Freni: come migliorare il nostro impianto?

Freni: come migliorare il nostro impianto?

10/08/2011
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10/08/2011

Bentrovati con il consueto appuntamento settimanale con il tech corner!

I freni sono un componente estremamente importante della nostra MTB. Sebbene ogni impianto abbia caratteristiche ed un comportamento diverso, lo stesso impianto può essere adattato e personalizzato in base al proprio stile di guida e alle proprie preferenze.

Quest’oggi vedremo come la scelta di dischi e pastiglie possono modificare il comportamento del nostro impianto frenante, cercando di capire quale può essere l’accoppiata migliore per le nostre esigenze.

Dischi

I dischi, insieme alle pastiglie, sono gli elementi di attrito del nostro impianto. E’ proprio sul disco che la pastiglia, qualunque essa sia, va a far presa ed è lo stesso disco a trasferire la potenza frenante alla ruota.

Risulta quindi abbastanza scontato capire che montando dischi differenti, si andrà a modificare la risposta del nostro impianto.

I dischi possono differire per dimensione o per disegno. Andremo ad analizzare separatamente i due aspetti.

DIAMETRO DEI DISCHI

Le dimensioni di un disco si misurando prendendo come riferimento il diametro. Un “disco da 180” è un disco il cui diametro è 180mm. Purtroppo non tutti i produttori utilizzano le stesse misure, ma possiamo distinguere a grandi linee 5 dimensioni differenti:

140mm: si tratta di dischi utilizzati prevalentemente al posteriore
160mm: molto usati in XC-marathon, corrispondono a ca 6”.
180mm: una grossa categoria intermedia che comprende anche diametri leggermente superiori, come 183mm (Hope) e 185 (Avid). Si tratta semplicemente di standard differenti, di fatto tra un disco da 180 e uno da 185 non cambia molto in termini di prestazioni, l’unica differenza è che bisogna utilizzare adattatori differenti. 185mm corrispondono a ca 7”.
200mm o 203mm (203mm corrispondono a ca 8”), molto usati come anteriori
220mm: il massimo diametro disponibile e non supportato da tutte le forcelle.

Il diametro dei dischi influenza due fattori. Il primo è il peso.

A parità di disegno è facilmente intuibile che un disco più grosso pesi di più, senza contare il peso di eventuali adattatori.

Il secondo fattore è la risposta della frenata. Montare un disco più grande significa allontanare la pinza freno dal mozzo, ovvero aumentare il braccio di leva esercitato dal freno. Un braccio di leva maggiore significa che a parità di forza di attrito esercitata dalle pastiglie sul freno, la frenatura alla ruota risulta maggiore. Detto in termini più specifici il maggiore braccio di leva aumenta la coppia frenante al mozzo (la forza di attrito disco pastiglia moltiplicata braccio ovvero il raggio del disco fornisce la coppia frenante).

Nella pratica quindi un disco più grosso aumenta la potenza frenante. Risulta quindi necessario applicare meno forza sulla leva per ottenere la stessa frenatura alla ruota. D’altro canto però un disco più grosso riduce la modulabilità dell’impianto stesso, in quando essendo necessaria meno forza per frenare, l’impianto frenerà con decisione sin da subito, anche con una leggera pressione sulla leva.
Si può insomma intervenire sul diametro dei dischi per rendere più o meno modulabile la risposta dell’impianto oppure per aumentarne o diminuirne la potenza (spesso meno potenza è preferibile per ridurre il rischio di bloccare la ruota).

Non dimentichiamoci poi che il diametro dei dischi influenza il comportamento dell’impianto sotto stress. Dischi più grossi si raffreddano prima per la maggiore superficie esposta all’aria. L’impianto quindi tenderà meno a surriscaldarsi, mantenendo una risposta costante anche sulle discese più lunghe e ripide.

DISCHI DA 140mm

I dischi da 140 mm sono poco utilizzati. Si vedono raramente montati al posteriore di alcune biciclette da XC. Il diametro molto ridotto determina una potenza frenante piuttosto limitata, ma questo tipo di dischi è molto apprezzato per il peso contenuto.

Va bene abbinato ad impianti piuttosto potenti e per usi non molto gravosi (XC-marathon).

DISCHI DA 160mm

Soluzione molto utilizzata come anteriore e posteriore per le discipline XC-marathon, o come posteriore per All Mountain leggero o trail riding.

Si tratta di una soluzione che si può adattare anche ad usi più gravosi, specialmente al posteriore, quando si vuole ridurre la potenza frenante dell’impianto e migliorarne la modulabilità, in modo da evitare di raggiungere il bloccaggio della ruota.

L’utilizzo all’anteriore è particolarmente indicato per persone non troppo pesanti.

DISCHI DA 180mm

I dischi da 180mm (o 183, 185 è lo stesso) sono largamente utilizzati in ambito AM-enduro, sia come anteriore che come posteriore.

In ambito XC-marathon sono indicati per rider un po’ pesanti, o per migliorare la potenza frenante di impianti leggeri, che con dischi più piccoli possono affaticare le mani. In all mountain leggero o trail riding sono ampiamente utilizzati sia come anteriore che come posteriori. In all mountain, enduro o freeride invece vengono utilizzati prevalentemente come posteriori, oppure come anteriori nel caso di rider leggeri o che vogliono aumentare la modulabilità dell’impianto.

I dischi da 180mm sono la soluzione intermedia tra i 160mm, più indicati ad un uso XC-marathon e i 200mm, più adatti ad un uso gravity.

DISCHI DA 200mm

I dischi da 200mm, molto apprezzati nelle discipline gravity, trovano la loro applicazione anche in ambito AM-enduro, specialmente all’anteriore.

Si tratta di un diametro di dischi piuttosto generoso, che determina una considerevole potenza frenante, a scapito ovviamente della modulabilità. I dischi da 200mm migliorano nettamente il comportamento dell’impianto sulle discese lunghe ed affaticano meno le dita.

Sono consigliati per chi pratica enduro spinto o freeride leggero prevalentemente all’anteriore, magari abbinati ad un 180mm posteriore, oppure sia all’anteriore che al posteriore per uso DH o freeride pesante.

DISCHI DA 220mm

I dischi da 220mm sono il diametro più grosso disponibile per le MTB. Sono molto poco utilizzati perché rendono la risposta dell’impianto molto poco modulabile, a causa dell’elevato braccio di leva.

Sono ovviamente indicati solo per gli usi più gravosi e solo per l’anteriore, in quanto al posteriore l’elevata potenza frenante farebbe bloccare la ruota con troppa facilità. Sono consigliati nel caso si voglia migliorare la perfomance di impianti poco potenti e molto modulabili di loro natura.

Attenzione inoltre alla compatibilità. Non tutte le forcelle, seppur da FR o DH supportano dischi da 220mm.

IL DISEGNO DEI DISCHI

Un altro fattore che influenza la risposta dell’impianto frenante è il disegno del disco. Parliamo naturalmente di dischi prodotti da aziende esterne, in quanto solitamente i dischi “originali” vengono proposti con un solo disegno.

Tuttavia il mercato offre moltissimi prodotti di marche differenti e lo stesso impianto è compatibile con dischi di diversi produttori. Importante per valutare la compatibilità dei dischi sono due parametri: il primo è lo spessore del disco stesso, il secondo è l’altezza della pista frenante. Se lo spessore è identico e l’altezza della pista frenante è pari o superiore a quella del disco originale, allora si ha la piena compatibilità.

In commercio esistono diversi disegni ed anche i materiali possono essere differenti. Se è difficile valutare la risposta del materiale (leghe diverse determinano un coefficiente di attrito differente tra pastiglia e disco e la risposta in frenata può cambiare), per quanto riguarda il disegno si possono fare delle valutazioni anche senza aver provato il disco di persona.

Esistono infatti dei dischi dal disegno molto pieno, in cui i fori sono piuttosto piccoli e la superficie di contatto pastiglia disco è elevata.

Poiché la superficie di contatto disco-pastiglia è piuttosto ampia, questi dischi comportano una frenata piuttosto netta e potente. A parità di diametro quindi un disco poco forato garantisce un incremento della potenza frenante, a discapito però della modulabilità. Non dimentichiamoci poi il fattore peso: un disco più “pieno” è più pesante.

Esistono poi dei dischi più “vuoti”, ovvero realizzati con ampi fori di areazione.

Poiché la superficie di contatto disco-pastiglia in questi dischi è piuttosto ridotta, la potenza frenante risulta penalizzata. Sarà quindi necessario applicare più forza sulla leva per ottenere una determinata frenatura della ruota e sarà quindi più facile modulare la frenata. Un effetto analogo a quello di dischi di diametro più piccolo, insomma. Naturalmente poiché c’è meno materiale, questi dischi pesano meno.

Le pastiglie

Le pastiglie non sono tutte uguali. Le mescole con cui viene realizzato il ferodo sono diverse. Sebbene da produttore a produttore ci possano essere differenze, esistono 3 grosse categorie di pastiglie: quelle organiche, quelle semi metalliche e quelle metalliche.

Tralasciando fattori quali resistenza alla temperatura, durata e frenata sul bagnato, le diverse tipologie di ferodo determinano una comportamento differente del nostro impianto frenante.

Il ferodo è la superficie di attrito che va fisicamente a contatto con il disco. E’ chiaro che andando ad utilizzare mescole differenti, si andrà a modificare la risposta del nostro freno.

Si tratta insomma di un sistema pratico ed economico per migliorare alcuni aspetti del nostro impianto che non ci soddisfano completamente. Vediamo come.

PASTIGLIE ORGANICHE


Si tratta della mescola più morbida e tenera, ovvero quella che tende a mordere maggiormente. La mescola contiene molta gomma e resina, sostanze con un elevato coefficiente di attrito.

Le pastiglie organiche tendono ad aumentare la potenza frenante, specialmente a freddo, facendo si che la frenata richieda meno sforzo sulla leva. Di contro però riducono la modulabilità e patiscono il surriscaldamento, con perdita di prestazioni a caldo.

Sono particolarmente indicate per freni molto modulabili e non troppo potenti, così come per un utilizzo non troppo spinto.

PASTIGLIE SEMI-METALLICHE O SINTERIZZATE

Si tratta di una via di mezzo tra le organiche e le metalliche. Questo ferodo può essere classificato come di media durezza. La risposta è quindi intermedia, ovvero con una discreta potenza frenante e una discreta modulabilità.

Ottimo il comportamento a caldo, migliorano la modulabilità rispetto alle pastiglie organiche, riducendo però la potenza frenante, specialmente a freddo.

Sono indicate per impianti già sufficientemente modulabili e potenti, anche per usi gravosi.

PASTIGLIE METALLICHE

Il ferodo delle pastiglie metalliche è molto duro essendo costituito da diversi metalli. Queste pastiglie riducono la potenza frenante, ma possono aiutare a ridurre la tendenza del freno di bloccare la ruota. Hanno un ottimo comportamento anche sotto stress.

Sono indicate per impianti eccessivamente potenti su cui si vuole ridurre la potenza frenante e per usi estremamente gravosi.

I tubi dei freni

Anche i tubi dei freni sono un elemento che influisce sul comportamento dell’intero impianto.

Per chi non lo sapesse, quando esercitiamo pressione sulla leva freno l’olio sotto pressione, tende a espandere leggermente il tubo del freno. I tubi degli impianti di serie sono realizzati in kevlar e in materiali polimerici. Esistono in commercio invece dei tubi realizzati in treccia metallica.

Tubo di impianto originale (sopra) a confronto con un tubo in treccia metallica Goodridge (sotto).
Come si vede dalla foto il tubo originale presenta uno strato interno forato ricoperto da uno strato in kevlar. Il tubo in treccia metallica ha invece uno strato interno ricoperto da una treccia metallica, a sua volta rivestita da uno strato in gomma.

La treccia metallica è molto più rigida e meno deformabile del kevlar. Di conseguenza all’aumentare della pressione il tubo si espanderà di meno.

All’atto pratico quindi un tubo di treccia metallica aumenta la potenza frenante, ridendo la risposta del freno più on-off. L’effetto è più marcato sul freno posteriore, essendo maggiore la lunghezza del tubo.

L’utilizzo di cavi in treccia metallica è quindi consigliato su impianti dotati di eccessiva modulabilità ed una scarsa potenza frenante, o quando nonostante lo spurgo la leva risulti spugnosa.

Quelli che abbiamo visto sono delle soluzioni per migliorare alcuni aspetti dell’impianto frenante, ma non ne possono certamente modificarne radicalmente il comportamento. Un impianto poco modulabile, rimane tale anche con dischi piccoli, seppur la situazione possa migliorare, così come un impianto poco potente rimarrà poco potente anche con dischi di grosso diametro.

In certi casi insomma più di tanto non si può fare. L’unica soluzione è quindi passare ad un impianto con caratteristiche differenti.

…e voi cosa utilizzate? Che diametro di dischi? Che pastiglie? Dite la vostra!