L’introduzione del freno a disco ha portato con sé tanti cambiamenti, a volte non così evidenti a prima vista, ma indispensabili per sfruttare in pieno la potenza del nuovo sistema frenante.
Geometrie, laminazioni e forme dei telai sono state completamente riviste.
Così come la struttura delle ruote, uno dei componenti che ha richiesto maggiori adattamenti con l’introduzione del rotore.
In questo articolo analizzeremo proprio come sono cambiate le ruote per freno a disco rispetto a quelle per freno tradizionale.
In particolare ci concentreremo su quelle con cerchio in carbonio, ovvero di media-alta gamma, che potenzialmente più delle altre possono trarre giovamento dall’introduzione del disco, grazie all’eliminazione di un punto critico come la pista frenante.
Tra le altre cose cercheremo di rispondere ad una delle domande che spesso ci arrivano in redazione: come mai, nonostante l’eliminazione della pista frenante, le ruote in carbonio per freno a disco sono più pesanti (o comunque non sono più leggere) di quelle per freno tradizionale?
Per sviluppare questo approfondimento abbiamo coinvolto i tecnici Vision, azienda che produce ruote di alta qualità e fornisce anche team World Tour, come l’EF Pro Cycling e la Bahrain-McLaren.
Come riferimento abbiamo preso una coppia di ruote Vision Metron 55 SL per freno a disco e una per freno tradizionale, ma la maggior parte delle considerazioni possono essere estese a livello generale.
NUOVA DISTRIBUZIONE DELLE FORZE
L’introduzione del freno a disco ha richiesto lo sviluppo di progettualità completamente nuove, per far fronte ad una distribuzione delle forze molto diversa rispetto al freno tradizionale.
Sulle ruote rim brake le torsioni generate dalla trasmissione erano sopportate dal mozzo, quelle della frenata dal cerchio.
Se vogliamo, c’era una distribuzione più omogenea.
Sulle ruote disc tutte le torsioni ricadono su mozzo (e in parte sui raggi) e questo ha richiesto una revisione del sistema.
E’ proprio sulla struttura del mozzo, infatti, che troviamo le maggiori differenze tra le due tipologie di ruote.
Senza considerare l’introduzione di nuovi standard, come il perno passante e le battute più larghe.
Insomma, con l’introduzione del freno a disco è cambiato tutto, a livello di struttura e dimensionamento del mozzo, di laminazione del cerchio, di raggiatura.
VIA LA PISTA FRENANTE. COM’E’ CAMBIATO IL CERCHIO
La pista frenante ha da sempre rappresentato uno dei punti critici dei cerchi in carbonio, specie quelli per copertoncino, sui quali non era possibile scendere troppo di peso per non inficiarne la robustezza e la durata nel tempo.
Gli ingegneri Vision ci hanno confermato che ora è possibile lavorare con spessori più sottili e la costruzione di un cerchio disc è un po’ più semplice.
A livello teorico è possibile produrre dei cerchi più leggeri.
Nella realtà, però, le cose stanno andando un po’ diversamente e il peso dei cerchi è rimasto più o meno analogo, perché più che sulla leggerezza, tutti i brand si stanno concentrando sulle prestazioni aerodinamiche.
Ciò accade perché, dati alla mano, nell’economia della prestazione la riduzione di watt generata dai miglioramenti aerodinamici è più significativa di quella legata al risparmio di qualche grammo.
In casa Vision parlano di “peso dell’aerodinamica”…
L’attenzione all’aerodinamica ha portato alla realizzazione di cerchi con canale più largo e dalla forma decisamente più bombata che, inevitabilmente, richiedono l’utilizzo di maggiori quantità di composito.
Sebbene la laminazione delle ruote più moderne sia stata modificata e ottimizzata per questi cerchi di nuova generazione, è difficile riuscire a scendere di peso rispetto ad un cerchio molto più stretto.
Oltre alla quantità di materiale, c’è da tenere conto di un’ulteriore variabile: è necessario irrobustire l’area di fissaggio dei nipples, ora sottoposta a maggiore sollecitazione, perché il raggio “tira” in fase di frenata.
Lo sviluppo di cerchi con queste caratteristiche non è tanto legato alla diffusione del freno a disco, quanto allo sviluppo di telai di nuova concezione, che permettono un passaggio ruota molto più ampio.
Grazie a questi cerchi di nuova generazione, le ruote “moderne” sono più performanti in termini aerodinamici ma, soprattutto quando si fa riferimento all’utilizzo amatoriale, non dobbiamo dimenticare che sono anche più stabili, sicure e facili da guidare.
Nel caso delle Metron 55 SL, la coppia per freno tradizionale pesa 1600 grammi, quella per freno a disco 1660 grammi (la differenza è quasi tutta sulla ruota anteriore).
IL RUOLO CHIAVE DEI MOZZI
I mozzi giocano un ruolo chiave sulle prestazioni della ruota, in particolare nella riduzione degli attriti.
Con l’introduzione del freno a disco, però, sono diventati ancora più importanti, poiché è sui mozzi che ora si concentrano tutte le forze di torsione (quella della frenata, oltre a quella della trasmissione).
L’aumento delle forze a carico del mozzo ha richiesto una revisione della struttura di questo componente, che rispetto ad una equivalente ruota rim brake, ha un dimensionamento decisamente maggiore, sia del corpo che delle flange, specie sull’anteriore.
Una differenza amplificata dall’introduzione del perno passante e dalle battute del telaio, che sul posteriore sono passate da 130 a 142 mm.
La nuova struttura dei mozzi disc ci fornisce la risposta alla domanda che ci siamo posti all’inizio di questo articolo, ovvero perché le ruote in carbonio per freno a disco non riescono quasi mai ad essere più leggere di quelle per freno tradizionale.
La differenza la fa proprio il peso del mozzo, che nelle versioni disc è considerevolmente superiore.
Scendere troppo di peso significherebbe ridurre la rigidità torsionale e l’affidabilità di tutta la ruota.
E I RAGGI?
I raggi non presentano differenze sostanziali in termini di forma o materiale.
I più diffusi restano quelli in acciaio inox, quasi sempre piatti e spesso a doppio spessore.
A cambiare è il numero dei raggi utilizzati, che sulle ruote per freno a disco è sempre superiore, visto che, insieme al mozzo, devono “assorbire” le maggiori forze generate dalla frenata, specie sulla ruota anteriore.
Un aspetto interessante emerso chiacchierando con i tecnici Vision, infatti, è che il freno a disco ha portato a rivedere anche lo stile di guida, almeno nel mondo dei pro’.
Il disco, infatti, permette di frenare più tardi.
Viene quasi bypassata la fase di decelerazione prima della curva e questo porta ad utilizzare ancora di più il freno anteriore in fase di staccata. Il freno posteriore serve solo ad “aggiustare” la frenata, un po’ come si fa nelle moto.
L’aumento dei raggi, infatti, quasi sempre riguarda la ruota anteriore, sul lato del disco.
Nel caso delle Vision Metro 55 SL, ad esempio, sul modello rim brake troviamo 16 raggi all’anteriore e 21 al posteriore, sul modello disc 21 all’anteriore e 24 al posteriore.
IN CONCLUSIONE
Abbiamo capito che le ruote disc hanno una struttura completamente diversa rispetto a quelle rim, poiché devono sostenere le maggiori forze generate in frenata.
A questo si aggiungono anche le nuove forme del cerchio, frutto dei più moderni studi aerodinamici.
Qui sotto, per concludere, sintetizziamo come sono cambiate le ruote disc rispetto a quelle rim:
1- Cerchio concepito in modo diverso e realizzato con laminazioni differenti. Non ci sono più le complicazioni della pista frenante, ma si deve tener conto di altre variabili, come l’area d’ingresso del nipples, ora molto più sollecitata.
2- Concettualmente la ruota disc è più longeva, poiché la pista frenante era un’area soggetta ad usura.
3- Mozzi più pesanti e di dimensione maggiore, per sopportare le torsioni aggiuntive generate dalla frenata.
4- Maggior numero di raggi, per garantire la giusta rigidità torsionale ma, anche in questo caso, soprattutto per distribuire meglio le forze.
QUALE FUTURO?
E’ questa la domanda che abbiamo fatto in chiusura agli ingegneri Vision e la risposta ha lasciato margine a molte suggestioni.
Se con mozzi e raggi, probabilmente, siamo arrivati quasi al limite, c’è invece ancora un notevole margine di miglioramento sulla lavorazione del composito (qualità di carbonio e resina, laminazione, nuove tecniche costruttive).
Insomma, nei prossimi anni potremmo assistere a nuove, importanti, evoluzioni tecniche sui cerchi, che produrranno un’ulteriore riduzione di peso, senza mai perdere di vista l’aerodinamica…
Evoluzioni nella lavorazione del composito che, ovviamente, incideranno anche sulla realizzazione dei telai…
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