I freni a disco sono stati utilizzati su strada per anni, ma nelle ultime due stagioni sono diventati mainstream poiché i principali produttori di biciclette hanno offerto biciclette equipaggiate con disco coprendo tutti i settori del mercato, dalle bici gravel alle bici endurance alle gare su strada complete.
Con l’UCI che ora li ammette nel gruppo professionistico, i dischi sono una parte sempre più familiare del panorama della guida su strada.
I Vantaggi dei Freni a Disco
Conosciamo tutti i freni tradizionali per biciclette in cui le pastiglie dei freni agiscono sul cerchio della ruota. Con un freno a disco le pastiglie agiscono invece su un rotore metallico fissato al mozzo della ruota. Abbastanza semplice. Qual’è il vantaggio?
Le persone a volte dicono che possono facilmente bloccare le ruote di una bici da strada, fermandole totalmente con uno sforzo minimo, quindi non ha senso avere più potenza. Un punto chiave è che i freni a disco possono offrire un maggiore controllo rispetto ai freni a pattino prima che si blocchino.
Sono più modulabili, con meno probabilità di sbandare. Il Product Manager di SRAM Paul Kantor ha detto: “Posso certamente bloccare la mia ruota con un cerchio in carbonio e un freno meccanico, ma se lo faccio sto ancora scivolando lungo la strada e fa schifo.
Tutto ciò su cui ci siamo concentrati è prima di bloccare la ruota. Alcune persone si riferiscono a questo come “modulazione”. È un termine che non ci interessa davvero, ma va bene. Stiamo davvero parlando di decelerare in modo sostanziale senza bloccare la ruota.
Con un sistema di freno tradizionale, si vuole che il cerchio della ruota sia il più leggero possibile, deve essere forte e deve anche fornire la superficie frenante. Chiunque abbia guidato ruote con freno tradizionale e cerchio in fibra di carbonio sa che, sebbene possano essere leggere e veloci, le prestazioni di frenata non sono eccezionali in condizioni di bagnato.
Un sistema di freno a disco consente ai produttori di avere più possibilità di innovare con la superficie frenante perché non ha bisogno di funzionare anche come cerchione. Shimano, ad esempio, equipaggia i suoi freni a disco idraulici con quella che chiama Ice Technology che presenta un rotore con una struttura a sandwich a tre strati di acciaio inossidabile ed alluminio.
Dice che questo fornisce una migliore prestazione di radiazione che riduce la temperatura durante la frenata. Inoltre, con un sistema a disco la superficie frenante, il rotore, è molto più lontana dalla strada rispetto a un freno a cerchione, quindi è meno probabile che si bagni dall’acqua di superficie.
Ci sono fori in un rotore che consentono all’acqua di fuoriuscire anche da sotto le pastiglie dei freni. Il risultato è che i freni a disco hanno molte meno probabilità dei freni a pattino di essere influenzati dall’acqua o dalla sporcizia lanciata dalla strada.
Con un freno a cerchione, il pneumatico deve passare attraverso la pinza del freno, ma non è il caso dei dischi, quindi liberano spazio per pneumatici più larghi. Questo è uno dei motivi per cui i dischi sono diventati popolari per le bici endurance e gravel. Collegato a ciò, un vantaggio collaterale dei freni a disco è che la ruota può andare fuori asse senza sfregare sulle pastiglie dei freni.
Freni a Disco Meccanici o Idraulici
Si possono dividere i freni a disco in due tipi: meccanici e idraulici. I sistemi meccanici sono azionati da un cavo, come la stragrande maggioranza dei freni a pattino, mentre i sistemi idraulici utilizzano il fluido per trasferire la forza dalla leva alla pinza.
Tirando la leva del freno in un sistema idraulico si sposta un pistone all’interno del cilindro principale che spinge il liquido dei freni verso la pinza del freno. Questo agisce sui pistoni della pinza freno per spingere le pastiglie del freno contro il rotore del disco.
I freni a disco meccanici tendono ad essere più economici. I freni a disco meccanici Spyre di TRP , ad esempio, hanno un prezzo inferiore a 100 euro. Si possono usare con le leve a doppio comando standard (non idrauliche).
Lo Spyre è un design a doppio pistone, il che significa che due pistoni si muovono allo stesso modo contro il rotore, a differenza del design a pistone singolo dei freni a disco meccanici Avid BB7 e Shimano CX75. I freni idraulici sono di fascia più alta e hanno prestazioni migliori dei freni a pattino o dei dischi meccanici in quasi tutti gli aspetti, ma sono più costosi.
Un freno a disco idraulico SRAM Rival 22 (si ottiene sia il cambio che la pinza del freno), ad esempio, costa circa 300 euro. I sistemi idraulici sono più efficienti dei freni a disco meccanici, quindi è necessario applicare meno pressione alla leva per un uguale livello di potenza frenante.
Ciò significa che si ottiene una migliore modulazione. Un sistema idraulico è sigillato in modo che nessun contaminante possa entrare per influenzare le prestazioni di frenata e il complicato instradamento interno dei cavi non è un problema, mentre può aggiungere attrito a una configurazione del cavo.
I freni Hy / Rd di TRP sono insoliti in quanto sono azionati da cavi con potenza idraulica nelle pinze. Sono potenti, facili da convivere e la migliore soluzione finora per i freni a disco con leve freno / cambio convenzionali.
Il Calore
Qualunque sia il tipo di sistema utilizzato, la frenata produce calore. Un tempo c’erano preoccupazioni per la sicurezza delle ruote dei freni con cerchio in carbonio durante una frenata prolungata e brusca - si parla di discese in stile alpino - ma i produttori sembrano aver risolto questo limite.
Quando si tratta di dischi, può verificarsi dissolvenza (la perdita di potenza frenante) a causa dell’accumulo di calore nel sistema. Shimano ha identificato il surriscaldamento come motivo di particolare preoccupazione per i dischi su strada, poiché le discese più lunghe e veloci (ed i rotori più piccoli) potrebbero provocare il riscaldamento di rotori e pastiglie più di quanto non facciano fuori strada.
Come accennato in precedenza, per contrastare questo effetto, i rotori IceTech di Shimano utilizzano una struttura a sandwich a tre strati di acciaio inossidabile e alluminio, l’alluminio è incluso perché trasferisce il calore meglio dell’acciaio.
Questi hanno sezioni in alluminio ondulate all’interno della pista del freno progettate per massimizzare la superficie per un migliore raffreddamento. Le pastiglie hanno alette di raffreddamento realizzate in alluminio per lo stesso motivo.
Dimensioni del Disco
I dischi sono disponibili in diverse dimensioni. A parità di altre condizioni, un disco grande rallenterà più velocemente di un disco piccolo. Il sistema frenante a disco da strada di Shimano è stato progettato per l’uso con rotori da 140 mm o 160 mm, l’idea è che gli utenti possano scegliere la dimensione in base al loro peso ed all’uso previsto.
Paul Kantor di SRAM ha dichiarato: “Raccomandiamo rotori da 160 mm anteriori e posteriori per l’uso su strada e 140 mm per il ciclocross. Abbiamo testato ampiamente i 140, ma ci piace il margine di sicurezza che i 160 offrono per la strada “.
Focus ci ha detto che durante i test ha trovato rotori da 160 mm preferibili ai più comuni 140 mm, gestendo l’accumulo di calore in modo più efficace. Questo va contro la tendenza per i rotori più piccoli, che è in gran parte il risultato del fatto che Shimano raccomanda rotori da 140 mm a tutti i ciclisti tranne i più grandi.
Standard di Montaggio
Esistono diversi standard per il fissaggio dei freni a disco alle bici da strada, ma il sistema Flat Mount di Shimano specifico per strada, annunciato nel 2015, sta diventando dominante.
“Questo nuovo design consente ai consumatori di allontanarsi dalla storia e dall’aspetto della mountain bike, che è stata utilizzata fino ad ora, utilizzando un metodo più adatto alla guida su strada ad alte prestazioni”, afferma Shimano. Il Flat Mount di Shimano è uno standard aperto, il che significa che altri produttori sono liberi di usarlo.
Anche SRAM l’ha adottato di recente. Con il Flat Mount le pinze dei freni si attaccano direttamente al telaio o alla forcella, offrendo un aspetto più pulito e minimalista rispetto a un sistema di montaggio su palo.
Fornisce anche un imballaggio più compatto della pinza freno, che è un vantaggio particolare per il triangolo posteriore. I bulloni si infilano nella parte inferiore della pinza anziché dall’alto, come nel caso dei freni a montaggio su palo.
Al fodero orizzontale ciò significa che i bulloni non si infilano più negli inserti del telaio, ma passano attraverso il fodero orizzontale dal fondo, quindi ci sono meno possibilità di danneggiare un costoso telaio in carbonio. Poiché i bulloni entrano dalla parte inferiore della pinza, il freno anteriore deve essere utilizzato con un adattatore sottile.
Sgancio Rapido o Perno Passante
Un freno a disco esercita forze su una ruota diverse da quelle di un freno a cerchione, quindi mantenere quella ruota nella sua posizione corretta ed evitare la flessione nell’asse e nel forcellino diventa difficile.
Un modo per mantenere le ruote in posizione è utilizzare assi passanti in cui le estremità dei forcellini sono chiuse e un perno rimovibile passa completamente attraverso l’asse per tenerlo in posizione. Ciò aggiunge sicurezza ma aggiunge anche un po ‘di peso e rende più difficile lo scambio delle ruote.
Focus ha messo a punto quella che chiama Rapid Axle Technology - RAT, in breve - design per semplificare il processo. L’asse passante RAT è un design che richiede solo una rotazione di 90° dell’asse nel forcellino per chiudere la leva.
Alcune bici da strada con freno a disco utilizzano sganci rapidi standard, come la Pinarello Dogma F8 Disc, mentre altre utilizzano perni passanti, come la Focus Izalco Disc. Altri vanno con uno sgancio rapido e un perno passante.
Siamo ancora in un periodo di cambiamento e non è chiaro come si stabilizzerà il mercato o se si stabilizzerà del tutto; potrebbe essere che produttori diversi continuino a utilizzare sistemi diversi.
Aerodinamica
Molte bici da strada in questi giorni sono progettate con un focus sull’aerodinamica, in parte perché l’UCI ha un limite di peso minimo di 6,8 kg per le corse.
Non ha molto senso un produttore che si concentri sulla riduzione del peso, ma può ridurre la resistenza per ottenere un vantaggio. Come si inseriscono i freni a disco in questa immagine?
Da alcuni anni i produttori di biciclette stanno lavorando per incorporare i dischi in modo che siano il più aerodinamicamente efficienti possibile. Quando Giant ha introdotto l’ultima versione della sua bici da strada aerodinamica Propel ha detto: “Gli ingegneri hanno scoperto che, con una corretta integrazione, un design del freno a disco può effettivamente migliorare le prestazioni aerodinamiche rispetto alle configurazioni del freno a cerchio”.
Questa è stata un’affermazione significativa perché uno degli argomenti spesso avanzati contro i sistemi a disco era che aumentavano la resistenza. “Questo perché la posizione delle pinze tradizionali (davanti o dietro la corona/le gambe della forcella) crea aria ‘sporca’”, ha detto Giant.
“Aprendo l’area della corona della forcella (posizionando le pinze del freno a disco in basso sul mozzo) significa che l’aria che colpisce la nuova pinza del freno a disco è già stata interrotta dal bordo anteriore del pneumatico/ruota.
Questo effetto è ulteriormente migliorato da una forcella asimmetrica che aiuta a regolare il flusso d’aria sulla pinza.” Da allora altri produttori hanno affermato di poter realizzare biciclette con freno a disco efficienti almeno quanto le loro alternative con freno a cerchione, e diverse bici di fascia alta sono ora disponibili solo con freni a disco: non esiste un’opzione di freno a cerchio.
I Professionisti
Piaccia o no, ciò che utilizzano i professionisti ha un’enorme influenza sul mercato delle bici da strada. Dopotutto, questa è la ragione principale per cui esiste la sponsorizzazione. Quando i ciclisti professionisti usano un particolare prodotto, altri lo seguono, ed è per questo che è così significativo che l’UCI ora consenta biciclette da strada equipaggiate con freno a disco nel gruppo.
I team professionisti erano inizialmente autorizzati a provare i freni a disco nelle gare verso la fine della stagione 2015 e dopo alcuni alti e bassi ora sono consentiti. Indipendentemente dal fatto che i professionisti su strada siano conquistati o meno dai freni a disco, i marchi quasi certamente incoraggeranno i team a usarli come un mezzo di...
I Nostri Freni a Disco Preferiti
- Freni Shimano Tiagra ST-4720 STI e BR-4770
- Freni TRP Hylex RS
- Shimano 105 R7020
- Freni a disco meccanici TRP Spyre
- Yokozuna Motoko
- Freni a disco idraulici con interfaccia meccanica TRP Hy Rd
- Dischi idraulici Shimano RS-505
- Dischi idraulici da strada Shimano BR-R785 Di2
- Comandi SRAM Rival 22 con freni a disco idraulici
- Sram Road, Leva Cambio Anteriore e Freno a Disco Idraulico Rival 22, Standard
Tabella Comparativa Freni a Disco Shimano
| Modello | Tipo | Caratteristiche principali |
|---|---|---|
| Shimano Tiagra ST-4720/BR-4770 | Idraulico | Affidabile, buon rapporto qualità/prezzo |
| Shimano 105 R7020 | Idraulico | Prestazioni elevate, modulazione precisa |
| Shimano RS-505 | Idraulico | Entry-level, buona potenza frenante |
| Shimano BR-R785 Di2 | Idraulico | Compatibile con sistemi Di2, top di gamma |
È importante sottolineare la funzione dell’olio in un sistema idraulico. L’olio per freni a disco idraulici è contenuto all’interno dei tubi oleodinamici che collegano il pompante (cioè la leva del freno) al corpo freno.
Quando agiamo sulla leva, detta anche master cyclinder, l’olio trasferisce la forza impressa ai due pistoni, che mandano in battuta le pastiglie contro il rotore e consentono così di rallentare la corsa.
Ciò è possibile grazie alle caratteristiche d’incomprimibiltà dell’olio, che trasmette la forza senza assorbirla. Come abbiamo già spiegato, il funzionamento di un freno a disco ha come base l’attrito tra disco e pastiglia, che genera notevole calore che si tramette anche al sistema e dunque all’olio, che deve essere in grado di sopportare lo stress senza raggiungere il punto di ebollizione.
La caratteristica regina di un fluido per freni idraulici è appunto la temperatura di ebollizione che per questo è stata oggetto di ampi studi, soprattutto nel campo automotive.
Se il calore all’interno del sistema supera il punto di ebollizione (detto anche di bollore) del fluido, questi inizia a passare dallo stato liquido a quello gassoso, riempiendo il sistema di bolle d’aria che non trasmettono più la pressione esercitata dalla leva, facendo decadere completamente l’efficienza del sistema frenante (gli inglesi chiamano questa situazione “fluid fade”).
Si tratta di un olio sintetico a base di glicole (tranne il DOT5, che è a base di silicone), lubrificanti, additivi e inibitori. La produzione e le caretteristiche del DOT sono normate dal dipartimento dei trasporti statunitense (Department of transportation, da qui il nome DOT) ed è una tecnologia di derivazione automotive, poiché è si tratta dell’olio per freni più utilizzato nel mondo delle auto e moto.
Punto di ebollizione elevato: il fluido per freni DOT ha un elevato punto di ebollizione, che va dai 205°C del DOT3 ai 270°C del DOT5.1 e questo lo rende estremamente adatto agli usi gravosi, dove l’attrito sprigiona notevoli quantità di calore. Bisogna poi fare un distinguo, poiché l’olio DOT è igroscopico (ovvero assorbe l’umidità, aspetto che analizzeremo tra poco) e questa sua caratteristica fa abbassare il punto di ebollizione.
Infatti la normativa sottolinea questo aspetto divendo i punti di ebollizione in “dry” (ovvero con olio “asciutto”, che non ha assorbito umidità) e “wet” (cioè con olio “bagnato”, che ha assorbito umidità). Per fare un esempio, il punto di ebollizione del DOT5.1 passa dai 270°C “dry” ai 190°C “wet”.
E’ normato: essendo regolato da una normativa imposta da un organo di controllo, i fluidi DOT di marche diverse presentano gli stessi procedimenti di raffinazione e le medesime caratteristiche.
E’ corrosivo: i fluidi DOT sono acidi, ovvero corrodono i metalli e le vernici. Per questo i sistemi freni che usano il DOT sono dotati di guarnizioni in gomma specifica, poiché la gomma naturale non resiste all’acidità.
E’ igroscopico: il fluido DOT tende ad assorbire l’umidità presente nell’aria, che penetra all’interno del sistema attraverso le tenute e le guarnizioni. L’assorbimento dell’umidità abbatte le performance del fluido, che andrebbe cambiato a intervalli regolari, soprattutto se si gira in ambienti molto umidi, con fango e pioggia.
Tende a degradare: poiché igroscopico, il DOT tende a degrarare nel tempo. E’ un problema per lo stoccaggio dei contenitori aperti, poiché una boccetta di DOT non più sigillata non si conserva per lungo tempo. La stessa problematica si ritrova su mtb che rimangono in cantina per parecchio tempo senza essere usate.
Questo tipo di olio per freni è la scelta delle case costruttive Shimano, Magura e Tektro. Si tratta di un olio minerale (quindi non sintetico) ottenuto tramite raffinazioni particolari. Ogni casa ha il proprio olio brandizzato, con caratteristiche lievemente diverse che complicano la compatibilità tra i sistemi.
E’ idrofobico: ovvero non assorbe l’umidità. Questo lo rende più stabile rispetto al DOT e il punto di ebollizione non cambia mai (per questo non esiste la differenza tra “dry” e “wet” tipica dei fluidi DOT). Il sistema frenante quindi non s’inquina e la performance rimane stabile nel tempo.
Non è corrosivo: l’olio minerale non è a base acida, per cui non è pericoloso per pelle e mucose e non corrode i metalli o la vernice del telaio.
Alto punto di ebollizione: la tecnologia produttiva delle case ha raggiunto livelli molto alti, che ha pareggiato i punti di ebollizione tipici del DOT.
E’ stabile nel tempo: anche se il contenitore viene aperto l’olio minerale non assorbe umidità e non degrada, per cui si può stoccare per più tempo. Consente anche di riprendere in mano la mtb dopo parecchio tempo e di ritrovare la potenza frenante di prima senza manutenzione. Infatti l’olio minerale viene usato per speciali mezzi motorizzati come i veicoli militari o le auto d’epoca, che rimangono ferme per mesi o anni e poi messe su strada per rare uscite.
Non è normato: ogni casa produttrice ha i propri standard di raffinazione e il proprio marchio, poiché non c’è una normativa che ne regola la produzione. Questo aspetto rende più difficile la compatibilità tra fluidi di case diverse. Ad esempio l’olio minerale per freni Shimano si chiama appunto “Shimano brake fluid”, poiché prodotto esclusivamente dalla casa giapponese, che ne controlla ogni passaggio e ne garantisce la qualità.
Come abbiamo visto non esiste un fluido migliore dell’altro, poiché hanno caratteristiche univoche. Partiamo con il dire che DOT e olio minerale non sono assolutamente compatibili, non si può passare da una tecnologia all’altra semplicemente eliminando il vecchio fluido e inserendo il nuovo. E’ il miglior modo per rovinare i freni e dover buttare via tutto.
Non usate mai olio minerale su freni che usano il DOT o viceversa. L’unico modo per passare da un sistema all’altro è acquistare freni di una casa produttrice che usa la tecnologia che c’interessa. Ad esempio per passare ai freni a olio minerale Shimano ho dovuto acquistare una coppia di freni completi (leva, tubi, corpo freno, pastiglie) e sostituire i precedenti freni DOT della mia mtb.
Se invece volete un freno che sia sempre pronto all’uso, soprattutto se usate la bicicletta a lunghi intervalli e la lasciate in garage senza toccarla e non ve la sentite di effettuare manutenzioni regolari, allora l’olio minerale è la scelta giusta, soprattutto se combinato con il sistema Ice, per far lavorare il sistema a temperature più basse e quindi allungare la vita utile dei freni.
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