L'introduzione dei freni a disco nelle competizioni su strada ha acceso un dibattito tra gli appassionati. Ma i freni a disco sono davvero superiori ai tradizionali freni a pattino? Questo articolo analizza entrambi i sistemi per capire quale sia il più efficiente.
Principio di Funzionamento
Sia i freni a pattino che quelli a disco utilizzano l'attrito per frenare. Un corpo viene premuto contro un componente in rotazione, rallentandone la velocità e generando calore e usura.
Freni a Pattino: Il pattino, composto da mescole di gomma, preme contro la pista frenante del cerchio. L'azionamento avviene tramite un cavo metallico in tensione, lavorando a trazione.
Freni a Disco Idraulici: Le pastiglie, con ferodo in leghe sinterizzate, premono contro il rotore, composto da acciaio e leghe per dissipare il calore. L'azionamento avviene tramite un cilindro che spinge l'olio idraulico, lavorando a compressione.
Distribuzione della Frenata
Un aspetto cruciale è come la forza frenante (B) viene distribuita sulla ruota:
Freni a Pattino: B si scarica su un punto del cerchio (settore 1), sollecitando i raggi in trazione e compressione in modo non uniforme.
Freni a Disco: B si applica al mozzo e si distribuisce sui raggi, ottenendo una frenata più controllata e gestibile, senza influenzare la guidabilità.
Azionamento della Frenata e Modularità
Le leve freno moltiplicano la forza applicata (vantaggio meccanico). La differenza tra i sistemi sta nel modo in cui questa forza viene applicata:
Freni a Pattino: Un cavo metallico in tensione aziona il freno. Lo stress continuo sul cavo ne riduce l'elasticità, rendendo la frenata meno modulabile e più "on-off".
Freni a Disco Idraulici: La leva spinge un cilindro che pressurizza l'olio idraulico, azionando i pistoni che spingono le pastiglie. L'olio, essendo incomprimibile, mantiene costante l'efficienza e la modularità nel tempo. Unico svantaggio è l'igroscopicità dell'olio, che richiede lo spurgo periodico.
Il Problema del Cambio Ruote
Il cambio ruote è un ostacolo per i freni a disco, soprattutto a livello professionale:
Freni a Pattino: Sgancio rapido e sostituzione veloce (circa 30 secondi).
Freni a Disco: La minore luce tra le pastiglie rende difficile l'inserimento del disco, allungando i tempi. Il sistema a perno passante risolverebbe questo problema, come già avviene in MTB.
Freni a Disco Meccanici
Esiste una distinzione tra freni a disco per Mtb e strada. Alcuni produttori prevedono leve con una puleggia mobile, in modo da variare il tiraggio e poter essere usate indifferentemente su impianti strada o fuoristrada. I dischi sono comuni a tutti gli impianti, nel senso che non esistono di specifici per pinze meccaniche o idrauliche.
All’interno della pinza c’è la coppia di pastiglie, tenute in tensione da una molla sagomata. Nel caso di pinze a singolo pistoncino ne è presente uno solo mobile, dal lato esterno, che azionato dal cavo freno spinge la pastiglia sul disco.
All’atto pratico non c’è una netta superiorità perché, non dimentichiamolo mai, la potenza frenante è sempre condizionata dalla superficie della gomma a terra. Quello che si avverte è invece una differente sensazione; trovo gli impianti a singolo pistoncino più “morbidi” da gestire e più facilmente modulabili. Incide anche la regolazione della distanza delle pastiglie, che io sono solito fermare lasciando una maggiore distanza tra disco e pastiglia dal lato esterno, quello cioè comandato dal pistoncino mobile.
Installazione Freni a Disco Meccanici
Davvero pochi: una chiave a brugola, una Torx, pinza e tronchese. Il sistema di accoppiamento telaio/pinza può essere diretto, ossia con le sedi per le viti ricavate direttamente su di esso; oppure richiedere delle staffe sagomate e ne esistono in varie fogge e misure per potersi adattare a qualunque connubio pinza/telaio.
La lavorazione delle sedi deve essere assolutamente precisa, altrimenti hai voglia a provare ma la pinza non la centrerai, provocando quel fastidioso rumore di strisciamento che tanto infastidisce molti ciclisti.
Adesso vediamo, non benissimo, il sistema di ancoraggio mediante apposita staffa. La pinza non andrà avvitata direttamente alle asole ma con l’interposizione di una staffa sagomata. Qui in basso vediamo una pinza non ancora installata al telaio ma con la sua staffa in sede; affianco altra staffa di diversa foggia.
Nella immagine di destra è possibile apprezzare il sistema di rondelle concave e convesse (uguali a quelle dei pattini V-brake o alcune tacchette cantilever) per la regolazione precisa della centratura. In questa fase non è importante che siano perfettamente centrate, per adesso possiamo limitarci a mettere le pinze in sede stringendo poco, dando una semplice regolata a mano per consentire alla ruota di girare.
Montiamo prima il cavetto, assicurandolo al suo punto di fissaggio, che è posto sempre sulla levetta di spinta. Il cavetto freno messo in trazione dalla leva freno “tira su” la levetta posta sulla pinza che comanda la spinta del pistoncino, e quindi della pastiglia, contro il disco.
Una volta che ci siamo assicurati che tirando la leva tutto funzioni, non sia cioè il cavetto troppo lento, passiamo a centrare la pinza in modo che le pastiglie siano perfettamente parallele al profilo del disco. Che non significa equidistanti dal disco, e tra l’altro nemmeno dovranno esserlo: solo esattamente allineate.
La procedura ricalca quella delle pinze idrauliche, con qualche differenza. Perché in un sistema idraulico è il fluido in pressione a mantenere le pastiglie a distanza. Infatti, lo abbiamo visto sopra, l’insieme attacco/staffa/bulloni di fissaggio prevede un sistema di rondelle concave e convesse che permettono la regolazione rotorbitale della pinza.
Avvitiamo il registro fino a mandare la pastiglia interna a battuta contro il disco freno. Una decisa pinzata e mentre manteniamo la leva freno ben tirata dobbiamo stringere le due brugole di fissaggio precedentemente allentate. In questo modo è la forza frenante che provvede ad allineare perfettamente la pinza che sfrutterà il profilo del disco come riferimento.
Adesso che abbiamo la pinza perfettamente centrata possiamo dedicarci alla regolazione della distanza. Che può essere anche una distanza ragionevole, seppure per me eccessiva. Preferisco scendere tra lo 0,6 e lo 0,8mm per il lato interno.
Porteremo prima a battuta la pastiglia interna, quella fissa, contro il disco. Appena avvertiamo che “striscia” uniforme svitiamo di un quarto o mezzo giro, dipende dal registro. Poi ci spostiamo sul registro esterno, portando stavolta a strisciare la relativa pastiglia. Una volta a battuta la sviteremo in proporzione rispetto a quanto fatto sul lato opposto, quindi se all’interno abbiamo allentato di un quarto di giro stavolta svitiamo per mezzo giro.
Analoga regolazione è presente anche sul lato opposto per poter agire sul pistoncino interno, che sia del tipo mobile o fisso poco importa.
La lubrificazione dei pistoncini è invece una operazione piuttosto complessa e non è uguale per ogni pinza. Comporta lo smontaggio completo e malgrado l’apparente semplicità posso assicurarvi che all’interno della pinza alloggiano una miriade di minuscoli componenti, tutti da rimontare secondo una specifica sequenza. Inoltre la diversità tra i vari impianti meccanici rende difficoltoso stabilire una procedura standard, ci vorrebbe un singolo articolo per ogni modello.
E’ necessario rimuovere solo le pastiglie, il come lo vedremo parlando della loro sostituzione. Una volta liberata la pinza dalla loro presenza dobbiamo semplicemente agire sui registri a vite dei pistoncini, spingendoli il più possibile in avanti: facendoli uscire fino al loro limite per capirci. A questo punto basterà spruzzare un olio spray, denso (va bene quello che usa per le catene) aspettare che il solvente evapori e poi riavvitare i registri, riportando i pistoncini in sede. Importante prestare attenzione a che non scappi via il pistoncino, non tutti i modelli meccanici infatti accettano di buon grado questa procedura. Meglio agire poco per volta sul registro, in modo da essere sicuri e magari puntando un cacciavite all’interno, che faccia da spinta “contraria” a evitare la fuoriuscita.
Non potendo pubblicare un articolo per ogni singolo impianto frenante, vediamo solo i due più diffusi. Possiamo operare in due modi: o stringere le linguette con una pinza a becchi sottili e tirar via, ma ci vuole sempre una certa forza. Oppure inserire una lama sottile e spingere una pastiglia contro l’altra sfilando solo quella dietro cui avremo posto la lama.
Come si può vedere la parte superiore di ogni pastiglia ha dei dentini di presa, che si incastrano in appositi fermi ricavati sul corpo pinza. Può accadere che solo una pastiglia ingaggi subito mentre l’altra si mostri ritrosa a prendere posizione.
Alcune pinze, come per esempio la Trp mostrata sopra, prevedono una piccola brugola di sicurezza, da rimuovere prima di sfilare le pastiglie e riavvitare dopo. Altri invece richiedono che la pastiglia sia sfilata dall’alto, come succede per diversi impianti idraulici.
Come avete visto un impianto meccanico è decisamente semplice, sia nel montaggio che nelle regolazioni e nella manutenzione.
Freni a Disco Idraulici vs. Meccanici: Una Comparativa
La differenza principale tra i freni a disco idraulici e meccanici è che i freni a disco idraulici sono più efficienti, ovvero forniscono più potenza di arresto con meno sforzo sulla leva del freno. In un sistema di freno a disco meccanico, i freni sono azionati da un cavo, e questo è simile ai freni a cerchione. Con un sistema di freno a disco idraulico, i freni vengono azionati tramite fluido.
Molte persone concordano sul fatto che i freni a disco idraulici sono migliori. La ragione di questo è che forniscono una maggiore potenza di arresto con meno sforzo, ma consentono anche un controllo più preciso (sono più fluidi da usare) e offrono una maggiore sensazione di frenata rispetto ai freni a disco meccanici.
Il motivo per cui i freni a disco idraulici forniscono più potenza di arresto con meno sforzo è dovuto al modo in cui funzionano. In un sistema frenante idraulico, la pressione sul pistone è di gran lunga superiore alla forza che si sta esercitando sulla leva. Anche i sistemi di freni a disco meccanici aumentano la forza ma non della stessa quantità.
Nei freni a disco idraulici il sistema è chiuso, ciò significa che non si avrà sporcizia all’interno del sistema frenante, il che è meglio se si guida in condizioni di bagnato o fango. Sfortunatamente, i freni a disco meccanici sono aperti agli elementi esterni e, questo, può portare il cavo a sporcarsi o ostruirsi con i detriti.
Uno dei maggiori vantaggi è che è più facile fare manutenzione. La maggior parte delle persone ha già lavorato con i freni a cavo e quindi se è necessario regolarli è più facile rispetto ai freni a disco idraulici. Le componenti sono inoltre prontamente disponibili e poco costose in quanto utilizzano un sistema meno complesso.
Dipende da cosa si intende fare con la bici. Se si affrontano trail complicati e tecnici, avere freni a disco idraulici ha più senso. Inoltre, se il budget permette freni a disco idraulici, è sicuramente meglio averli, assicurandosi che siano dei freni decenti in quanto, quelli più economici, possono avere più problemi di quelli meccanici.
Se l’uso della MTB non è professionale ed è occasionale, allora potrebbe avere più senso comprare freni a disco meccanici. Un altro grande motivo per scegliere dischi meccanici è, come già detto, la facilità di manutenzione e regolazione.
Tra freni meccanici e freni a disco idraulici delle e-bike, ci sono differenze sostanziali, e il loro utilizzo dipende dal tipo di bicicletta scelta. In linea di massima, la differenza più importante tra i due è nella maggiore potenza d’arresto dei freni idraulici che fanno leva sul freno con uno sforzo minore rispetto a quelli meccanici.
I freni idraulici funzionano mediante lo spostamento dell’olio dei freni, che viene trasportato senza generazione di attrito, tramite l’apposita leva che aziona la frenata. Oltre alla maggiore potenza i freni idraulici sono dotati di una certa precisione nella frenata e sono molto leggeri rispetto al cavo dei freni meccanici; inoltre, una volta cambiato l’olio e regolati, non occorre altra manutenzione fino al successivo cambio dell’olio.
Il funzionamento dei freni meccanici è semplice: una volta tirata la leva del freno, si aziona un cavo che avvia il movimento delle pastiglie che vanno a stringere il disco. Il vantaggio è che, come detto, sono meno costosi, ma non solo. I freni meccanici non sono soggetti a problemi di surriscaldamento, che invece è talvolta prerogativa dei freni idraulici. Piuttosto semplici, poi, sono le riparazioni dei freni meccanici rispetto a quelli idraulici. Basta, infatti, dare la giusta sistemata a tensione del cavo, spazio tra le pastiglie, e infine sostituire eventuali parti danneggiate, come ad esempio le guaine.
In sostanza, le differenze ci sono: meno manutenzione, più economici e semplici da preparare i freni meccanici, più costosi ma anche più precisi e potenti quelli idraulici.
Freni a Disco: Vantaggi e Svantaggi
I freni a disco offrono vantaggi indiscutibili rispetto ai freni tradizionali:
- Migliore dissipazione del calore
- Maggiore modulabilità
- Maggiore potenza
- Minore sensibilità a fango e acqua
- Maggiore facilità di regolazione
Tuttavia, presentano anche degli svantaggi:
- Necessità di telaio e ruote apposite
- Costo superiore
- Peso maggiore
- Manutenzione più complessa
- Possibilità di vetrificazione delle pastiglie
- Corrosività dell'olio (solo per impianti DOT)
Quale Scegliere?
La scelta dipende dall'utilizzo che si fa della bici. Se si affrontano percorsi fuoristrada con fango e acqua, i freni a disco sono la scelta migliore. Per un utilizzo prevalentemente su strada, i freni tradizionali possono essere sufficienti.
I freni a disco sono divenuti ormai lo standard di riferimento per le mtb, perché sono vantaggiosi, soffrono meno il fango o l’acqua e permettono di esprimere un’elevata forza frenante senza sovradimensionare l’impianto.
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