Fermo pastiglie pinza e piastrina: guasti e sostituzione

Nella sostituzione delle pastiglie su un trattore stradale a freni a disco, la prima cosa che quasi ogni meccanico controlla è lo spessore della pastiglia; eppure, tanto importante quanto la pastiglia stessa è il piccolo kit che la mantiene in sede. In una pinza con ponte di ritegno allentato, molla affaticata o piastrina deformata, la pastiglia non si consuma in modo regolare, sul pedale del freno compare un rumore di grattamento e, cosa peggiore, le due ruote dello stesso assale iniziano a frenare in modo diverso. In officina, una parte considerevole dei veicoli che arrivano con la frase "abbiamo cambiato le pastiglie ma il rumore non è passato" non ha un problema di pastiglia, bensì un kit di ritegno mancante o riutilizzato ormai affaticato. Questa guida spiega, con l'occhio del servizio assistenza, la funzione del fermo pastiglie della pinza e della piastrina di pressione, i sintomi di guasto, la corretta sequenza diagnostica, la disciplina di smontaggio e rimontaggio e le abitudini di manutenzione che ne allungano la durata.

Che cos'è il fermo pastiglie della pinza e la piastrina di pressione? Funzione e principio di funzionamento

Il fermo pastiglie della pinza e la piastrina di pressione sono gli elementi meccanici che, nella pinza del freno a disco dei veicoli commerciali pesanti, bloccano le pastiglie nella loro sede e distribuiscono uniformemente sul supporto della pastiglia la forza dell'elemento di spinta (tappet). Il gruppo composto da ponte di ritegno, molla e spina impedisce alla pastiglia di muoversi nella sede sotto la tipica pressione di servizio di 8–8,5 bar del gruppo ruota da 22,5 pollici, mentre la piastrina impedisce che una spinta puntiforme deformi la superficie.

Lo stesso gruppo di componenti viene indicato in officina e a catalogo con diversi nomi: ponte di ritegno pastiglie, molla di ritegno pastiglie, spina pastiglia, piastrina pastiglia, piastra di pressione e, in alcune applicazioni, molla del coperchio pinza. Fanno tutti parte della stessa famiglia funzionale: posizionare la pastiglia nella sede della pinza, sostenere la forza tangenziale che si genera durante la frenata e permettere alla pastiglia di liberarsi senza strisciare sul disco al rilascio del freno.

Il principio di funzionamento si basa sulla trasmissione della forza. La pressione proveniente dalla camera di frenatura viene moltiplicata attraverso il meccanismo a camma interno alla pinza e trasmessa agli elementi di spinta. L'elemento di spinta non appoggia direttamente sul supporto della pastiglia: tra i due si trova la piastrina di pressione. La piastrina distribuisce sul dorso della pastiglia la forza concentrata in un solo punto, limitando l'inarcamento della piastra di supporto e la conseguente usura sugli spigoli. Il kit di ritegno, nel frattempo, preme la pastiglia in direzione radiale eliminando il gioco nella sede. Mentre la forza frenante viene trasferita dalla pastiglia al supporto della pinza, il fermo non sostiene tale carico: il suo compito è impedire vibrazioni e rumorosità e liberare la pastiglia nella fase di ritorno.

Nei freni a disco per veicoli industriali pesanti la pinza è di tipo flottante (sliding): la spinta viene applicata solo alla pastiglia interna e il corpo pinza, scorrendo sulle spine guida, porta anche la pastiglia esterna contro il disco. Questa architettura spiega perché il kit di ritegno sia così critico. Se la pinza scorre, anche la pastiglia si muove nell'ordine dei micron; quando la molla di ritegno si affatica questo movimento sale al millimetro e al rilascio del freno la pastiglia non si stacca completamente dal disco. Il risultato è una pastiglia che striscia, con aumento della temperatura e usura precoce.

Quadro di omologazione dei freni e famiglia normativa

Il fermo pastiglie della pinza e la piastrina di pressione fanno parte di un insieme valutato nell'ambito dell'omologazione dell'impianto frenante del veicolo. Le prestazioni di frenata dei veicoli commerciali pesanti sono definite nel quadro di ECE R13, mentre per le pastiglie e i kit pastiglie forniti come ricambio vale il regime di omologazione ECE R90. Per la caratterizzazione del materiale d'attrito si fa riferimento a standard di prova al dinamometro come ISO 26867. Sebbene fermo e piastrina non siano oggetto diretto di queste omologazioni, l'impiego di un fermo che altera la geometria per cui il kit pastiglie è stato omologato significa far uscire il sistema dalle condizioni di funzionamento definite. La versione applicabile della norma e il kit nell'ambito del quale il componente è omologato vanno verificati sul relativo catalogo OE.

Componenti del kit di ritegno

• Ponte di ritegno pastiglie (staffa/ponte a molla): ponte in acciaio che si appoggia trasversalmente sulla bocca della pinza e preme le pastiglie in posizione.
• Spina di ritegno / spina guida: elemento che collega il ponte al corpo pinza, fissato nella maggior parte delle applicazioni con una spina di sicurezza o una vite.
• Molla di ritegno pastiglie (molla a lamina): lamina elastica che appoggia sul dorso della pastiglia, elimina il gioco radiale e previene la rumorosità.
• Piastrina pastiglia (piastra di pressione): piastra interposta tra elemento di spinta e dorso della pastiglia, che distribuisce la forza e limita il passaggio di calore.
• Clip / spina di sicurezza: piccolo ma indispensabile elemento di bloccaggio che impedisce al ponte di sfilarsi per effetto delle vibrazioni.
• Sede del sensore di usura e fermacavo: componenti che, nelle applicazioni con sensore, mantengono il cavo sulla pastiglia nel percorso previsto.

Differenze applicative: progetto variabile secondo la famiglia di pinza

Il progetto del fermo pastiglie della pinza e della piastrina di pressione dipende più dalla famiglia di pinza freno montata che dalla marca del veicolo. Sui veicoli commerciali pesanti le famiglie di pinze OE più diffuse in officina sono di origine Knorr-Bremse e Wabco; anche sullo stesso trattore, assale anteriore e posteriore possono avere pinze di dimensioni diverse e quindi geometrie di ritegno differenti. La tabella seguente è un confronto orientativo per la pianificazione del servizio; l'abbinamento vincolante si effettua tramite l'etichetta tipo della pinza e il numero OE.

Come si riconosce un guasto del fermo pastiglie della pinza e della piastrina di pressione?

I guasti del fermo pastiglie della pinza e della piastrina di pressione raramente si manifestano in modo diretto: si leggono indirettamente attraverso pastiglia e disco. Rumore, disegno di usura irregolare e differenza di temperatura sono i tre indicatori più affidabili. La tabella seguente associa i sintomi rilevati in officina alle cause probabili e al metodo di verifica.

Sequenza di ispezione visiva: dall'esterno verso l'interno

La diagnosi inizia dal passaggio più economico. Prima si pulisce la bocca della pinza; si verifica visivamente che entrambe le estremità del ponte siano perfettamente in appoggio, che la spina di sicurezza sia al suo posto e che la molla appoggi sul dorso della pastiglia. Successivamente si muove a mano la pastiglia in direzione radiale: se si avverte gioco, il kit di ritegno non sta svolgendo la sua funzione. Infine si confrontano gli spessori del bordo di entrata e di uscita della pastiglia: l'usura obliqua indica quasi sempre un problema di distribuzione della spinta.

Verifica tramite temperatura

Dopo una breve prova su strada si confrontano con termometro a infrarossi le temperature delle due ruote dello stesso assale. Una pastiglia che striscia lascia un disco sensibilmente più caldo rispetto a quello adiacente. Questo metodo da solo non distingue un grippaggio causato dal fermo da uno causato dalla pinza, ma indica in pochi minuti quale ruota vada smontata. L'errore più frequente in officina è misurare una sola ruota e trarne conclusioni; la misura va sempre eseguita in confronto sullo stesso assale.

Lettura a ritroso dal componente smontato

Quando il kit pastiglie viene smontato, fermo, piastrina e pastiglia si valutano insieme. Un'impronta di spinta profonda sulla piastrina indica che quella piastrina ha lavorato almeno un kit di troppo. Se il ponte è piegato, la molla ha perso permanentemente forma o la spina di sicurezza è deformata, il kit si sostituisce completamente. Se la superficie di appoggio sulla piastra di supporto della pastiglia si presenta lucidata, significa che la pastiglia si è mossa nella sede; in questo caso sostituire solo la pastiglia riporta il problema dopo poche migliaia di chilometri.

Come si sostituisce il fermo pastiglie della pinza e la piastrina di pressione? Passo dopo passo

1. Mettere in sicurezza il veicolo: fermarlo su terreno pianeggiante, inserire il freno di stazionamento, posizionare i cunei alle ruote e verificare che la pressione dell'aria sia stabile. Scegliere i punti di sollevamento indicati dal costruttore e appoggiare il veicolo sui cavalletti.
2. Smontare la ruota, lasciare raffreddare e rilevare le misure preliminari: dopo un utilizzo intenso la temperatura superficiale di disco e pinza è elevata; smontare senza attendere il raffreddamento significa rischio di ustione e misure errate. Una volta raffreddata la zona, prima di iniziare lo smontaggio registrare spessore della pastiglia, spessore del disco e stato del sensore di usura: questi dati sono il riferimento per il confronto dopo la sostituzione.
3. Pulire la zona: liberare la bocca della pinza, le superfici di appoggio del ponte e la sede della pastiglia da polvere dei freni e prodotti di corrosione. Un fermo nuovo montato in una sede sporca lavora in posizione errata fin dal primo giorno.
4. Rimuovere l'elemento di sicurezza: smontare la spina o la clip di sicurezza che trattiene il ponte. Nella maggior parte delle applicazioni questo elemento è monouso; la spina smontata si mette da parte e non si riutilizza.
5. Rimuovere ponte e molla in modo controllato: il ponte è sotto carico della molla. Premerlo con l'attrezzo adeguato e rilasciarlo gradualmente, senza permettere uno scatto improvviso. Riporre ponte e molla smontati annotando la posizione di provenienza.
6. Estrarre pastiglie e piastrine: togliere le pastiglie dalla sede ed estrarre con cura le piastrine dall'elemento di spinta. Annotare sempre quale lato della piastrina è rivolto verso la pastiglia; una piastrina montata al contrario distribuisce male la spinta.
7. Ispezionare pinza ed elementi di spinta: verificare che la pinza scorra liberamente sulle spine guida, che le cuffie non siano lacerate e che le cuffie degli elementi di spinta siano integre. Su una pinza grippata un kit di ritegno nuovo non risolve il problema.
8. Confrontare il kit nuovo: affiancare ponte, molla, spina e piastrine nuovi ai componenti smontati e confrontare lunghezza, spessore, piegatura e geometria di sede. In caso di differenze, verificare prima del montaggio.
9. Posizionare piastrine e pastiglie: collocare le piastrine sull'elemento di spinta nel verso corretto e far scorrere le pastiglie nella sede senza forzare. Se la pastiglia non entra agevolmente a mano, la sede è ancora sporca oppure il componente è errato; battere con il martello non è un metodo accettabile.
10. Serrare il ponte alla coppia prescritta e bloccarlo: portare molla e ponte in posizione, serrare la vite o la spina di fissaggio alla coppia indicata dal costruttore, quindi montare una nuova spina/clip di sicurezza. La chiave dinamometrica è obbligatoria; un ponte serrato "a sensazione" o soffoca la pastiglia oppure si allenta per le vibrazioni.
11. Verificare registrazione e gioco, poi provare: controllare il meccanismo di registrazione automatica della pinza secondo procedura, rimontare la ruota e serrare i bulloni in modo graduale. Eseguire quindi un rodaggio con frenate progressive a bassa velocità e confrontare al termine le temperature dei dischi sullo stesso assale.

Quali sono gli errori più frequenti nella sostituzione del fermo pastiglie della pinza e della piastrina di pressione?

• Montare senza pulire la sede: prodotti di corrosione e polvere dei freni provocano il bloccaggio della pastiglia nuova nella sede e il suo ritorno incompleto.
• Montare la piastrina al contrario o dimenticarla: la spinta non si distribuisce uniformemente; la pastiglia inizia a consumarsi sullo spigolo dopo poche migliaia di chilometri.
• Riutilizzare la spina di sicurezza: una spina già piegata una volta può sfilarsi per vibrazione al secondo impiego.
• Forzare la pastiglia nella sede a martellate: piastra di supporto e superficie della sede si deformano; il problema non emerge al montaggio, ma alla prima discesa.
• Non usare la chiave dinamometrica: nel fissaggio del ponte una coppia insufficiente porta all'allentamento, una coppia eccessiva alla piegatura del ponte.
• Rinnovare il kit di una sola ruota: l'equilibrio di frenata si imposta per assale; i due lati dello stesso assale si trattano insieme.
• Richiudere senza verificare la libertà di scorrimento della pinza: su una pinza grippata anche il miglior kit di ritegno non fa altro che mascherare il problema.
• Soffiare la polvere dei freni con aria compressa: significa sia un rischio per la salute sia il trasporto della polvere nelle cuffie della pinza e nella sede delle spine.
• Caricare il veicolo senza eseguire il rodaggio: pastiglie e kit di ritegno nuovi si assestano nelle prime frenate progressive; saltando questo passaggio, alla prima frenata di emergenza le prestazioni restano al di sotto delle attese.
• Spostare il cavo del sensore di usura dal suo percorso: un cavo lasciato libero sfrega contro disco o ponte e si trancia in breve tempo.

Valori tecnici e punti di controllo del fermo pastiglie della pinza e della piastrina di pressione

I valori indicati per il fermo pastiglie della pinza e la piastrina di pressione sono intervalli di riferimento generale, frequenti nelle applicazioni con freni a disco per veicoli commerciali pesanti. Famiglia di pinza, posizione dell'assale e livello di allestimento modificano questi intervalli; per il dato esatto fa fede il manuale di assistenza OE aggiornato del veicolo.

• Il ponte di ritegno è perfettamente in appoggio su entrambe le estremità, la spina/clip di sicurezza è al suo posto?
• La pastiglia si muove a mano nella sede? In tal caso la molla è affaticata.
• La piastrina è nel verso corretto, presenta impronte di spinta profonde o deformazioni?
• Ponte e molla presentano rigonfiamenti da corrosione o riduzioni di sezione?
• La pinza scorre liberamente sulle spine guida, le cuffie sono integre?
• Gli spessori del bordo di entrata e di uscita della pastiglia sono simili tra loro?
• Il cavo del sensore di usura è fissato nel suo percorso e nei relativi supporti?
• Dopo la prova su strada le temperature dei dischi sullo stesso assale sono simili?

Come si esegue la manutenzione del fermo pastiglie della pinza e della piastrina di pressione e come se ne allunga la durata?

Il fermo pastiglie della pinza e la piastrina di pressione non hanno un intervallo di sostituzione a calendario: la loro durata è determinata da carico termico, corrosione e disciplina di montaggio. Nella pratica l'approccio corretto è considerare il kit di ritegno parte della stessa voce di servizio delle pastiglie. A ogni sostituzione delle pastiglie si valutano singolarmente ponte, molla, spina di sicurezza e piastrina; in caso di dubbio si sostituiscono. Il costo di questi elementi resta contenuto rispetto al costo di smontare una seconda volta la ruota e fermare il veicolo.

• Valutazione insieme alle pastiglie: a ogni kit pastiglie si riesaminano fermo e piastrina; riutilizzare lo stesso kit su un secondo set deve essere l'eccezione, non la regola.
• Pulizia della sede: sede della pastiglia e superfici di appoggio del ponte si liberano dai prodotti di corrosione a ogni intervento. L'uso di oli e grassi nella zona pinza è limitato esclusivamente ai punti e ai prodotti autorizzati dal costruttore.
• Mantenere la libertà di scorrimento della pinza: se le cuffie delle spine guida sono lacerate, umidità e sale penetrano all'interno; una pinza grippata affatica rapidamente anche il kit di ritegno.
• Gestire il carico termico: nelle lunghe discese l'uso del freno motore e del rallentatore riduce il carico termico sul freno di servizio e allunga direttamente la vita di molla e piastrina.
• Condizioni invernali e sale: su rimorchi e assali che operano su strade salate la corrosione del fermo accelera in modo evidente; un controllo a fine inverno è una buona abitudine.
• Lavorare per assale: i due lati dello stesso assale si rinnovano insieme; un intervento su un solo lato altera l'equilibrio di frenata.
• Monitoraggio dopo l'intervento: nelle prime centinaia di chilometri successive alla sostituzione si ricontrollano rumore, temperatura e posizione della pastiglia.
• Manutenzione di sensore e cavo: mantenere il cavo del sensore di usura fissato nei supporti preserva la durata sia del sensore sia del fermo.

Nelle flotte l'approccio più efficiente è smontare la ruota una sola volta e affrontare in quell'occasione l'intera sede del freno. Rinnovare nello stesso intervento pastiglia, ponte di ritegno, molla, spina di sicurezza e piastrina costa sensibilmente meno che riportare il veicolo in officina qualche mese dopo per rumorosità o usura obliqua. La causa più frequente di rientro in officina è proprio il kit di ritegno lasciato al suo posto durante la sostituzione delle pastiglie perché "funziona ancora".

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