Le pinze freno a dieci pistoncini sull’assale anteriore della Cayenne Turbo S rappresentano il nuovo apice nello sviluppo degli impianti frenanti ad alte prestazioni e s’inseriscono nella lunga tradizione Porsche.
Pur nonostante tutta l’avvedutezza possibile, talvolta l’estremo rimedio è la coraggiosa pestata sul pedale del freno. Ciò che accade in una Porsche riesce sempre a impressionare i piloti come fosse la prima volta. Questa esperienza di frenata brutale, quasi surrealistica, non è affatto frutto del caso, bensì, dalla prima Porsche di serie dotata di freni a disco (la 356 B Carrera 2 del 1962), filosofia vissuta. «Nelle auto sportive di razza la potenza del motore e la potenza frenante si completano a vicenda, come lo yin e lo yang», spiega Donatus Neudeck, responsabile del reparto Freni, Idraulica e Sistemi di comando della Porsche. «Il dimensionamento richiesto all’impianto frenante lo stabiliamo in base a molteplici parametri, tra gli altri il peso della vettura, la ripartizione del carico sugli assali, le prestazioni in accelerazione e la velocità massima. Considerando l’efficienza di raffreddamento e la dimensione delle ruote ne deriva la rispettiva configurazione ottimale per i dischi freno, le pinze freno e per le restanti componenti».
Lo scopo degli sviluppatori è quello di offrire in tutte le serie di modelli le migliori performance di frenata e di dinamica di guida all’interno del proprio segmento. Anche per la Cayenne Turbo S ciò significa che, quali che siano il dimensionamento dei dischi freno e la scelta dei materiali, il raffreddamento dei freni, gli pneumatici e i sistemi di gestione, in ognuno di questi stadi solo il monitoraggio continuo di tutte le componenti riesce a creare un quadro generale omogeneo, equilibrato e convincente. In questo modo Porsche assicura che anche il SUV frenerà come un’auto sportiva, proprio perché viene sviluppato in maniera coerente come un’auto sportiva.
«La configurazione finale dell’impianto frenante viene fatta derivare dal nostro ciclo di frenate per testare il fading, un test che è annoverato tra i più rigidi dell’intera industria dell’auto», spiega Alexander Prahst, responsabile del reparto Sviluppo Freni in Ceramica. Il test estremo si svolge sull’anello ad alta velocità di Nardò (Lecce) e comprende 20 test di frenata. In questi test i collaudatori guidano l’auto in accelerazione da 90 fino a 230 km/h. A quel punto inizia la frenata. «Dopo 15 test di frenata i dischi raggiungono temperature fino a 750 gradi. Per verificare l’efficienza di raffreddamento, tra la 15esima e la 16esima frenata lasciamo raffreddare i dischi fino a 150 gradi. Negli ultimi cinque test di frenata controlliamo se il livello di valore di attrito si è modificato ovvero se i freni lavorano ancora con lo stesso livello di efficienza presente all’inizio del test», ci spiega Prahst.
Nella nuova Cayenne Turbo S, che eroga 419 kW (570 CV) e che a pieno carico pesa fino a 2.900 kg, le esigenze di configurazione dell’impianto frenante hanno portato ad una nuova dimensione nello sviluppo dei freni. La combinazione tra i dischi in ceramica da 420 mm di diametro per 40 mm di spessore, forniti di serie, e le calotte freno in alluminio realizza su questo impianto frenante di nuova concezione un aumento drastico della superficie delle guarnizioni frenanti, che ora raggiunge i 165 cm2. «Insieme allo strato di attrito, anch’esso di nuova progettazione, il sistema frenante consente prestazioni di attrito estremamente omogenee e dall’intensità costante», commenta Prahst. Allo stesso tempo è stato possibile ridurre il peso dei dischi freno da 9,8 a 8,5 kg scarsi. «La grandezza e il peso rappresentano chiaramente un conflitto d’intenti. Nelle nostre varianti ad alte prestazioni puntiamo pertanto in maniera coerente sui freni compositi in materiale ceramico PCCB (Porsche Ceramic Composite Brake), che riducono le masse non sospese fino a 30 kg e migliorano il comportamento di guida», ci dice Prahst.
Oltre a ciò gli ingegneri hanno configurato l’aerodinamica e gli assali in maniera tale che nel punto centrale delle calotte freno venga convogliata la maggior quantità possibile di aria di raffreddamento. I dischi freno autoventilanti fanno defluire il calore in maniera particolarmente efficiente attraverso canali di raffreddamento interni che scorrono secondo la direzione di marcia. Quanto sia decisivo questo aspetto ce lo chiarisce Neudeck con un esempio: «Nelle frenate di emergenza dalla velocità massima, il calore emanato dalla Cayenne Turbo S è sufficiente a portare ad ebollizione due secchi d’acqua in poco più di cinque secondi».
La performance, la rumorosità e il comfort sono ulteriori conflitti d’intenti. «Il disco freno, a causa delle vibrazioni insite nel suo funzionamento, ha l’effetto di un altoparlante che diffonde il suono. La fastidiosa rumorosità che nelle corse viene tollerata non è accettabile dalla clientela nell’utilizzo stradale. Per questo, insieme ai produttori, sviluppiamo pastiglie che riescono a coniugare la prestazione in frenata e le esigenze di silenziosità», dice Neudeck. Lo sviluppo dei freni utilizzati nelle corse e quelli delle auto di serie Porsche si svolge da decenni in un clima di armonia carico d’ispirazione, iniziato con i già menzionati primi freni a disco di serie del 1962, che erano derivati dall’auto di Formula 1 Porsche 804. La 911 Turbo (Tipo 930), ad esempio, riprese nel 1977 l’impianto frenante dell’auto da corsa di endurance, la Porsche 917/30 del 1973, quasi senza modifiche.
Un ulteriore passo per l’ottenimento di una maggiore potenza in frenata fu realizzato grazie alla pinza freno fissa in alluminio ad accoppiamento assiale, che divenne lo standard nella generazione della 911 Tipo 964 (dal 1988) e 993 (dal 1993). L’adozione delle ruote da 17 pollici rese possibile nella 964 un notevole incremento della potenza dell’impianto frenante. Ancora una volta la sua tecnica era derivata dal mondo delle corse. Nella Porsche 935 del Gruppo 5 fu adottata già nel 1976 la pinza freno monoblocco con le guarnizioni freno sostenute per mezzo di bulloni. Con la 993 il diametro dei dischi freno anteriori aumentò ulteriormente: a 304 mm per i modelli base e a 322 mm per la Turbo. Già a quei tempi la decelerazione massima degli impianti frenanti salì fino a 1,2 g. Oggi i dischi freno della versione base della 911 misurano 330 mm sia all’anteriore che al posteriore.
Le diverse tipologie di freni Porsche sono riconoscibili dal colore della pinza freno: le versioni standard sono di colore nero, le pinze freno delle versioni S sono argentate o rosse, a seconda dei modelli, le pinze dei freni PCCB sono gialle. Per quanto riguarda la grandezza, non è possibile realizzare dischi oltre la misura di 420 mm su una ruota da 20 pollici. Anche nella Cayenne Turbo S c’è questa limitazione dovuta allo spazio necessario al montaggio delle catene da neve su ruote invernali da 20 pollici. E allora in quale direzione andrà lo sviluppo?
«Anche in futuro Porsche non si sposterà di un millimetro dalla sua ambiziosa strategia di sviluppo dei freni», promette Neudeck. «Il trend in direzione di vetture più leggere casca per noi davvero a fagiolo e anche la tendenza a spostarsi sull’ibrido decongestiona i freni molto più di quanto ci si potrebbe aspettare. Nell’impiego sportivo nelle corse con la 911 GT3 R Hybrid abbiamo constatato che il consumo delle pastiglie e dei dischi freno si riduce fino al 50 percento». Eppure sono pronte nuove sfide. A partire dal 2021 negli Stati Uniti d’America le guarnizioni dei freni non potranno più contenere rame. Al momento la percentuale di rame presente nelle guarnizioni freno può arrivare fino al 35 percento e grazie al suo elevato tenore di assorbimento del calore e alla sua trasmissione omogenea, questo materiale gioca tuttora un ruolo importante nella produzione delle guarnizioni frenanti ad alte prestazioni. «In questo campo siamo dovuti ripartire completamente da zero», dichiara Neudeck. «Nel frattempo abbiamo trovato alternative di grande interesse e prevediamo di giungere al rispetto delle normative con grande anticipo sui tempi». Il prossimo apice dei freni Porsche è già in lavorazione.
Testo Christoph Reifenrath
Fotografie Rafael Krötz
