I freni idraulici non godono in Italia della popolarità che meriterebbero, nonostante la loro efficacia. Frenare bene è essenziale per ogni biker, e i freni sono sempre stati un elemento distintivo, soprattutto nelle mountain bike.

Struttura e Funzionamento

I freni idraulici si basano sullo stesso principio dei freni cantilever: trasmettere la forza frenante esercitata dal ciclista sulla leva ad una coppia di pattini che, entrando in contatto diretto con il cerchio, rallentano la ruota. Nei freni idraulici, la leva di comando esercita una pressione sullo stantuffo di una piccola pompa anziché tirare un cavo.

Questo stantuffo sospinge olio all'interno di un tubetto, e poiché l'olio è pressoché incomprimibile, la pressione si trasmette istantaneamente all'altra estremità del condotto. Qui, due stantuffi, sospinti dall'olio, fuoriescono parzialmente dalla loro sede, e su di essi sono montati i pattini che si muovono orizzontalmente, entrando in contatto con il cerchio.

Il tubetto, esternamente simile ad una normale guaina, ha in realtà un notevole spessore (più di un millimetro) che lo rende robusto e indeformabile, garantendo una buona trasmissione della pressione. È inoltre quasi sempre presente un archetto di irrigidimento (brake booster), essenziale per evitare che i foderi della forcella si allarghino durante la frenata, causando una perdita di potenza.

Caratteristiche Tecniche

Data la limitata diffusione dei freni idraulici 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

I freni idraulici eccellono in questo campo per vari motivi. Il pattino è fissato a pressione, senza viti o regolazioni, e può essere sostituito in pochi secondi. Al contrario, i pattini dei cantilever richiedono una frequente e precisa regolazione, problema quasi inesistente nei freni idraulici.

Anche il condotto dell'olio è praticamente privo di manutenzione. Nei cantilever, invece, il cavo è soggetto ad allungamento e usura, richiedendo sostituzioni e pulizia periodiche. Con i freni idraulici, l'unica regolazione necessaria è il recupero dell'usura dei pattini, tramite manopola o 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.

Progressività

Spesso si teme che la potenza dei freni idraulici si tramuti in mancanza di progressività. In realtà, chi passa da freni meno potenti può sperimentare fenomeni di bloccaggio, non dovuti ai freni idraulici, quanto all'abitudine ad intervenire con più energia. Con l'uso, i freni idraulici si rivelano molto progressivi.

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.

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.

Costanza di Prestazioni

Nei freni idraulici, 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

Anche se sono stati fatti notevoli miglioramenti, i freni idraulici 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.

Montaggio

Un punto critico dei freni idraulici è 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.

Sgancio Rapido

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.

Affidabilità 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.

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.

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.

Confronto con i V-Brake e Freni a Disco

I V-brake sono cantilever in cui i bracci sono stati molto allungati e posti in posizione quasi verticale evitando così che sporgessero: ciò ha comportato anche un ripensamento del ponticello che si trova tra le due estremità dei bracci in una posizione che favorisce l’azione frenate.

I freni a disco sono davvero più efficienti di quelli a pattino? Si tratta di vera innovazione o soltanto l’ennesima campagna marketing per vendere più prodotti? In questo articolo andremo a valutare sotto diversi profili i freni a disco e quelli a pattino, per capire davvero quali siano i più efficienti.

Principio di funzionamento

Sia i freni a pattino che quelli a disco sfruttano il principio dell’attrito per attuare la frenata. Un corpo viene mandato in battuta contro il componente in rotazione, sviluppando attrito che ne rallenta la velocità, sviluppando allo stesso tempo calore che va evacuato e usura, che porta all’assotigliamento del corpo frenante.

Nei freni a pattino il corpo è il pattino, composto da mescole di gomma nitrilica o butilica a seconda della qualità, che va in battuta contro la pista frenante del cerchio. L’azionamento della frenata avviene attraverso un cavo metallico sottoposto a tensione, per cui il sistema lavora a trazione.

Nei freni a disco idraulici il corpo frenante è la pastiglia, o meglio il suo ferodo, che può essere composto da leghe sinterizzate organiche, semimetalliche o metalliche. Il componente in rotazione è il rotore, che è formato da una lamina interna in acciaio per dare rigidità strutturale e da due lamine in lega di acciaio all’esterno, per favorire l’evacuazione del calore.

Distribuzione della frenata

Uno degli aspetti principali di tutti i sistemi frenanti è la distribuzione della frenata, ovvero la gestione e l’applicazione delle forze atte a rallentare la rotazione della ruota.

Nel caso dei freni a pattino, l’applicazione di B avviene su un punto della pista frenante del cerchio, in corrispondenza del settore 1. B si scarica completamente sul settore 1, mandando in trazione i raggi corrispondenti. Nel settore 4 invece si verifica un fenomeno di compressione, che porta al progressivo allentamento dei raggi. I settori 2 e 3 non vengono influenzati dalla frenata.

Nei freni a disco il punto di applicazione di B è sul mozzo. Da qui la forza di frenata si suddivide in varie componenti, tante quante sono i raggi. Questi vengono sottoposti a trazione e le varie componenti di B si muovono sui raggi per poi raggiungere il cerchio. Quindi la forza di frenata si distribuisce su tutta la ruota, ottenendo una frenata più decisa ma soprattutto più facile da gestire e che non influenza la guidabilità del mezzo.

Azionamento della frenata e modularità

Altro aspetto importante è l’azionamento della frenata. Le leve freno sono progettate per fornire quello che in inglese si definisce “mechanical advantage”, ovvero un vantaggio meccanico. Le leve infatti fungono da moltiplicatori di forza: una forza N, applicata dalle nostre mani sulle leve, corrisponde a una forza X volte superiore a N nel punto di applicazione della frenata. In questo modo, anche applicando poca forza, si possono ottenere frenate decise.

Ciò che distingue i freni a disco idraulici da quelli a pattino è il vettore, cioè il modo in cui la frenata e il vantaggio meccanico vengono applicati.Nei freni a pattino abbiamo un cavo metallico da 1,6mm di diametro, formato da numerosi filamenti in acciaio. Questo filo è sottoposto a una tensione, cioè anche quando non lavora è comunque trazionato. Una volta applicata la forza sulla leva, il cavo viene ulteriormente trazionato e fa leva sugli infulcri del freno per mandare in battuta il pattino sul cerchio.

Nei freni a disco la leva freno è collegata a un cilindro, alloggiato in un corpo pieno di olio idraulico, che viene chiamato pompante. La pressione della leva fa muovere il cilindro, che diminuisce il volume all’interno del pompante e obbliga l’olio a fluire nel tubo, aumentando così la pressione. L’olio sfoga questa pressione nella pinza, dove fuoriescono i pistoni che mandano in battuta le pastiglie. L’olio, essendo un fluido incompriminbile, non subisce fatica, per cui la sua efficienza è più costante nel tempo e la modularità della frenata si mantiene inalterata anche dopo numerose frenate. Il punto debole dell’olio è la sua igroscopicità (più alta nel DOT, bassa nel minerale), cioè la possibilità che assorba umidità che si trasformi in gas che abbatta l’efficienza di frenata. In quel caso si deve procedere allo spurgo.

Il problema del cambio ruote

Uno dei grossi problemi e ostacoli allo sviluppo dei freni a disco nel mondo dei professionisti è la questione del cambio ruote.

Nei freni a disco il problema è diverso, poiché le pastiglie sono tenute lontane dal rotore da una molla ma spesso questo sistema è insufficiente. Pistoni inchiodati, pastiglie consumate o una molla poco efficiente possono diminuire la luce tra i ferodi, rendendo difficile inserire un nuovo disco all’interno. L’unica soluzione è quella di allontanare le pastiglie con un cacciagomme, ma il tempo necessario per farlo aumenta lo stop del corridore.

L’unica soluzione per affrettare e portare il cambio ruote allo stesso livello di quello dei freni a pattino è passare dal sistema a sgancio rapido a quello a perno passante. Il perno passante infatti viene inserito in fori e non in asole, per cui ha un’unica posizione di montaggio. Oltre all’elevata rigidità strutturale, questo sistema renderebbe più snello il cambio ruote, come già avviene da anni nel mondo della mtb professionistica.

Tipologie di Freni

A seconda che tu utilizzi una bici città, una bici da corsa, una MTB o una bici trekking, esistono diversi tipi di sistemi frenanti, ciascuno con caratteristiche e vantaggi particolari:

  • Freni a pattini: Questo sistema utilizza dei pattini freni in gomma che pinzano il cerchione della ruota quando si aziona la leva del freno.
  • Freni a disco: Sempre più popolari, in particolare sulle MTB, i freni a disco sono composti da un disco di metallo (in acciaio inossidabile) fissato al mozzo della ruota.

Regolazione dei Freni a Pattino

Quando è necessario occorre rallentare e/o fermarsi, perciò l’efficacia dei freni non è trascurabile. Passiamo poi alla questione delle verifiche, della manutenzione e regolazione dei freni.

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.

Freni a pattino: bici da corsa

In questa “fetta” del mondo-bici prendiamo in esame una categoria di freni denominata “ad archetto” o tiraggio laterale.

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. La frenata resta più efficiente e modulare, ma meno sensibile.

Freni a pattino: 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 già descritto sopra.

Freni a pattino: 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.

Ormai la prevalenza delle MTB esistenti sul mercato è equipaggiata con freni a disco. Grande efficacia e minore necessità di manutenzione.

Componenti dell'Impianto Frenante

Che non sono solo il corpo freno come erroneamente molti considerano. Abbiamo il corpo freno, le tacchette o pasticche a seconda del tipo, le leve, i cavi (differenti tra loro), guaine, registri e accessori di montaggio.

Ognuno di questi deve essere adatto a quell’impianto, non possiamo combinare leve per V-brake con freni cantilever o viceversa, altrimenti la resa sarà pessima. E soprattutto l’impianto deve essere di buona qualità, la tipologia conta meno.

Non esiste un impianto frenante oggettivamente superiore, ognuno ha sue caratteristiche che lo rendono preferibile a seconda di come useremo la nostra bicicletta: esistono impianti di bassa e alta qualità, ed questo l’errore più frequente.

Ultime Notazioni

Altra tipologia di freno, ingiustamente bistratta: i cantilever, composti da due corpi separati collegati tra loro da un ponticello e comandati dal cavo assicurato a questo tramite un archetto oppure con il cavo freno direttamente collegato a uno dei due corpi freno e il ponticello a lavorare per trazione.

Diversamente dai V-brake che hanno forma più o meno sempre analoga, i cantilever esistono in differenti fogge. Quale sia rileva per gli ingombri non per l’efficacia della frenata dove invece quello che conta è la rigidità del corpo freno.

Numericamente più diffusi a adatti a qualunque bici tranne quelle da corsa i freni V-brake, molto semplici nella loro struttura, facilissimi da montare e regolare e che offrono una buona potenza frenante.

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