco risulta così valido. 
Come già detto, un impianto a disco è composto da 3 parti fondamentali, il disco, la pinza e la pastiglia. Vediamo di analizzarle: partiamo dalla pastiglia. Essa è costituita da un supporto, una piastra d'acciaio che da un lato ospita il materiale d'attrito vero e proprio e dall'altro sopporta le spinte dei pistoncini della pinza. Il materiale d'attrito è un miscuglio di polveri: abrasive, lubrificanti, riempitive o inerti, legate assieme da una resina. Proprio questo è un limite, poiché le temperature di funzionamento delle resine non possono andare oltre un certo valore (non altissimo). Un tempo alcune delle polveri erano a base di amianto e con la messa al bando di questo materiale le mescole delle pastiglie hanno dovuto cambiare formulazione.
Questo ha permesso di migliorare la loro fruibilità sul bagnato: poiché l'amianto è igroscopico, in caso di pioggia assorbiva umidità che tendeva a restituire con il primo riscaldamento della pastiglia, rendendo più che mai indispensabili i fori sui dischi. Oggi le pastiglie, soprattutto nelle competizioni ma anche per uso stradale, sono ottenute per sinterizzazione. Le polveri di cui parlavamo si aggregano sotto pressioni molto elevate a temperature altrettanto alte.
Questo processo è migliorativo perché elimina la resina dall'impasto.
Dopo la pastiglia abbiamo la pinza: essa deve essere rigida il più possibile, guidare i pistoncini che premono le pastiglie contro il disco ed essere dotata di opportune canalizzazioni per far giungere il liquido del circuito frenante ai pistoncini. Di solito, per ovvi motivi di lavorazione, essa è realizzata in due metà.
Alcuni Costruttori, seguendo vie diverse, sono arrivati a costruire pinze monoblocco (o quasi…). A seconda che la pinza sia fissa al fodero (ed abbia quindi almeno 2 pistoni opposti affacciati sul disco) o possa muoversi rispetto ad esso (e quindi possa avere anche un pistoncino solo) abbiamo la soluzione fissa o quella cosidetta flottante.
Se la pinza è fissa, è il disco (di solito) a possedere un minimo di grado di libertà in senso assiale. In questo caso si hanno dischi flottanti, o anche semi-flottanti (dipende dal Costruttore definire l'esatto significato di tali termini). Si adotta questo accorgimento per consentire al disco di compensare le deformazioni dovute al riscaldamento e a quelle dovute alla forcella durante la frenata. Il circuito idraulico è costituito da un tubo che porta l'olio dalla pompa alla pinza.
La pompa è l'interfaccia verso il pilota che la manovra per mezzo di una leva a pedale o a mano. E' da notare che il movimento del fluido idraulico dentro al tubo è irrisorio: durante la frenata esso percorre pochi millimetri, al massimo un centimetro ed è questo il motivo per cui la trasmissione idraulica è così efficiente: essa lavora trasmettendo forza, o meglio pressione, non movimento con rendimenti elevati, poiché l'olio idraulico è praticamente incomprimibile. Se la tubazione è sufficientemente rigida, così come la pinza e la pompa, la trasmissione della forza dalla leva alla pastiglia è diretta e senza alcun fenomeno di disturbo come attriti, perdite meccaniche o altro.
A seconda che la superficie dei pistoni sia più o meno ampia, le pressioni possono andare da 10 bar per un impianto "corsa" con dischi e pastiglie molto grandi, fino a 50-60 bar per uno scooterone con disco singolo, pinza a singolo pistone e disco di piccolo diametro. Siamo quindi tornati al concetto iniziale: poiché la forza d'attrito è proporzionale alla forza sui pistoni e questa è data dalla pressione del fluido moltiplicata per la superficie dei pistoni stessi, ecco che se questi sono grandi, è sufficiente una bassa pressione nel circuito e il freno è del tipo "Basta sfiorare la leva che inchioda!" (perché sia veramente così poi ci vuole anche qualcosa d'altro, ma come prima idea può bastare). Non che gli impianti degli scooter siano pericolosi, dato che le pressioni di scoppio sono dell'ordine dei 250 bar.
Ciò che però veramente governa la nostra frenata è il coefficiente d'attrito tra la pastiglia e il disco, che è sorprendentemente basso: non più di 0,4 per materiali normali (disco acciaio, pastiglia organica). Tuttavia anche per quelli corsa non ci allontana più di tanto da questo valore. La spiegazione è che per avere coefficienti molto più elevati si dovrebbero utilizzare materiali d'attrito più teneri che durerebbero meno e consumerebbero il disco di più. Ciò non è accettabile per un impiego su strada e nemmeno nelle competizioni. La soluzione a questi problemi sta nell'utilizzo di materiali alternativi, come ad esempio la ceramica per i dischi: in questo modo il disco diviene durissimo e di durata "infinita" (o quasi..). Analogamente si possono impiegare materiali durissimi per le pastiglie e recuperare la forza di frenata (il coefficiente di attrito bene o male alla fine sarà inferiore) aumentando la pressione nell'impianto idraulico.
Il disco freno nasce nel lontano 1902, ad opera di un certo Lanchester. Non ebbe da subito un gran successo: era difficile costruire un freno di questo tipo con i materiali disponibili all'epoca. Tuttavia l'idea era buona. Di li a poco, Herbert Frood sviluppò i primi materiali d'attrito, e, nel 1922 Malcolm Loughead inventò la trasmissione idraulica al posto di quella a cavo. Ci vollero però altri 30 anni per vedere una vettura dotata di freni a disco vincere una competizione (la Jaguar nel 1955) e solo nel 1969 il primo freno a disco a comando idraulico fa la sua comparsa su una motocicletta (la Honda CB 750).
Il motivo per cui questo tipo di freno ha impiegato così tanto ad affermarsi è, come abbiamo detto, legato alla necessità di realizzarlo con materiali e procedimenti adeguati. Infatti lo stress meccanico e termico di un disco freno, così come della pinza che lo lavora, sono decisamente elevati e se il disco (così come la pinza) non sono ben realizzati le prestazioni ne sono pesantemente compromesse. D'altro canto se il sistema è a posto, le prestazioni garantite da un freno a disco sono nettamente superiori a quelle di un impianto frenante a tamburo.
Lele.
