Freni a tamburo: origini umili, ma evoluzioni da GP

Prima dell’avvento dei freni a disco, il tamburo è stato il sistema dominante nel settore: nato nelle prime fasi della produzione in serie, ha accompagnato l’aumento di potenza e velocità, evolvendo da soluzione semplice e artigianale a tecnologia sofisticata per le competizioni

Storie di moto

Le rudimentali motociclette di fine Ottocento/inizio Novecento utilizzavano sistemi frenanti basilari e spesso derivati dalle biciclette: pattini sul pneumatico (o sulla circonferenza del cerchione) e tutt al'più piccoli tamburi meccanici, erano la regola. Ciò premesso, va da sé che il primo esempio di sistema frenante - pionieristico - risalga proprio alla Hildebrand & Wolfmüller, ossia quella che è considerata la prima moto prodotta in serie.

Hildebrand & Wolfmüller

Con l’aumento delle prestazioni dei motori, si diffuse in parallelo anche il freno a tamburo interno, nel quale due ganasce si espandono contro la superficie interna di un tamburo, solidale con la ruota. Il sistema era sia robusto che relativamente protetto da sporco e acqua, caratteristiche che lo resero lo standard motociclistico per i decenni a venire.

Alcuni esempi di moto dotate dei primi tamburi interni, sono:

Harley-Davidson Model J (solo al posteriore)

BMW R32

Norton Model 18

Il tamburo classico: Simple Leading Shoe

La configurazione più diffusa nelle moto di serie fino agli anni Cinquanta fu il Simple Leading Shoe (SLS). In questo schema una ganascia è “trainante” e l’altra “recedente”: ciò significa che la prima viene trascinata dalla rotazione del tamburo, aumentando così la pressione d’attrito; mentre la seconda contribuisce in misura minore alla frenata.

Esempio schematico di un sistema SLS: in basso al centro si nota la "camma" di espansione delle ganasce, mentre sopra al centro si evidenzia lo snodo comune.

Il sistema si rivelò semplice ed economico propria per la sua architettura, ma non particolarmente potente. Molte moto stradali prodotte nel secondo dopoguerra impiegarono proprio questo schema:

Triumph Bonneville T120

BSA A10 Super Rocket

Moto Guzzi Falcone

Il salto prestazionale: Twin Leading Shoe

Con il progressivo aumento delle velocità di punta, negli anni Cinquanta si diffuse il Twin Leading Shoe (TLS), nel quale entrambe le ganasce sono azionate in parallelo e lavorano come trainanti durante la marcia in avanti. Ciò permise di garantire una frenata molto più potente.

Esempio schematico di un sistema TLS: si nota la doppia "camma", tanto in basso quanto in alto, al centro, che agisce sulle ganasce e ne rende omogenea l'espansione.

La soluzione richiedeva cinematismi relativamente più complessi ed era spesso dotata di una doppia camma di azionamento. Tuttavia, rappresentò per molti anni il massimo della tecnologia disponibile sulle moto di serie.

Ecco alcuni esempi significativi:

Honda CB450

Laverda 750 SF

Moto Morini 3½

Proprio su esemplari come la Laverda 750 SF, il grande tamburo TLS da 230 mm rappresentava un orgoglio tecnico e un punto di forza della moto, tanto da dare origine alla sigla “SF – Super Freni”.

Materiali, raffreddamento e innovazioni tecniche

Il principale limite dei tamburi era la dissipazione dell'energia prodotta: il tamburo chiuso trattiene infatti buona parte del calore generato durante la frenata, causando una perdita di efficacia esponenziale quando la temperatura supera la soglia critica per i materiali di attrito impiegati.

Per migliorare le prestazioni i costruttori introdussero varie soluzioni:

tamburi in lega leggera o magnesio
alette di raffreddamento esterne
prese d’aria frontali per ventilazione
doppi leveraggi e camme per migliorare la distribuzione della forza

Dettaglio di un freno a tamburo anteriore ventilato

Queste evoluzioni sono visibili sulle moto da competizione e su alcune sportive stradali degli anni Sessanta, come:

Norton Manx

AJS 7R

Matchless G50

Gli estremi delle corse: i tamburi da Gran Premio

Prima dell’arrivo dei freni a disco, le moto da Gran Premio portarono il tamburo al limite tecnico. Per fermare moto sempre più veloci vennero sviluppati i Four Leading Shoe (4LS), con quattro ganasce, tutte trainanti.

Questi tamburi erano spesso di grande diametro e dotati di doppia camma o doppi leveraggi per distribuire uniformemente la forza frenante. Di conseguenza anche la loro regolazione era una faccenda complessa, ma una volta a punto, la potenza disponibile poteva esser considerata davvero straordinaria per l’epoca.

Tra le moto di vertice che utilizzarono questi sistemi, le più note sono:

MV Agusta 500 GP

Honda RC166

Gilera 500 GP

I grandi tamburi ventilati montati su queste moto rappresentano il culmine dello sviluppo tecnologico del sistema, poco prima che i freni a disco iniziassero a imporsi alla fine degli anni Sessanta.

La fine di un’era

Nonostante l’evoluzione tecnica raggiunta, i limiti intrinseci del tamburo – soprattutto la gestione del calore – portarono alla sua progressiva sostituzione con il freno a disco sulle moto ad alte prestazioni. Tuttavia il tamburo resta una delle soluzioni più intriganti della storia motociclistica e un simbolo dell’ingegneria delle moto classiche, di cui sono stati protagonisti anche moltissimi produttori italiani.