I freni sono un elemento di sicurezza e hanno sempre avuto una notevole importanza soprattutto nelle mountain bike, e sono sempre stati uno dei tratti distintivi di queste bici. In effetti frenare bene è una delle poche affermazioni su cui sarebbero daccordo tutti i biker! In questo articolo vogliamo soffermarci sui freni idraulici, sofisticati e potenti, da tempo presenti sul mercato.
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 a una coppia di pattini che, entrando a contatto diretto con il cerchio, rallentano la ruota. La leva di comando, anziché esercitare una trazione su un cavo, esercita una pressione sullo stantuffo di una piccola pompa nei freni idraulici. Questo a sua volta sospinge l'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.
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. È inoltre quasi sempre presente 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.
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 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. 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.
Progressività
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. 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.
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
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.
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.
Sgancio Rapido
Sotto questo aspetto i freni idraulici devono ancora migliorare. Un tempo lo sgancio rapido non cera ed ancora oggi spesso non è installato sul freno posteriore, con lobbligo di sgonfiare il pneumatico per poter togliere la ruota. Lo sgancio rapido comunque esiste, è funzionale, ma, spesso si paga a parte, aggiunge peso ed è meno rapido e comodo che con i cantilever.
Affidabilità e Sicurezza
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, 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.
La Manutenzione dei Freni a Disco MTB
Dopo aver approfondito il discorso sui freni a disco MTB e aver compreso come lavorano le pastiglie e quali influenze abbia la scelta di una tipologia piuttosto che un’altra, è giunto il tempo di sporcarsi le mani e di vedere come avviene la manutenzione ordinaria dell’impianto frenante. Si tratta di operazioni importanti, poiché mantenere al meglio i freni permette di ottimizzarne la risposta, aspetto sul quale non possiamo certo essere superficiali, poiché ne va della nostra incolumità.
Le operazioni di manutenzione che possiamo effettuare sul nostro impianto frenante sono di due tipi: ordinaria e straordinaria. La prima include quelle manutenzioni più frequenti che possiamo tranquillamente compiere in autonomia, con un’attrezzatura minima e con poca spesa. La seconda invece include delle operazioni più sofisticate, che si possono fare senza alcun problema ma che necessitano di un’attrezzatura più specifica e di un pizzico di malizia in più. Fortunatamente sono anche più rare.
Manutenzione Ordinaria
- Sostituzione pastiglie
- Pulizia corpo freno e disco
- Azzeramento corsa pistoni
- Centratura rotore-corpo freno
- Regolazione modulazione leve pompante
Manutenzione Straordinaria
- Spurgo dei freni
- Sostituzione olio
- Smontaggio pompante
- Sostituzione cavi idraulici
- Smontaggio corpo freno
- Lubrificazione pistoni disassati
- Sostituzione rotore
In questa guida ci occuperemo esclusivamente delle manutenzioni ordinarie dei freni a disco mtb.
Le Cose da Non Fare Assolutamente sui Freni a Disco MTB
Prima di vedere nel dettaglio tutte le manutenzioni, le attrezzature necessarie e come si svolgono le operazioni, chiariamo subito dei punti fermi: le cose da non fare. Inserisco qui questa lista perché è frutto dell’esperienza: sono errori che mi è capitato di combinare e che hanno richiesto tempo, pazienza e anche denaro per essere risolti.
- Azzerare la corsa dei pistoni con attrezzi non idonei: il reset dei pistoni si fa utilizzando un cacciagomme in plastica. Non fatelo mai con cacciaviti, tenaglie, pinze, scalpelli, leverini, qualunque cosa sia metallica e non idonea. I pistoni sono molto delicati e alcuni modelli sono ceramici. Questo significa che se vengono scalfiti con un oggetto metallico, si criccano e sarà necessario sostituire il corpo freno in toto.
- Pulire il sistema con sgrassatore universale: rotori, corpi freno e pompante si puliscono solo con alcool isopropilico o prodotti appositi di aziende dedicate al ciclismo. Lo sgrassatore universale è oleoso, rimane sulla superficie e potrebbe contaminare le pastiglie.
- Soffiare con aria compressa: l’aria a 7bar di pressione riesca a superare le tenute dei pistoni, entrando nel sistema e formando bolle d’aria che vi costringeranno a effettuare lo spurgo dell’impianto.
- Maneggiare olio DOT senza cautela: se il vostro impianto freno è Avid / Formula / Hope / Sram sappiate che l’olio idraulico all’interno dei tubi è del tipo DOT, ovvero è corrosivo per voi, per la bici e per l’ambiente. Per cui se doveste metterci mano, ricordatevi sempre di indossare guanti in nitrile, occhiali di sicurezza e di proteggere il telaio con degli stracci.
- Lubrificare i pistoni con prodotti non idonei: se i vostri pistoni lavorano disassati, allora andranno lubrificati. Esistono prodotti ideonei per farlo e non usate oli per catene, lubrificanti al PTFE o al silicone e nemmeno il WD40!
- Spingere la leva freno senza pastiglie: quando state sostituendo le pastiglie non azionate mai la leva freno. I pistoni potrebbero uscire fuori sede, andando in battuta tra loro, un problema risolvibile solo eliminando l’olio in pressione e rimettendone di nuovo, con conseguente necessità di uno spurgo.
- Toccare i rotori durante le uscite: il sistema frenante a disco raggiunge temperature elevatissime. Se avvertite dei problemi ai freni mentre state girando in mtb, attendete qualche minuto prima di toccare i rotori poiché potreste scottarvi.
Manutenzione 1: Sostituzione delle Pastiglie
Le pastiglie freno lavorano per attrito, dove una mescola di componenti detta ferodo preme sul rotore, frenandone la rotazione. A ogni contatto tra ferodo e rotore avviene un’usura reciproca, ovvero la superficie di entrambe le parti si consuma, anche se con tempistiche e modalità differenti (il ferodo è portato a consumarsi più in fretta di un rotore). Questa usura continua fino a quando la superficie di ferodo o di rotore disponibile non è più sufficiente e quindi l’intero sistema frenante viene compromesso.
Sintomi che Indicano la Necessità di Sostituire le Pastiglie
- Diminuzione della reattività del freno: Se vi accorgete che la frenata ritarda rispetto all’azione della mano sulla leva, significa che il ferodo non agisce con sufficiente attrito sul rotore, poiché è consumato.
- “Spugnosità” del pompante: Se invece vi rendete conto che la leva inizia ad avere del gioco, che i primi millimetri di corsa lavorano a vuoto, ovvero non ottengono nessuna risposta dell’impianto, significa che le pastiglie sono usurate e la luce tra disco e ferodo è aumentata e serve una maggiore corsa della leva per avvicinarli. Potrebbe essere anche sintomo della necessità di uno spurgo dell’aria presente nell’impianto.
- Vetrificazione: se quando azionate la leva del freno notate che la bicicletta impiega molto tempo a fermarsi nonostante le pastiglie abbiano poche uscite alle spalle, può essere sintomo di una vetrificazione superficiale.
- Contaminazione: In questo caso il ferodo è stato contaminato da fluidi oleosi e non è più efficace; a ogni contatto tra pastiglia e rotore viene emesso un rumore acuto e stridulo, molto fastidioso.
- Ispezione visiva: Se lo spessore totale del ferodo è inferiore a 0.5mm, le pastiglie sono da sostituire.
Attrezzatura Necessaria
- Paia di guanti in nitrile
- Pinza
- Chiave a brugola da 3mm/2,5mm/2mm
- Pastiglie nuove
- Straccio in cotone
- Alcool isopropilico o disc cleaner
- Cacciagomme
Step per la Sostituzione delle Pastiglie dei Freni a Disco
- Rimuovere la ruota: Allentate lo sgancio rapido o il perno passante e rimuovete la ruota dal telaio.
- Rimuovere il pin: Con la pinza, rimuovete il pin di sicurezza che mantiene in posizione la vite.
- Rimuovere la vite (o la copiglia): Con la chiave a brugola della misura corretta rimuovete la vite che sostiene le pastiglie.
- Estrarre le pastiglie: Afferrate con due dita le pastiglie ed estraetele dal corpo freno. Il lato d’inserimento (sopra o sotto) varia da modello a modello.
- Pulire: Spruzzate alcool isopropilico o Disc Cleaner all’esterno e all’interno del corpo freno e pulite accuratamente con uno straccio. Ripetete l’operazione anche sul rotore.
- Azzerare la corsa dei pistoni: Con il cacciagomme in plastica fate leva e rimandate indietro entrambi i pistoni.
- Montare le pastiglie nuove: Prendete le pastiglie nuove e inseritele nel corpo freno, stando attenti a non toccare la superficie del ferodo con le mani o con guanti sporchi di olio. Non dimenticatevi d’inserire la molla a forchetta tra le due pastiglie, che viene anch’essa fornita nel pacchetto. Mandatele in battuta nella sede.
- Rimontare vite (o copiglia): Avvitate la vite con una chiave a brugola, facendo attenzione a farla passare nei fori appositi delle pastiglie, affinche vengano sostenute.
- Rimontate il pin (o piegate la copiglia): Inserite il pin di sicurezza oppure con la tenaglia piegate nuovamente l’aletta della copiglia, affinché non possa sfilarsi.
- Rimontare la ruota: Inserite la ruota, facendo attenzione a non “pizzicare” le pastiglie nuove con il rotore, poiché potrebbe scheggiarne il ferodo.
Manutenzione 2: Centratura Rotore - Corpo Freni a Disco
Ora vedremo quella che ne è la naturale prosecuzione, ovvero la centratura del corpo del freno sul rotore. Questa manutenzione è molto frequente se si hanno mozzi con sganci rapidi, mentre si dirada se la vostra mtb è dotata del perno passante. Questo perché il perno passante assicura sempre la medesima altezza e posizione della ruota, mentre con lo sgancio sono possibili minimi disallineamenti che poi influiscono sulla planarità del disco all’interno del corpo freno.
Provate a mettere in rotazione la ruota senza toccare minimamente le leve freno: se avvertite il classico rumore di sfregamento tra pastiglia e disco significa che il rotore, durante la rotazione, sfrega contro il ferodo di una o dell’altra pastiglia e per questo va centrato sul corpo freno.
Attrezzatura Necessaria
- Chiave a brugola da 5mm
- Chiave dinamometrica (consigliata)
Step per il Centratura del Corpo Freni a Disco sul Rotore
- Allentare il corpo freno: Con la chiave a brugola da 5mm allentate le viti che tengono in posizione il corpo freno sul telaio.
- Premere il freno: Schiacciate la leva del pompante con forza.
- Avvitare leggermente le viti del corpo freno: Avvitate leggermente le viti del corpo freno, fino al punto in cui offrono una minima resistenza.
- Rilasciare il freno e premerlo dolcemente: Ora che avete appena mandato in battuta le viti del corpo freno, rilasciate il freno e poi premetelo leggermente, fino a che la leva diventa impercettibilmente dura.
- Serrare le viti del corpo freno: Con la leva del pompante sempre premuta dolcemente, avvitate a fondo le viti del corpo freno, sempre alternandole in modo da avvicinare progressivamente l’intero corpo al telaio.
- Provare a far girare la ruota: Provate a far girare la ruota. Se il problema persiste, non affannatevi a ripetere l’operazione, poiché probabilmente il contatto è dovuto a un pistone leggermente bloccato, che si ritrae meno rispetto al pistone opposto, mantenendo così in contatto ferodo e disco, oppure il disco (da nuovo) presenta delle leggere imperfezioni. Il problema si risolverà naturalmente durante le prime uscite, basterà qualche frenata.
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.
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”).
Esistono due tipi principali di olio per freni idraulici:
- Olio DOT
- Olio Minerale
Olio DOT
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.
Vantaggi dell’Olio DOT
- 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.
- 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.
Svantaggi dell’Olio DOT
- 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.
Questo tipo di olio per freni è la scelta delle case costruttive Avid / Formula / Hope / Sram.
Olio Minerale
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.
Vantaggi dell’Olio Minerale
- 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.
Svantaggi dell’Olio Minerale
- 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.
Compatibilità tra Olio DOT e Olio Minerale
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.
Tabella Comparativa tra Olio DOT e Olio Minerale
| Caratteristica | Olio DOT | Olio Minerale |
|---|---|---|
| Base | Sintetica (Glicole o Silicone) | Minerale |
| Normato | Sì | No |
| Corrosivo | Sì | No |
| Igroscopico | Sì | No |
| Stabilità nel Tempo | Bassa | Alta |
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