Tutto quello che c’è da sapere sulle serie sterzo eccentriche

Tutto quello che c’è da sapere sulle serie sterzo eccentriche

06/03/2013
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06/03/2013

di Daniel Naftali

Poter variare l’angolo di sterzo è un buon sistema per personalizzare la bici: non sempre infatti le quote geometriche di un telaio rispecchiano le proprie esigenze. Avevamo già parlato delle differenti soluzioni per variare l’angolo sterzo e la più pratica si è rivelata essere quella delle serie sterzo eccentriche. Quale serie sterzo scegliere però? Quale sistema è più affidabile? Lo scopriremo nell’articolo di oggi!

Le serie sterzo eccentriche

Che cos’è una serie sterzo eccentrica? Molti di voi lo sapranno, ma per i meno esperti possiamo dire che si tratta di una serie sterzo in grado di variare l’inclinazione del cannotto (e di conseguenza degli steli) della forcella rispetto all’asse della scatola sterzo. In parole povere con queste serie sterzo è possibile aumentare o diminuire l’angolo sterzo mantenendo (quasi) inalterate le altre geometrie.

Come funzionano? Aiutiamoci con un disegno:

Il disegno rappresenta due serie sterzo, una di tipo tradizionale ed una di tipo eccentrico, rappresentate in sezione laterale (verso SX la parte posteriore della bici e verso DX la parte anteriore). In nero è rappresentata la scatola sterzo del telaio, in verde le calotte della serie sterzo ed in giallo il cannotto della forcella. Nel disegno la scatola sterzo è stata raddrizzata disegnandola verticale, ma ricordiamoci che sul telaio ha una sua inclinazione che determina l’angolo di sterzo di serie.

Sulla sinistra vediamo una serie sterzo di tipo tradizionale. Come possiamo notare il cannotto è centrato sia nella parte inferiore che superiore rispetto alla scatola sterzo: la distanza anteriore e posteriore tra cannotto e bordo scatola sterzo è uguale, sia sopra che sotto. Il cannotto è quindi allineato con l’asse della scatola sterzo.

Sulla destra è invece rappresentata una serie sterzo di tipo “eccentrico”. Eccentrico vuol dire che i fori delle calotte attraverso cui passa il cannotto non sono posizionati perfettamente in centro, ma sono avanzati o arretrati di un certo valore. La conseguenza è che la distanza tra cannotto e bordo anteriore e posteriore della scatola sterzo non è uguale ed il cannotto risulta inclinato di un certo angolo (solitamente compreso tra +- 0,5° e 3°) rispetto all’asse della scatola sterzo. La forcella risulta quindi più o meno inclinata rispetto ad una serie sterzo tradizionale e con questo espediente risulta possibile variare l’angolo sterzo.

Calotta superiore eccentrica, si noti come la sede del cannotto sia arretrata rispetto al centro della scatola sterzo.

Nel disegno è rappresentata una configurazione pensata per aprire l’angolo di sterzo, ma invertendo le due calotte o semplicemente ruotandole di 180° si ottiene l’effetto esattamente opposto.

Come ben evidenziato dal disegno esistono dei limiti precisi di ingombro che di fatto limitano la possibilità di variare l’angolo sterzo oltre certi valori. Più piccola è la scatola sterzo e più grande è il cannotto forcella, minore è la possibilità di offset della calotta e quindi la variazione che si andrà ad ottenere sull’angolo sterzo sarà più contenuta. La situazione più favorevole è quella di cannotto piccolo (1”1/8) e scatola sterzo grossa (49mm, ad esempio), mentre la più sfavorevole è ovviamente quella di cannotto grosso (1,5”) e scatola sterzo piccola (44mm).

VARIAZIONE DI ANGOLO STERZO E QUOTE GEOMETRICHE

La prima cosa che viene in mente a chiunque si intenda un minimo di geometria è che è impossibile che la serie sterzo eccentrica agisca solamente sull’angolo sterzo. Variando infatti l’inclinazione della forcella lo sterzo si abbassa e tutte le quote geometriche ne devono risentire.

Questo è indubbiamente vero, ma dobbiamo ricordarci che con una serie sterzo eccentrica si possono ottenere variazioni piuttosto contenute. Parametri come l’angolo sella, l’altezza del movimento centrale e l’altezza dello sterzo da terra (che influenza la posizione in bici) rimangono pressoché inalterate, o meglio la loro variazione è talmente contenuta da risultare trascurabile.

Quello che invece cambia è la geometria dell’avantreno. Il passo ad esempio subisce una variazione più importante perché, nonostante la variazione angolare sia piccola, l’elevata lunghezza della forcella fa si che l’avanzamento (o arretramento) del mozzo sia accentuato. Anche il trail o avancorsa subisce una variazione importante. D’altronde, se così non fosse, che senso avrebbe cambiare l’angolo sterzo?

E’ evidente che variando l’angolo di sterzo il trail cambi di conseguenza.

LIMITI TECNICI DELLE CALOTTE ECCENTRICHE

L’utilizzo di calotte eccentriche è quindi l’unica soluzione per variare l’angolo sterzo senza modificare le altre quote geometriche, ma tale sistema presenta alcuni limiti tecnici:

  • E’ possibile variare l’angolo di sterzo solo di valori prefissati e per ogni valore bisogna utilizzare sempre calotte diverse. Non si può quindi ottenere una variazione continua, anche se di solito la differenza di angolo tra una calotta e l’altra è di 0,5° quindi più che sufficiente per una regolazione abbastanza accurata.
  • Ci sono limiti di ingombro che su alcune configurazioni limitano la possibilità di variare l’angolo a +- 1° o rendono impossibile la realizzazione di serie sterzo eccentriche.
  • L’inclinazione effettiva della forcella dipende direttamente dalla lunghezza della scatola sterzo. E’ quindi richiesto un sistema che permetta alla serie sterzo di adattarsi a scatole sterzo di diversa lunghezza o, in alternativa, la serie sterzo va fatta su misura.

Proprio per risolvere quest’ultimo punto sono state adottate diverse soluzioni, che vedremo qui di seguito.

Cane Creek Angleset: doppia calotta semisferica

La soluzione adottata dalla Cane Creek sulla Angleset prevede di utilizzare una doppia calotta costituita da due parti semisferiche: una concava ed una convessa.

Vediamo meglio nel dettaglio da quali componenti è costituita una serie sterzo “Angleset”

I più esperti già guardando il disegno avranno notato che questo tipo di serie sterzo, rispetto ad uno tradizionale prevede un pezzo in più. Analizzeremo più avanti questo aspetto…

Innanzitutto notiamo come la configurazione del disegno preveda una sola calotta eccentrica (#3): quella inferiore. Si tratta di una soluzione obbligata da questioni di ingombro, essendo lo spazio disponibile per la calotta superiore limitato. Come in tutte le serie sterzo viene utilizzato un tradizionale cuscinetto ACB a contatto angolare (#5). Il cuscinetto è inserito all’interno di una calotta semisferica (#4) ed è precaricato dalla ralla inferiore (#6) che è conica, proprio come su una serie sterzo tradizionale. Il gruppo cuscinetto e calotta cuscinetto (#5 e #4) si innesta in una calotta eccentrica (#3) installata a pressione nel telaio.

Come si vede bene dal disegno la calotta eccentrica #3 presenta un incavo semisferico concavo, mentre la calotta cuscinetto #4 presenta una forma semisferica convessa complementare. Grazie a questa particolare forma si ha un’ampia superficie di contatto tra le due calotte #3 e #4 ed è garantito un certo range di rotazione tra le due calotte. Insomma anche se l’angolo di inclinazione del cannotto varia di alcuni decimi di grado non ci sono problemi, aspetto molto importante come vedremo qui di seguito.

Sebbene nello schema abbiamo volutamente esagerato con le misure, notiamo come con il variare della lunghezza della scatola sterzo si abbia una variazione dell’angolo di inclinazione del cannotto. Il tutto avviene nonostante si abbia mantenuto la stessa eccentricità (ovvero si siano montate le stesse calotte).  Insomma, più è lunga la scatola sterzo, minore sarà l’inclinazione e viceversa più corta sarà la scatola sterzo più il cannotto risulterà inclinato. Si tratta di variazioni che nella guida sono trascurabili (pochi decimi di grado), ma quando si parla di accoppiamenti meccanici assumono la loro importanza. Il sistema semisferico assicura sempre un’ampia superficie di contatto tra le due calotte e permette al cuscinetto di ruotare liberamente per compensare le variazioni di angolazione che scatole sterzo di lunghezza diversa comportano.

Il grosso pregio di questo sistema è che quindi la serie sterzo può essere montata su qualsiasi telaio, indipendentemente dalla lunghezza della scatola sterzo Si tratta di un sistema “one size fits all” che da un punto di vista pratico è molto vantaggioso poiché riduce il rischio di errori durante l’acquisto, permette all’utente di vendere con più facilità la serie sterzo o di trasferirla su un altro telaio (a patto che la scatola sterzo sia della stessa tipologia, ovviamente).

Il rovescio della medaglia è che però si hanno 5 superfici di contatto tra elementi diversi invece delle 4 canoniche di una serie sterzo tradizionale. Eh si, si aggiunge infatti la superficie di contatto tra le due calotte # e #5. Inoltre la calotta cuscinetto (#4) è innestata nella calotta eccentrica (#3) dalla sola forza di precarico della serie sterzo, forza che per ragioni pratiche non può essere eccessiva, altrimenti il cuscinetto non scorrerebbe liberamente. Questo è purtroppo causa di frequenti scricchiolii e rumorosità, e rende necessaria una più frequente manutenzione della serie sterzo (pulizia ed ingrassaggio).

FSA Orbit Option: cuscinetto semisferico

Conscia di questo problema, FSA ha proposto una soluzione alternativa: l’utilizzo di un cuscinetto semisferico. Di fatto insomma la calotta semisferica del cuscinetto risulta integrata nello stesso e questo permette di ridurre le superifici di contatto tra elementi diversi a 4, come in una serie sterzo tradizionale.

Il vantaggio è tangibile: con una superficie di contatto in meno, gli scricchiolii e la rumorosità dovrebbero essere ridotti. Resta tuttavia sempre un problema: l’accoppiamento semisferico. Questo tipo di accoppiamento è infatti meno solido della classica sede conica per cuscinetto a contatto angolare con inclinazione di 36° o 45° e l’inclinazione del cuscinetto rispetto alla sede non assicura una costante superficie di appoggio su tutta la circonferenza.

Il vantaggio anche in questo caso è una soluzione “one size fits all” ovvero la stessa serie sterzo è in grado di adattarsi a telai con diversa lunghezza di scatola sterzo.

Dobbiamo però sottolineare che la realizzazione delle due superfici semisferiche ha un costo di produzione molto più elevato rispetto alle soluzioni standard. Questo aumenta il costo finale della serie sterzo e nel caso della Orbit Option fa si che anche il costo dei cuscinetti di ricambio sia più elevato.

Soluzioni su misura

Prima delle serie sterzo eccentriche commerciali, la soluzione per chi voleva variare l’angolo sterzo era la realizzazione di calotte eccentriche con sede dei cuscinetti standard, ma inclinata a seconda delle esigenze del telaio.

Vediamo di aiutarci con uno schema:

Sulla sinistra vediamo la schematizzazione di una calotta di serie sterzo tradizionale, sulla destra di una calotta offset custom.

Nella caso della calotta tradizionale la sede del cuscinetto è ricavata centralmente ed ortogonalmente alla calotta stessa. E’ quindi compatibile con ogni lunghezza di scatola sterzo.

Nella calotta custom la sede del cuscinetto è invece ruotata in modo da essere ortogonale all’asse della forcella. Per sapere di quanto inclinare la sede basta fare alcuni semplici calcoli trigonometrici, prendendo in considerazione offset e lunghezza della scatola sterzo. La lunghezza della scatola sterzo è infatti determinante per calcolare l’inclinazione effettiva della sede del cuscinetto. Una volta che si sa di quanto è inclinato il cannotto, si può realizzare una sede per il cuscinetto di tipo tradizionale (conica) mantenendo l’ortogonalità al cannotto e quindi utilizzando cuscinetti tradizionali.

Una serie sterzo eccentrica custom realizzata da Cicobikes montata su una Nomad.

Il risultato è praticamente una serie sterzo di tipo tradizionale che risulta però inclinata rispetto alla scatola sterzo.

I vantaggi sono essenzialmente due:

  • l’assenza dell’accoppiamento semisferico assicura un minor rischio di scricchiolii e rumorosità. La manutenzione è pari a quella di una serie sterzo tradizionale.
  • realizzare una serie sterzo di questo tipo costa meno, quindi il prezzo del prodotto finito è inferiore

Gli svantaggi sono invece essenzialmente:

  • non c’è alcun sistema in grado di compensare eventuali errori di lavorazione o misurazione, il tutto deve essere quindi realizzato ed installato con la massima precisione per assicurare un corretto accoppiamento tra le parti.
  • essendo realizzata su misura, questo tipo di serie sterzo è compatibile solo con una determinata lunghezza di scatola sterzo, rendendo quindi difficile il trasferimento da un telaio all’altro.

Non a caso quando si acquista questo tipo di serie sterzo, oltre alle dimensioni della scatola sterzo (44, 49mm, ecc), alla variazione in gradi che si vuole ottenere (+- 0,5°, 1°, 2°, ecc) viene sempre richiesta la lunghezza della scatola sterzo, perché è un parametro fondamentale per determinare l’esatta inclinazione che le sedi del cuscinetto dovranno avere.

Insomma, a conti fatti è veramente difficile dire quale sia la soluzione migliore. Tutti e tre i sistemi hanno pregi e difetti che di fatto li rendono equivalenti. La scelta quindi andrà fatta in base alle proprie esigenze personali. Si vuole un sistema universale, facilmente installabile e rivendibile? Oppure si preferisce un sistema custom, che richiede meno manutenzione? A voi l’ardua sentenza!