CUSCINETTI SIGILLATI E CONI E SFERE

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1 Le ruote Come possiamo vedere dalla figura, in una ruota distinguiamo: -Il mozzo: è l elemento di fissaggio della ruota al telaio. Al suo interno vi sono dei cuscinetti che permettono la rotazione della ruota attorno ad un asse fisso solidale col telaio. -I raggi: svolgono la funzione strutturale di tenere insieme cerchione e mozzo. -Cerchione: il cerchione è la zona più periferica della ruota e serve da supporto per la gomma. -Nipple: il nipple ha la funzione di ancorare il raggio al cerchione e di permettere di regolare la tensione dei raggi. Vediamo ora di analizzare i singoli componenti e le loro varie caratteristiche, nonché le varie tipologie e i vari standard offerti dal mercato. Il mozzo. Come detto in precedenza il mozzo ha il compito di ancorare la ruota al telaio o alla forcella. Il mozzo è composto da un asse solidale con il telaio o la forcella attorno a cui ruota una parte esterna (corpo del mozzo) a cui sono ancorati i raggi e il disco. Tra le due parti sono interposti dei cuscinetti per minimizzare l attrito e garantire un adeguata durata. CUSCINETTI SIGILLATI E CONI E SFERE Premesso che tutti i mozzi ruotano su cuscinetti a sfere, esistono due tipologie di cuscinetti adottate dalle case costruttrici. Alcune case utilizzano cuscinetti industriali sigillati. I cuscinetti sono infilati a pressione tra l asse e il corpo del mozzo. Non esiste alcun sistema di regolazione, l assenza di gioco è garantita dalle

2 tolleranze di lavorazione. Quando i cuscinetti si consumano o si deteriorano e si crea gioco, sarà necessario sostituirli. Come si può vedere da questo schema (mozzo anteriore a cuscinetti sigillati per quick release) è presente una parte solidale con l asse della forcella composta da un asse forato e due boccole o distanziali (#4) al cui interno si inserisce il quick release. L asse (#4) si inserisce all interno di due cuscinetti (#3) inseriti a pressione all interno del corpo mozzo (#1) e con un distanziale (#2) interposto tra loro. La rotazione avviene attorno al perno (#4). Altre case invece utilizzano il sistema detto a coni e sfere. Il sistema si basa sull utilizzo di un cilindretto conico che tramite opportune viti di registro viene spinto all interno di una corona di sfere che scorre all interno di una pista solidale col corpo del mozzo. Quando il cono viene spinto, questo tende ad allargare le sferette eliminando eventuali giochi. Per determinare la forza di infissione del cono esistono opportuni dadi di registro.

3 Il questo schema, tralasciando gli altri elementi che non ci interessano, possiamo vedere il meccanismo di funzionamento del sistema a coni e sfere. Il cono viene infisso all interno della corona di sfere e tende ad allargarle all interno di una pista di scorrimento inserita a pressione all interno del corpo del mozzo e quindi solidale con esso. L asse quindi rimane solidale con i coni al telaio mentre il corpo del mozzo è libero di ruotare attorno all asse grazie alla corona di sfere. Il sistema a coni è sfere è in grado, tramite la registrazione, di compensare l usura delle sfere stesse senza ricorrere alla sostituzione. TIPOLOGIE DI MOZZO ANTERIORE Sul mercato esistono due grandi famiglie di mozzi anteriore: i mozzi per quick release e i mozzi per perno passante. Il mozzo per quick release era largamente utilizzato fino a qualche anno fa anche sulle ruote anteriori, mentre oggi si tende ad utilizzare maggiormente il sistema a perno passante. Ad ogni modo il quick release è uno standard ancora utilizzato in ambito XC/marathon, anche se le case spingono sempre più verso il perno passante anche per le discipline più pedalate. Lo standard di questi mozzi è 100x9mm, ovvero il mozzo ha battuta da 100mm e il diametro dei forcellini dev essere di 9mm. Il mozzo per perno passante invece era negli scorsi anni utilizzato quasi esclusivamente per uso gravity, mentre ora trova larghissima diffusione anche in ambito enduro/am e anche su alcune biciclette da XC/marathon.

4 Il mozzo si presenta con un foro, il cui diametro dipende dallo standard utilizzato. L asse della forcella svolge la funzione di asse fisso attorno cui avviene la rotazione (generalmente i cuscinetti poggiano direttamente sull asse stesso). Purtroppo per noi non esiste un unico standard, ma ce ne diversi. La prima misura identifica la battuta (ovvero la larghezza del mozzo), la seconda il diametro del perno. -100x15: è lo standard adottato da Shimano, Fox e Marzocchi per le forcelle da XC e All Mountain (fino a mm). Utilizza un perno da 15mm di diametro. -110x20: lo standard più diffuso. Adottato da Rock Shox su tutta la gamma, viene utilizzato da tutti per forcelle da Enduro, FR e DH (dai 160 in su). Utilizza un perno di diametro 20mm. -110x25: standard adottato da Specialized per la forcella E150, montata di serie sulle Specialized Enduro SL MY Standard Maverick: utilizza un perno integrato nel mozzo con diametro esterno di 24mm e interno di 27mm. Utilizzato solo su forcelle Maverick. TIPOLOGIE DI MOZZO POSTERIORE Per quanto riguarda i mozzi posteriori esistono due battute, da 135mm e 150mm ciascuna disponibile in versione quick release (anche se mozzi da 150 quick relase praticamente non esistono), per perno passante da 10 o da 12mm. Il sistema quick release è utilizzato nella stragrande maggioranza dei telai. Il funzionamento è il medesimo del mozzo anteriore. L unica differenza è la misura: i mozzi posteriore per QR hanno battuta da 135mm. Il sistema perno passante da 10 mm è invece utilizzato su telai per uso gravity (Enduro, FR e DH). Adotta l utilizzo di un perno solidale al telaio da 10mm attorno a cui ruota il corpo del mozzo. E compatibile anche con forcellini da quick release. Esiste in battuta da 135mm e 150mm (rispettivamente 135x10 e 150x10). Il sistema perno passante da 12 mm è generalmente utilizzato su biciclette da DH e FR. Utilizza un perno da 12mm solidale al telaio attorno a cui avviene al rotazione. Non è compatibile con forcellini QR ma richiede forcellini appositi (aperti o chiusi). Esiste in battuta da 135mm e 150mm (rispettivamente 135x12 e 150x12). ATTACCHI DISCO Per quanto riguarda gli attacchi disco, esistono invece 2 standard: -Il sistema Center Lock: adottato da Shimano e da altre case, presenta un sistema di incastro del

5 disco su una ghiera dentellata. Il disco viene poi tenuto in battuta da una ghiera che si serra con una chiave per cassette Shimano. -Il sistema a 6 fori: adottato dalla stragrande maggioranza dei produttori, prevede la presenza di 6 viti che fissano in maniera solidale il disco al mozzo. LA RUOTA LIBERA. La ruota libera nelle biciclette moderne è integrata nel mozzo. La ruota libera permette il movimento solidale solamente quando il pignone viene fatto girare nella direzione del moto alla stessa velocità della ruota, mentre in direzione opposta non produce alcun movimento sulla ruota, che continua nel suo movimento per inerzia. In questo modo, se la ruota acquisisce velocità (ad esempio in una discesa) la ruota risulta in grado di muoversi liberamente ad una velocità maggiore, evitando che il biker debba aumentare la velocità di pedalata assorbendo comunque energia. Solitamente la ruota libera è caratterizzata da cilindretti inclinati che vengono mantenuti a contatto con un tamburo scalettato, in modo che se il tamburo ruota in una direzione (in senso antiorario) si ha la presa da parte dei cilindretti, mentre nell'altra (senso orario) si ha il cilindro che scorre dando il caratteristico suono metallico.

6 I raggi. I raggi sono un asta che ha la funzione di collegare cerchione e mozzo. Il loro compito è di impedire la rotazione del cerchio relativamente al mozzo e di mantenere costante la distanza mozzocerchione in ogni punto. Generalmente sono realizzati in acciaio, ma esistono anche raggi in alluminio, in carbonio o in materiali polimerici (Spinergy). I raggi nelle biciclette lavorano esclusivamente a trazione: il mozzo risulta quindi appeso al cerchio. Per questo motivo è estremamente importante la corretta tensionatura dei raggi. Nelle ruote con freno a disco, durante la fase di frenata, essendo il disco solidale al mozzo e non al cerchio, il momento generato sul disco sollecita in maniera particolare i raggi poiché tale momento dev essere al cerchione e alla gomma. Per questo motivo le ruote con freni a disco richiedono una raggiatura più robusta di quelle per V-brake. Un raggio di tipo tradizionale è composto da due estremità, una filettata, su cui si andrà ad avvitare il nipple e una curvata a 90 che si va ad inserire nell apposita sede sul mozzo. Esistono tuttavia dei sistemi di ancoraggio diversi, utilizzati da alcuni produttori per ruote di fabbrica.

7 IL NUMERO DEI RAGGI Il numero dei raggi è variabile e dipende dalle caratteristiche che si vogliono dare alle ruote. Generalmente un numero più elevato di raggi significa una maggiore robustezza e una maggiore affidabilità. Infatti in caso di rottura di uno o più raggi, maggiore è il numero dei raggi presenti, minore sarà l effetto che comporterà l assenza di alcuni di essi. Se rompere 2 raggi su una ruota da 36 non significa nulla, la rottura di 2 raggi su una ruota da 24 può rendere la ruota inutilizzabile. Il mercato generalmente offre soluzioni da 24, 32 o 36 raggi. Solitamente le ruote da 24 raggi utilizzano dei raggi particolari, più robusti di quelli normali e talvolta con sistemi di fissaggio sul mozzo particolari. LA SFINATURA Con il termine raggio sfinato si intende un raggio la cui sezione non è costante per tutta la lunghezza del raggio stesso. In un raggio sfinato la sezione si riduce progressivamente nella zona centrale del raggio, in modo da ridurre il peso del raggio stesso. La sfinatura non indebolisce eccessivamente il raggio, essendo la riduzione di sezione progressiva e non brusca non si creano discontinuità o zone di indebolimento. La riduzione di peso è invece abbastanza sensibile, soprattutto considerando che in un set di ruote ci sono generalmente 64 raggi. Il mercato offre diverse tipologie di raggi sfinati. In linea generale, sulle ruote tradizionali, i raggi sfinati fino a 1.5mm sono da utilizzarsi per usi molto leggeri. I raggi sfinati da 1.8mm sono invece adatti ad usi più gravosi, quali l AM. Raggi a sezione costante da 2.0mm o più spessi sono invece consigliati per utilizzi gravity. INCROCIO I raggi possono essere montati con diversi tipi di incrocio. In nome dell incrocio deriva dal numero di raggi che si incontrano seguendo la lunghezza di un singolo raggio. Le configurazioni principali sono: -In quarta prevede che ogni raggio incrocia quattro altri raggi, questa è la configurazione più resistente agli sforzi, ma anche più pesante. -In terza prevede che ogni raggio incrocia tre altri raggi, questa è la configurazione classica, che garantisce un'elevata resistenza e un peso non eccessivo. -In seconda prevede che ogni raggio incrocia due altri raggi, questa è una configurazione più recente, dove si penalizza la resistenza, ma si aumenta la leggerezza. -In prima prevede che ogni raggio incrocia un altro raggio, questa è una configurazione più recente, dove si penalizza la resistenza, ma si aumenta la leggerezza. -radiale i raggi che vanno dal mozzo al cerchio seguendo i raggi dello stesso, senza incrociarsi con nessun altro raggio, questa è in assoluto la soluzione meno resistente agli sforzi, ma anche la più leggera.

8 I nipple. Il nipple è l elemento di collegamento del cerchione con il raggio. E costituito da una zona cilindrica forata e filettata internamente, al cui interno si inserisce la parte filettata del raggio. Dalla parte opposta invece è presente un piattello di diametro superiore rispetto alla parte cilindrica. Il piattello essendo di diametro maggiore rispetto al foro presente sul cerchio rimane ancorato all interno del cerchio stesso. Ruotando il nipple con l apposita chiave è possibile determinare l approfondimento del raggio all interno del nipple stesso e regolare la tensionatura del raggio stesso. NIPPLE E CERCHI TUBELESS Generalmente l operazione di inserimento del nipple sul cerchione è facilitata dalla presenza di appositi fori nel cerchione stesso. Nei cerchi tubeless invece la flangia interna del cerchione dev essere continua per garantire la tenuta ermetica del copertone tubeless. Per facilitare l operazione di inserimento del nipple, alcuni costruttori utilizzano una boccola al cui interno si trova la sede del nipple. La boccola ha una sede filettata all interno del cerchio. La procedura di installazione del nipple diventa quindi semplificata. Dapprima si inserisce la boccola sul raggio, poi si avvita leggermente, il nipple, successivamente si avvita la boccola sul cerchione. Assemblati tutti i raggi si può procedere alla tensionatura degli stessi.

9 I cerchioni I cerchioni sono la parte più periferica della ruota, che ha un duplice compito: da un lato svolge la funzione strutturale di trasferire le sollecitazioni ai raggi quindi al mozzo e al telaio/forcella, dall altro funziona da supporto per la copertura e l eventuale camera d aria. STATO TENSIONALE SOTTO STRESS Quanti di noi si sono chiesti come faccia un cerchio così delicato a prendersi in mano smontato, a resistere alle sollecitazioni si un utilizzo offroad anche gravoso? In questo paragrafo cercheremo di darci una risposta. Vedremo di analizzare brevemente come lavora il cerchione quando è sottoposto ad una sollecitazione radiale, che può essere esempio l atterraggio da un salto o l impatto contro un ostacolo. Supponiamo che la sollecitazione provenga dal basso, come nel caso di un atterraggio da un salto, ma le stesse considerazioni sono valide anche per una qualsiasi sollecitazione applicata in un punto generico del cerchione: in tal caso sarà sufficiente ruotare il sistema di riferimento. Il cerchione ed i raggi agiscono secondo un meccanismo arco-tirante. Il cerchio infatti si comporta in questo caso proprio come un arco, lavorando quasi esclusivamente a compressione. Nello schema qui sopra sono rappresentate in rosso le sollecitazioni di compressione, in blu quelle di trazione. La sollecitazione impressa alla ruota si distribuisce sulla semicirconferenza inferiore secondo due rami, in maniera simmetrica, determinando una sollecitazione di compressione C. La sollecitazione tenderebbe ad appiattire il cerchione, ovvero ad aprire l arco. A contrastare questa tensione ci pensano i raggi orizzontali che lavorando a trazione (con una sollecitazione T) impediscono l apertura dell arco. A questo poi dobbiamo aggiungere la sollecitazione T che è la sollecitazione di trazione dei raggi superiori che è determinata dal peso dell insieme biker+bici e dall eventuale decelerazione (dovuta nel nostro caso all atterraggio dal salto).

10 LA LARGHEZZA DEL CERCHIONE. Parametro di fondamentale importanza, insieme al peso, è la larghezza del canale interno del cerchione. La larghezza del canale determina non soltanto la robustezza del cerchione (un cerchio più largo è più resistente a sollecitazioni trasversali e tenderà meno a stortarsi), ma ha anche effetto sugli pneumatici. Infatti lo stesso pneumatico, montato su un cerchio stretto o su un cerchio largo, assumerà una forma diversa. Sul cerchio più stretto lo pneumatico tenderà maggiormente ad arrotondarsi e ad assumere una forma a pera. Le spalle saranno più oblique e il battistrada più arrotondato. Su un cerchio più largo invece lo pneumatico tenderà maggiormente a squadrarsi, assumendo una forma ad U. Le spalle tenderanno ad essere perpendicolari rispetto al battistrada, garantendo un maggiore sostegno. Lo stesso battistrada tenderà ad essere più appiattito e di conseguenza la presa di spigolo dei tasselli laterali sarà migliore. Esistono inoltre delle limitazioni in base alla larghezza del cerchione, sulle misure di coperture che si possono montare. Montare un pneumatico di sezione troppo generosa su una cerchio troppo stretto può causarne lo stallonamento, così come montare uno pneumatico troppo stretto su un cerchio troppo largo può fare si che la spalla vada a contatto col terreno con rischio di danneggiamento. Consiglio di seguire la seguente tabella. In base alla larghezza del cerchio si possono montare coperture con ETRTO: -Cerchio da 13mm: ETRTO da 18 a 25mm -Cerchio da 15mm: ETRTO da 23 a 32mm -Cerchio da 17mm: ETRTO da 25 a 50mm -Cerchio da 19mm: ETRTO da 28 a 62mm -Cerchio da 21mm: ETRTO oltre 35mm -Cerchio da 23mm: ETRTO oltre 37mm -Cerchio da 25mm: ETRTO oltre 44mm -Cerchio da 27mm: ETRTO oltre 47mm -Cerchio da 29mm: ETRTO oltre 54mm I CERCHIONI TUBELESS I cerchioni tubeless o UST (Universal Sistem Tubeless) sono progettati per poter essere utilizzati, con idonee coperture, senza la camera d aria. Il vantaggio di tale sistema è che si annulla il problema delle pizzicature (snake bite).

11 cerchioni tubeless rispetta ai cerchi normali hanno una spalla più alta, in modo da prevenire il rischio di stallonamenti. Il cerchione è a tenuta ermetica e al suo interno presenta una scanalatura per facilitare il montaggio della copertura. Come si può vedere dalla figura, per montare la copertura bisogna dapprima inserire il cerchietto nella scanalatura. Una volta inserito si può procedere al gonfiaggio e il cerchietto andrà ad inserirsi all interno dell apposita sede. Il vantaggio del sistema tubeless è quindi quello di poter utilizzare pressioni di gonfi aggio più basse senza rischiare di pizzicare. Tuttavia pressioni eccessivamente basse possono causare stallonamento della copertura, ovvero la fuoriuscita della copertura stessa dal cerchione. Esiste poi la possibilità di convertire, tramite appositi flap o con l ausilio di una camera d aria e con dei liquidi sigillanti, cerchi normali in tubeless. Tale procedura è detta in gergo latticizzazione poiché generalmente si utilizza come liquido sigillante una soluzione a base di lattice per stampi. Il Ringraziamento va per la pubblicazione di questo articolo a DANYBIKER88.