Le diverse tipologie di idraulica delle forcelle: quali sono le differenze?

Le diverse tipologie di idraulica delle forcelle: quali sono le differenze?

10/04/2013
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10/04/2013

di Daniel Naftali

Sappiamo tutti che le idrauliche delle forcelle non sono tutte uguali. Cartuccia sigillata, idraulica open e semi-open bath sono tre diciture che ricorrono spesso nelle schede tecniche delle forcelle. Vi siete però mai chiesti cosa cambia tra un sistema e l’altro? Quali sono le differenze ed i punti a favore o a sfavore dei tre? Qual è, a conti fatti, il migliore?

Il ruolo dell’idraulica

Prima di analizzare i vari sistemi, dedichiamo alcune righe per capire perché l’idraulica è così importante in una sospensione.

Una sospensione, che sia ammortizzatore o forcella, è composta da due parti:

  • Elemento elastico: può essere una molla o una camera d’aria, l’elemento elastico è un qualcosa che è in grado di comprimersi, assorbendo energia, e di rilasciare quest’energia per permettere alla sospensione di ristendersi.
  • Idraulica (o elemento di smorzamento idraulico): un circuito pieno d’olio che ha il compito di gestire la velocità con cui si muove la forcella sia in compressione che soprattutto durante la riestensione (ritorno).

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Se l’elemento elastico non fosse frenato dall’idraulica, la riestensione, ma anche la compressione della sospensione, sarebbe spesso troppo violenta. Pensiamo di tirare un pugno su una molla: questa si comprime, assorbe l’energia del pugno, ma poi la rilascia immediatamente catapultando verso l’alto la nostra mano.

Il ruolo di una sospensione è quello di mantenere quanto più possibile le ruote attaccate al terreno e di assorbire gli ostacoli. Capiamo bene che se non ci fosse un freno all’elemento elastico, la nostra bici rimbalzerebbe come una pallina da flipper nel momento in cui ci troviamo ad affrontare una serie di ostacoli in successione.

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Velocità elevate e grossi ostacoli: il ruolo dell’idraulica è di fondamentale importanza in ogni situazione, ma è sul veloce e sullo sconnesso che si percepiscono maggiormente le differenze.

Per questo motivo il ruolo dell’idraulica in una sospensione è fondamentale. La buona qualità della stessa, la possibilità di effettuare diverse regolazioni, l’efficienza delle regolazioni stesse sono il segreto di una buona sospensione. Le molle sono tutte uguali, la differenza la fa il resto!

Sebbene ogni marca proponga le sue soluzioni tecniche e proponga diverse tipologie di idrauliche sui propri prodotti, si possono distinguere tre grosse famiglie:

  • Le idrauliche open bath o a “bagno aperto”
  • Le idrauliche semi-open bath o a “bagno semi aperto”
  • Le idrauliche a cartuccia sigillata che prendono nomi diversi a seconda del produttore (Fox le chiama FIT ad esempio)

Questi nomi non vi dicono nulla? Nessuna paura: vediamo ora di analizzare più nel dettaglio il funzionamento questi 3 sistemi.

Idrauliche open bath

Di derivazione motociclistica, le idrauliche open bath o a bagno aperto prevedono l’utilizzo dello stesso olio sia per la lubrificazione degli steli all’interno dei foderi, sia per la gestione dello smorzamento idraulico. Aiutiamoci con uno schema:

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Immaginiamo di tagliare a metà uno stelo della forcella, insieme al relativo fodero. In giallo abbiamo rappresentato le pareti di stelo e fodero, in viola tratteggiato l’olio, in grigio l’asta che sostiene le valvole idrauliche (rosso) e sempre in grigio il tappo superiore a tenuta ermetica. Il dischetto che abbiamo disegnato in rosso non è pieno ma presenta una serie di fori (orifizi), che permettono il passaggio dell’olio. Le dimensioni di questi orifizi sono spesso regolabili, permettendo all’utente di regolare lo smorzamento (riducendo il flusso dell’olio si aumenta la frenatura e viceversa).

La prima cosa che notiamo dal disegno è che lo stelo, sul fondo, è aperto. L’olio riempe praticamente tutto il fodero e buona parte dello stelo, fino ad un certo livello. Oltre quel livello è presenta una sacca d’aria, a diretto contatto con l’olio, che come vedremo è fondamentale per il funzionamento della forcella.

Quando infatti la forcella si comprime, lo spazio a disposizione per l’olio nel fodero si riduce (viene occupato dalle pareti dello stelo che scendono). L’olio, non trovando più spazio nel fodero, tende a salire nello stelo, comprimendo la sacca d’aria. Risalendo l’olio passa attraverso le valvole idrauliche, che tramite opportuni orifizi o sistemi di lamelle, gestiscono la quantità di olio che può passare, determinando la frenatura della sospensione nelle varie fasi. Le valvole sono infatti molto complesse e spesso sono in grado di sentire addirittura la velocità con cui si muove la forcella, per dare una frenatura differente.

VANTAGGI E SVANTAGGI

La prima cosa che salta all’occhio, vedendo il disegno, è che è tutto viola. La quantità di olio presente in questo tipo di idrauliche è infatti estremamente elevata: si può arrivare anche a 500ml di olio. Questo comporta vantaggi e svantaggi:

  • Da un lato tutto quest’olio pesa e rende difficile la realizzazione di sospensioni leggere
  • Dall’altro però essendoci tanto olio, questo tenderà a scaldarsi meno, eventuali particelle di sporco risulteranno più diluite ed il rischio di malfunzionamenti dovuti al degrado dell’olio è inferiore.

Un’altra cosa che è importante notare è che tra l’olio dell’idraulica e l’ambiente esterno c’è solo una guarnizione: il raschia polvere, con annesso raschia olio. Il raschia polvere, per quanto ben progettato, non è uno schermo totale e particelle di sporco o goccioline d’acqua possono facilmente entrare, andando a finire direttamente nell’olio dell’idraulica. Questa contaminazione dell’olio può causare malfunzionamenti o degrado delle delicate valvole idrauliche.

La presenza di un livello di pelo libero permette di variare, aggiungendo o togliendo olio a proprio piacimento, il volume della sacca d’aria. Questo permette di modificare e di personalizzare la curva di compressione della forcella, rendendola più o meno progressiva.

Il sistema nel complesso risulta piuttosto semplice: c’è una sola guarnizione, pochi elementi passibili di rottura. Questo riduce anche i costi di realizzazione, contribuendo a mantenere basso il prezzo del prodotto finito. Anche la manutenzione risulta piuttosto semplice: basta rimuovere i foderi per sostituire l’olio.

CHI LE USA?

Le idrauliche open bath sono utilizzate da molti produttori. Marzocchi ad esempio è sempre stata una sostenitrice di questa soluzione, così come Manitou.

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Cartucce Fox RL O/B (open bath): nonostante assomigli ad una cartuccia sigillata, sul fondo sono presenti dei fori che pescano l’olio dalla parte inferiore del fodero. Un sistema più complesso del classico open bath, che però permette di ridurre i quantitativi d’olio.

Fox utilizza questo tipo di idraulica sulla bassa gamma (per quanto abbia poco senso parlare di bassa gamma per la casa americana) utilizzando però un sistema più complesso: all’interno dello stelo è presente una cartuccia che pesca l’olio dal fondo del fodero e lo fa uscire da sopra, un po’ come uno spruzzatore. Il quantitativo di olio è quindi inferiore rispetto ad un sistema open bath tradizionale e si risparmia peso.

Idrauliche semi-open bath

Nelle idrauliche semi-open bath l’olio idraulico è contenuto solo all’interno dello stelo, stelo che sul fondo è tappato. L’olio dell’idraulica quindi svolge solo la funzione di smorzamento (damping) dei movimenti della forcella mentre la lubrificazione dello stelo che scorre sulle boccole del fodero è svolta da un altro olio (spesso con viscosità differente) che è completamente separato dall’olio idraulico. Aiutiamoci con uno schema:

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La prima cosa che salta subito all’occhio è la netta separazione tra olio di lubrificazione del fodero ed olio dell’idraulica. Sulla parte inferiore dello stelo è presente un tappo che, tramite opportune guarnizioni (o-ring), garantisce la tenuta dinamica sull’asta. Nella parte superiore è sempre presente una sacca d’aria, per permettere la compressione della forcella.

Quando la forcella si comprime, l’asta viene spinta verso l’alto trascinando con se la valvola del ritorno. Questo determina uno spostamento di olio verso l’alto, con il risultato che la sacca d’aria si comprime. L’asta infatti occupa un certo volume e penetrando all’interno del serbatoio di olio (lo stelo), determina una riduzione dello spazio disponibile per l’olio stesso. Il risultato è che l’olio si sposta verso l’alto (attraversando eventuali valvole che gestiscono la compressione) e va a comprimere l’aria.

All’interno del fodero è invece presente una piccola quantità di olio che ha il compito di mantenere lubrificate le boccole al cui interno scorre lo stelo. Tale lubrificazione è fondamentale per assicurare un buono scorrimento della forcella.

VANTAGGI E SVANTAGGI

La completa separazione tra olio dell’idraulica ed olio di lubrificazione dei foderi è il grosso pregio di questo sistema. Le particelle di sporco che superano il raschia polvere non vanno infatti a contaminare l’olio idraulico, ma si limitano a sporcare l’olio di lubrificazione. Questo assicura all’idraulica un miglior funzionamento ed una maggiore durata nel tempo.

Il fatto che l’olio debba riempire solo lo stelo, permette di usarne una quantità inferiore con un netto risparmio di peso, senza tra l’altro andare a sacrificare le prestazioni.

La presenza di un pelo libero permette all’utente di variare la curva di compressione, ovvero rendere più o meno progressiva la forcella, semplicemente intervenendo sulla quantità di olio. Un sistema molto semplice ma efficace di tuning.

La manutenzione in compenso è più complicata: non basta togliere i foderi e cambiare l’olio, ci sono più parti da smontare. Il sistema poi è più complesso e ci sono più parti che si possono rompere e più tenute che possono dare problemi.

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CHI LE USA?

Grande sostenitrice dell’idraulica semi-open bath è Rock Shox che adotta questo sistema su tutta la gamma, dai mdoelli entry level ai modelli high end. Solo con la nuova Pike è passata ad un idraulica “a cartuccia”.

Anche Marzocchi, su alcune idrauliche evolute e complesse, utilizza questo sistema. Il TST ne è un esempio.

Magura poi utilizza questo sistema su buona parte delle sue forcelle, mentre Fox non ha a catalogo nessun prodotto con questa tipologia di idraulica.

Idraulica a cartuccia sigillata

Nelle idrauliche a cartuccia sigillata tutta l’idraulica è contenuta in una cartuccia, simile ai pistoncini che tengono aperti i bagagliai delle auto. La cartuccia contiene al suo interno l’olio e le valvole di regolazione. In questa tipologia di idraulica non vi è contatto tra aria ed olio, non essendoci alcuna sacca d’aria: l’espansione necessaria per consentire al pistone di entrare e quindi alla sospensione di comprimersi è assicurata da una membrana deformabile in gomma (polmone) o da un IFP in alcuni modelli.

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La cosa più evidente di questa tipologia di idraulica è l’assenza di contatto aria-olio. La risalita del pistone provoca una riduzione dello spazio disponibile per l’olio e quindi serve un qualcosa in grado di compensare questa variazione. Tale compito può essere assolto da un polmone in gomma deformabile, che espandendosi verso l’esterno, permette un aumento di volume tale da consentire al pistone di entrare.

Come nel caso delle forcelle semi-open bath, la lubrificazione dello stelo sulle boccole è assicurata da un apposito olio posto all’interno del fodero.

In alcune idrauliche (tipicamente after market) il polmone deformabile è sostituito da un IFP (internal floating piston), ovvero da un piattello che separa l’olio dall’aria (solitamente azoto in pressione).

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Il vantaggio dell’uso dell’IFP e della camera d’azoto è che diventa possibile variare la pressione o il volume di questa camera d’aria (camera d’espansione) per modificare il comportamento della sospensione.

VANTAGGI E SVANTAGGI

Il principale vantaggio di questa soluzione è che l’olio dell’idraulica è completamente isolato dal resto della forcella, per questo motivo la cartuccia si chiama “sigillata”. Se la cartuccia è ben realizzata l’olio difficilmente si contamina, assicurando un’elevata durata nel tempo.

Rispetto alle soluzioni di tipo semi-open bath, la quantità di olio utilizzata si riduce notevolmente risparmiando preziosi grammi. In una cartuccia FIT ci sono solo 30-50cc di olio, dieci volte meno rispetto ad alcune forcelle open bath!

Non essendoci contatto tra lo stelo e l’olio, questo risente meno delle variazioni termiche esterne e del surriscaldamento dovuto allo sfregamento dello stelo con le boccole e con il raschia polvere. Questo significa un miglior funzionamento alle basse temperature ed una performance più costante anche sotto stress.

Il rovescio della medaglia è che nelle cartucce con polmone in gomma (la maggioranza) non è possibile intervenire per modificare la progressività, a meno che tale regolazione sia prevista in fase di progettazione (come succedeva con le vecchie cartucce RC2). Il problema si risolve con le cartucce con IFP e camera d’azoto, che tuttavia sono più complesse e richiedono più manutenzione.

La manutenzione delle cartucce sigillate è nettamente più complessa rispetto alle idrauliche open e semi-open bath. La cartuccia va infatti spurgata con cura dopo lo smontaggio, operazione che richiede tempo e pratica vista la complessità delle stesse. In presenza di camere d’azoto bisogna inoltre possedere l’attrezzatura adeguata per il gonfiaggio, rendendo molto difficile la manutenzione in casa.

CHI LE USA?

La principale casa che utilizza questo tipo di idrauliche è senza dubbio Fox, con le cartucce FIT (Fox Insulated Technology). Si tratta di cartucce sigillate con polmone di espansione in gomma.

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Forcella Fox con affianco la cartuccia FIT: si noti il polmone di gomma nella parte superiore.

E’ poi notizia recente che Rock Shox abbia realizzato una nuova cartuccia sigillata sulla nuova Pike. Probabilmente vedremo novità in tale direzione anche su altre forcelle.

Oltre alle grandi case, anche piccoli preparatori propongono cartucce sigillate after market per diversi modelli di forcelle. Si tratta di prodotti di alta gamma pensati come upgrade alle idrauliche originali. Tra i principali possiamo ricordare le cartucce Avalanche o le Elka. Anche BOS sulla Idylle utilizza un’idraulica sigillata con IFP e camera d’espansione caricata ad azoto.

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Bene dunque, abbiamo capito il funzionamento dei tre sistemi. Però non abbiamo ancora risposto alla domanda iniziale: qual è il migliore?

La risposta non è semplice… Se guardiamo il peso, sicuramente le cartucce sigillate sono vincenti: poco olio e massima leggerezza. Se guardiamo la semplicità di manutenzione, l’open bath ha la meglio, visto che è un sistema semplice e facile da smontare. Segue poi il semi-open bath. Se guardiamo la possibilità di personalizzazione i sistemi open e semi-open bath sono sicuramente un passo avanti rispetto al sistema a cartuccia sigillata.

Insomma, è difficile dare una risposta univoca, proprio perché non tutti abbiamo le stesse esigenze. Per qualcuno il peso è più importante, per altri la semplicità di manutenzione è un aspetto fondamentale. Non possiamo quindi trovare un vincitore, un sistema migliore degli altri, possiamo solo dire che i tre sistemi sono tra loro differenti, ciascuno con dei pregi ma anche dei difetti.