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
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.
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.
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 140-150mm). 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 2008-2009.
-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
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.
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.
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.
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.
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).
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).
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.