I freni sono un elemento speciale per chi pedala in fuoristrada, su fondi scivolosi, sconnessi, fangosi e quando è necessario occorre rallentare e/o fermarsi, perciò l’efficacia dei freni non è trascurabile.
In questo articolo vogliamo soffermarci sui freni idraulici, sofisticati e potenti, da tempo presenti sul mercato, ma poco diffusi in Italia.
Struttura e Funzionamento dei Freni Idraulici
I freni idraulici si basano sullo stesso principio di fondo dei freni cantilever: trasmettere la forza frenante esercitata dal ciclista sulla leva ad una coppia di pattini che entrando a contatto diretto con il cerchio rallentano la ruota.
Nel caso dei cantilever la forza è trasmessa tramite un cavo, si esercita cioè una trazione che grazie al meccanismo dei cantilever (braccio di leva) si tramuta in pressione contro il cerchio. Nei freni idraulici il funzionamento è concettualmente ancora più semplice: la leva di comando anziché esercitare una trazione su un cavo esercita una pressione sullo stantuffo di una piccola pompa.
Questo a sua volta sospinge olio all’interno di un tubetto e, poiché l’olio è pressoché incomprimibile, la pressione si trasmette istantaneamente fino all’altra estremità del condotto. Qui sono presenti due stantuffi, che, sospinti dall’olio fuoriescono parzialmente dalla loro sede; su di essi sono montati i pattini che si muovono orizzontalmente entrando così a contatto con il cerchio.
Alcuni dettagli strutturali meritano subito un chiarimento: il tubetto, esternamente simile ad una normale guaina e praticamente dello stesso diametro, ha in realtà un notevole spessore (più di un millimetro) che lo rende non solo robusto, ma anche praticamente indeformabile: ciò è necessario per garantire una buona trasmissione della pressione.
E’ inoltre quasi sempre presente (e in ogni caso lo consigliamo caldamente) un archetto di irrigidimento (brake booster): in mancanza di questo, infatti, i pattini giunti a contatto del cerchio esercitano una pressione così forte da far allargare leggermente i foderi della forcella tra loro; ciò provoca una notevole perdita della potenza massima in frenata.
Caratteristiche Tecniche dei Freni Idraulici
Entriamo nel dettaglio delle caratteristiche tecniche dei freni idraulici e data la loro limitata diffusione su bici "normali", nel valutarne e descriverne le caratteristiche faremo costante riferimento ai freni cantilever classici, che supponiamo ben noti a tutti.
Manutenzione e Regolazioni
E’ il campo dove i freni idraulici eccellono per vari motivi: vediamoli. Il pattino è fissato a pressione, senza alcuna vite e alcun tipo di regolazione e può quindi essere sostituito in pochi secondi. All’opposto i pattini dei cantilever di alcuni anni fa avevano fino a 5 possibili movimenti (tre rotazioni e due traslazioni) di regolazione il che rendeva veramente complessa la messa a punto, soprattutto considerando che una sola vite bloccava tutti i cinque gradi di libertà .
I pattini del cantilever, inoltre, sono spesso soggetti al cosiddetto "gradino" quando parte del pattino non tocca il cerchio; situazione questa che provoca rapida usura del pattino e necessità , spesso, di sostituzione. Anche il rischio che il pattino tocchi il copertone (vedi oltre) va assolutamente scongiurato. Insomma, il cantilever offre un’ottima frenata ma richiede una frequente e precisa regolazione del pattino, problema quasi inesistente nel caso di freni idraulici.
Passiamo al condotto dell’olio: è anch’esso praticamente privo di manutenzione. Nei cantilever invece, il cavo è soggetto ad allungamento con conseguente necessità di manutenzione, inoltre lo sfregamento contro la guaina, accentuato nelle curve e all’uscita da essa (ad es. quando il rivestimento è metallico), produce un’usura costante.
Nei punti in cui la guaina non è presente inoltre, il cavo si sporca e il terriccio e la polvere possono sia danneggiarlo che aumentare nettamente l’attrito; ciò accade ad esempio quando i cavi passano liberi sotto il movimento centrale, zona molto esposta e in cui il cavo esercita un notevole attrito. Anche in mancanza di usura il cavo tende inoltre ad "indurirsi" perdendo l’originale flessibilità .
In sintesi, la sostituzione del cavo va effettuata abbastanza spesso e la verifica del suo stato, la pulizia della parti esposte, l’aggiunta di lubrificante nei punti critici sono normali operazioni di manutenzione. Tutto ciò non capita con i freni idraulici che sono privi di cavo.
Nei freni idraulici quindi l’unica regolazione necessaria è il recupero dell’usura dei pattini operazione però molto semplice che va eseguita tramite manopola o con vite a "brugola".
Potenza e Prontezza
I freni idraulici garantiscono una frenata pronta e molto potente. Infatti l’olio, essendo incomprimibile, trasmette istantaneamente la pressione esercitata dalla leva del freno. I pattini, inoltre, si muovono orizzontalmente ed entrano immediatamente in contatto con il cerchio per tutta la loro lunghezza. A ciò si aggiunga la mancanza di punti di attrito particolari.
Nei cantilever, soprattutto se di buona qualità e ben regolati, la frenata è altrettanto pronta ed efficace ma, quando si frena al limite, parte dell’energia va sprecata nell’allungamento elastico del cavo; inoltre vi sono svariati attriti dovuti al contatto tra cavo metallico e guaina, passacavi etc.
ProgressivitĂ
Spesso si teme che la potenza dei freni idraulici si tramuti in mancanza di progressività . In realtà , come sempre accade, si devono fare le opportune distinzioni. Chi passa da freni meno potenti, come i cantilever classici, può sperimentare fenomeni di bloccaggio, che non sono tanto dovuti ai freni idraulici quanto all’abitudine ad intervenire con più energia; insomma è sempre necessario un periodo di assuefazione.
Questo tipo di sporadici bloccaggi, anche se fastidiosi, non sono quindi segno di mancanza di progressività e non è sufficiente effettuare la prova di una bici con freni idraulici anche per una giornata intera per dare giudizi pienamente corretti sulle doti di progressività . Chi scrive, dopo più di un anno di utilizzo di freni idraulici, può dire che non ha assolutamente problemi di bloccaggio anzi, ritiene i freni idraulici molto progressivi, esperienza peraltro confermata anche da chi ne fa uso agonistico.
Per essere più precisi ciò che importa è che il freno non abbia "sbalzi" di azione difficilmente controllabili dal ciclista. Se poi a pari forza applicata alla leva un freno idraulico frena di più, questo è da considerarsi un vantaggio in quanto causerà un minore affaticamento su lunghi percorsi.
Ma c’è un altro aspetto che riguarda la progressività : le condizioni di utilizzo. Per una MTB le frenate "vere" si hanno su veloci discese, ripide e con fondo sterrato. In queste condizioni la stessa forza frenante che in piano su asfalto provocherebbe una decelerazione troppo brusca, può a mala pena rallentare la bici; infatti la pendenza della discesa equivale ad una forza che spinge verso il basso, il terreno sconnesso fa sì che vi siano dei "micro-bloccaggi" della ruota e la velocità elevata impone azioni decise.
Spesso a ciò si deve aggiungere il ridotto coefficiente di attrito tra pattino e cerchio causato dalla ruota bagnata o coperta di fango.
Costanza di Prestazioni
Poiché i cantilever effettuano un movimento su un arco di cerchio, il pattino si usura irregolarmente e a mano a mano che ciò succede, cambiano le condizioni di attrito e pressione e la zona di contatto. Inoltre l’allungamento del cavo provoca un progressivo ritardo della frenata poiché i pattini, in condizione di riposo, sono più distanti dal cerchio.
Nei freni idraulici, invece, grazie al movimento parallelo del pattino e alla quasi totale mancanza di manutenzione, il comportamento rimane assolutamente invariato, tranne per un maggiore corsa della leva dovuta alla progressiva usura del pattino (in mancanza di recupero di quest’ultima).
Per completezza dobbiamo citare un unico caso in cui i freni idraulici, a differenza dei cantilever, possono avere una variazione di prestazioni: quando la temperatura scende sotto i -10 °C la risposta diventa leggermente più lenta; le doti di frenata non cambiano, ma la maggior viscosità dell’olio "rallenta i riflessi" del freno.
Peso
E’ questo uno dei punti deboli dei freni idraulici: anche se sono stati fatti notevoli miglioramenti, questi in media pesano di più di cantilever di buona qualità . La differenza di peso è però contenuta, in assoluto, ma questo aspetto, su bici "estreme" dove si cerca il risparmio dei grammi può assumere un’importanza notevole.
Va notato però , per correttezza, che parte del peso dipende in realtà dagli adattatori per gli attacchi freno peri cantilever. Per entrambi i tipi di freno esistono varie versioni differenti per cui un confronto diretto di prezzo è difficile.
Riteniamo però che il freno idraulico debba essere dotato di archetto di irrigidimento e di meccanismo di sgancio rapido per un corretto confronto e che, per le sue prestazioni, vada confrontato con i migliori modelli di cantilever presenti sul mercato.
Montaggio
Un punto critico dei freni idraulici, raramente presenti in primo equipaggiamento, è proprio costituito dal montaggio. Infatti la mancanza di regolazioni impone come contropartita un montaggio meccanicamente accurato, con un perfetto allineamento del pattino; un errore di montaggio non può infatti essere corretto con "normali" regolazioni.
Anche la resistenza del condotto dell’olio e la mancanza di perdite sono in parte dipendenti da un’attenta ed adeguata installazione e un preciso taglio del tubetto. Insomma è in genere preferibile rivolgersi, per l’installazione, ad un professionista esperto.
Va detto però che i costruttori di freni idraulici hanno curato notevolmente questo aspetto: i freni sono venduti già pronti per l’installazione con l’olio già nel condotto: se questo non è troppo lungo il montaggio è puramente meccanico.
Nel caso vada accorciato o sostituito esistono appositi kit per operare, taglierine speciali e siringhe per il riempimento d’olio. Si tratta di operazioni che non presentano particolari difficoltà , ma forse spaventano chi ha sempre operato sui freni solo meccanicamente. Un ultimo aspetto: l’olio utilizzato è facilmente reperibile sul mercato e più di una marca è adeguata.
Sgancio Rapido
I moderni cantilever sono giunti ad ottime soluzioni per lo sgancio rapido della ruota; è facile, intuitivo ed estremamente veloce "aprire" il freno e il meccanismo relativo non aggiunge praticamente neanche un grammo di peso. Sotto questo aspetto i freni idraulici devono ancora migliorare.
Un tempo lo sgancio rapido non c’era ed ancora oggi spesso non è installato sul freno posteriore, con l’obbligo di sgonfiare il pneumatico per poter togliere la ruota (fortunatamente, in caso di foratura, questo è già sgonfio). Lo sgancio rapido comunque esiste, è funzionale, ma, spesso si paga a parte, aggiunge peso ed è meno rapido (questione di pochi secondi, comunque!) e comodo che con i cantilever.
Inoltre, anche se marginalmente, la posizione del pattino può variare durante il riaggancio del freno stesso il che obbliga i biker più pignoli ad effettuare questa operazione controllando l’esatto posizione del pattino. Insomma lo sgancio dei cantilever è attualmente preferibile sotto vari punti di vista anche se quello dei freni idraulici pone comunque problemi di minima entità .
AffidabilitĂ e Sicurezza
I freni sono elemento di sicurezza: devono a loro volta essere sicuri ed affidabili! Nel caso dei freni idraulici la mancanza di manutenzione è anche garanzia di sicurezza. Nei cantilever classici, invece, l’affidabilità e la sicurezza sono ai massimi livelli se si esegue scrupolosamente la manutenzione, altrimenti si presentano vari problemi.
E’ possibile che il pattino sia soggetto al cosiddetto "gradino", quando parte di esso non tocca più il cerchio perché si è abbassata troppo: in questa situazione una parte del pattino si usura maggiormente e l’altra rimane intatta ("gradino") con un conseguente degrado della frenata.
Il pattino può anche scattare del tutto fuori dal cerchio annullando così l’azione frenante. All’opposto un pattino troppo "alto" o troppo usurato (o in presenza di una ruota non correttamente centrata) può entrare a contatto con il copertone, evento che mi è capitato di osservare parecchie volte. In questo caso basta una breve discesa ripida per danneggiare totalmente il fianco del copertone obbligando alla sua sostituzione (sempre nella speranza di non incappare in una foratura!).
Addirittura, in assenza di manutenzione, si può giungere fino alla tranciatura del cavo in seguito ad una frenata più decisa del solito. I freni idraulici, come detto, offrono invece affidabilità e sicurezza molto elevate.
Anche il rischio di scarsa tenuta del circuito idraulico con possibili perdite d’olio è ridottissimo, purché il freno sia stato montato da un ciclista competente.
Ma c’è un punto che sicuramente preoccupa i lettori: e se si rompe il tubo dell’olio? Prima di tutto è bene ricordare che con qualunque tipo di freno le rotture accidentali del cavo o del tubo dell’olio sono eventi rarissimi. La rottura potrebbe esserci in cadute disastrose e sfortunate, in cui però il danno al freno rappresenta forse il male minore!
Comunque è bene sapere che lo spessore del condotto dell’olio è molto elevato (1 mm) e che anche esercitando forti trazioni per strappare il tubetto questo resiste molto bene.
Se ammettiamo però che il tragico evento capiti, è importante tenere in conto che la sostituzione del cavo di acciaio di un cantilever risulta abbastanza semplice ed intuitiva e il cavo ha inoltre peso e ingombro trascurabili, quindi può essere sempre portato di scorta.
Sostituire invece il tubo dell’olio dei freni idraulici, riempire nuovamente il circuito e fare il tutto nel migliore dei modi è più difficile, ma è soprattutto più complesso portarsi appresso l’attrezzatura per questa operazione. Insomma in lunghi viaggi, rally, raid e simili i freni idraulici in caso di rottura del tubo dell’olio pongono sicuramente più problemi.
Freni a Pattino: Tipi e Manutenzione di Base
Per semplificare la questione in modo spicciolo vediamo di dividere il mondo dei freni a pattino in tre fette: Bici da corsa / City Bike / MTB.
Bici da Corsa
In questa “fetta” del mondo-bici prendiamo in esame una categoria di freni denominata “ad archetto” o tiraggio laterale.
I freni a tiraggio laterale sono montati su gran parte delle bici da corsa, sono rimasti pressoché immutati fino all’inizio degli anni ottanta, epoca in cui vennero introdotti i freni a doppio fulcro. In breve, un freno è composto da un sistema di due archetti che lavorano su un perno.
I freni ad archetto si infangano facilmente, motivo per il quale non sono indicati e non si usano per le MTB; tutti i freni a tiraggio laterale (facendo eccezione per modelli davvero economici) hanno meccanismi che richiedono poca (fortunatamente semplice) manutenzione.
Un freno ben regolato mantiene equidistanti i pattini dal cerchio. Non servono grandi regolazioni, mezzo giro di vite fa molta differenza.
Questo non basta? Una vite eccessivamente stretta non consente alla molla del freno di lavorare… se troppo serrata può lavorare a scatti oppure bloccarsi del tutto, sensibilità certosina e non forza bruta.
Da circa un decennio esistono sul mercato biciclette da corsa equipaggiate con freni a disco. Impianto frenante inizialmente vietato nelle competizioni ufficiali dell’Unione Ciclistica Internazionale, è oramai diventato lo standar produttivo per il medio-alto di gamma. La frenata resta più efficiente e modulare, ma meno sensibile. Inotre, in termini di manutenzione c’è è una notevole differenza: i freni a disco funzionano su un principio idraulico, non meccanico, quindi occorre operare nella sostituzione dell’olio interno ai cavi, oppure la sostituzione del disco. Questo tipo di operazione richiede esperienza superiore rispetto ai tradizionali impianti con il cavo. Ne parleremo in un prossimo articolo, per ora non complichiamoci la vita.
City Bike
Questa “fetta del mondo-bici è figlia di un Dio minore.. nel senso che gli impianti frenanti sono frutto dell’evoluzione di altro mondo ciclistico e sono poi stati trasferiti oppure adattati alla bici di tutti i giorni.
Non si trovano gli impianti ad archetto di cui sopra, a meno che la bici in questione non sia stata trasformata da un precedente utilizzo e per la manutenzione rimando a quanto giĂ descritto sopra.
Viceversa, il trasferimento degli impianti derivanti dal mondo della MTB è assai più frequente.
Per questi, trasferisco il problema alla descrizione del mondo MTB.
Mountain Bike
I freni sono elemento speciale per chi pedala in fuoristrada, su fondi scivolosi, sconnessi, fangosi.
I freni cantilever sono dotati di “vite di regolazione” su ognuno dei due lati, alcuni (più anziani) su uno solo.
Per la regolazione occorre agire sul lato del pattino più vicino al cerchio, girando in senso orario per aumentare la tensione della molla ed aumentare la distanza tra pattino freno e cerchio ruota. Occorre precisare che l’equilibrio e l’equidistanza è importante anche qui, per avere una frenata efficace.
Che si può fare? Staccate il pattino dal cavo del freno ed usate della carta vetrata per ripristinare un livello adeguato ad evitare lo scalino.
Ormai la prevalenza delle MTB esistenti sul mercato è equipaggiata con freni a disco. Grande efficacia e minore necessità di manutenzione.
Come detto in precedenza i freni a disco funzionano su un principio idraulico, non meccanico. Questo tipo di operazione richiede esperienza superiore rispetto ai tradizionali impianti con il cavo ed il pattino.
Consigli Utili per la Manutenzione
- Le pastiglie si consumano con l’uso e devono essere sostituite quando sono usurate.
- Controllate regolarmente lo spessore delle pastiglie e sostituiscile se sono diventate sottili o mostrano segni di danni.
- Potete pulire i dischi con un panno pulito e alcol isopropilico per rimuovere sporco e residui.
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