Lennard Zinn parla dei freni a disco da strada…

Ricevo molte domande sui freni a disco da strada e sui loro pro e contro. Questa FAQ a Lennard Zinn di Velonews ha catturato la mia attenzione e affronta alcuni dei problemi specifici associati ai freni a disco su una bici da corsa. Come sempre, Lennard è approfondito nella sua ricerca e offre spunti di riflessione sull'argomento. Potete trovare l'articolo originale sul sito web di Velonews. Qui: 

• Di Lennard Zinn
• Pubblicato 2 giorni fa tramite Velonews.com

 Nota dell'editore: La rubrica fissa di Lennard Zinn è dedicata a rispondere alle domande tecniche dei lettori sulle biciclette, sulla loro manutenzione e su come noi ciclisti possiamo usarle nel modo più comodo ed efficiente possibile. I lettori possono inviare brevi domande tecniche. direttamente a Zinn.

Caro Lennard,
Hai consigli per l'installazione dei freni a disco sulle bici da corsa? Sto usando pinze Avid BB-7 da corsa con rotori XX 160F, 140R con pastiglie di serie e cavi/guaina standard con leve freno Ultegra Di2. Sembrano avere poca potenza frenante; le versioni MTB che ho provato erano molto più potenti. Ho intenzione di sostituire la guaina con qualcosa di più resistente. Mi chiedo se la maggiore trazione del cavo delle nuove leve Shimano non si adatti bene alle pinze: forse le pinze BB-7 standard sarebbero migliori? Potrei anche provare pastiglie diverse o un rotore posteriore più grande. Ho sentito dire da altri che il periodo di rodaggio sulle loro bici da corsa è stato davvero lungo, quindi forse continueranno a migliorare.
— Giovanni

Caro John,
Hai svelato i motivi per cui i freni a disco azionati tramite cavo generalmente non frenano bene come quelli idraulici: il cavo e ciò che lo tira. Hai anche capito perché le prestazioni di frenata a cui siamo abituati sulle bici da strada con freni a cerchio ad alte prestazioni saranno difficili da ottenere utilizzando i dischi senza aggiungere peso e resistenza aerodinamica considerevoli.

In primo luogo, i liquidi sono essenzialmente incomprimibili, quindi un freno idraulico spingerà sostanzialmente con la stessa forza, indipendentemente dalla lunghezza del tubo. Questo non vale per i cavi. Inoltre, l'attrito tra un liquido che scorre in un tubo è molto ridotto rispetto a quello di un cavo che scorre in un tubo metallico, quindi cavi e guaine devono essere a basso attrito e il percorso dei cavi deve essere curvo per ridurre al minimo l'attrito.

A differenza della guaina del cavo del cambio, che è coassiale (i cui fili d'acciaio sono longitudinali), la guaina del cavo del freno è avvolta a spirale per impedirne la compressione. Tutte le guaine dei cavi, del cambio e del freno, erano avvolte a spirale prima dell'avvento del cambio indicizzato, che, come sapete, Potere comprimere. L'alloggiamento del cavo coassiale senza compressione era forse IL Un'innovazione fondamentale introdotta da Shimano quando introdusse il primo sistema di cambio indicizzato realmente funzionale al mondo. Senza di esso, la cambiata era imprevedibile e imprevedibile; con esso, la cambiata poteva essere regolata per raggiungere ogni pignone con precisione ogni volta.

Ma perché anche le guaine dei cavi dei freni non sono diventate coassiali? Per garantire la sicurezza del ciclista, ecco perché. Le guaine dei cavi del cambio coassiali possono rompersi sotto un'elevata pressione di trazione del cavo. Non accade spesso, perché con le leve del cambio non c'è la stessa leva che con le leve del freno. Né c'è motivo di tirarle con la stessa forza. E se la guaina dovesse rompersi, il peggio che potrebbe succedere è che il cambio non funzionerebbe.

Ma i cavi dei freni vengono tirati molto più duramente dei cavi del cambio (ecco perché sono più spessi). E se la guaina si rompesse, i freni non funzionerebbero. Quindi le guaine dei freni sono avvolte a spirale e si comprimono, il che riduce le prestazioni di frenata.

E più lungo è il cavo, maggiore è il problema, poiché la compressione dell'alloggiamento è additiva lungo la sua lunghezza. Inoltre, i cavi stessi si allungano, e anche questo è un problema più grave quanto più lungo è il cavo.

Credo che sia possibile trovare un involucro per cavi dei freni che combina fili coassiali per evitare la compressione della loro lunghezza con un avvolgimento a spirale per evitare rotture.

Ma torniamo alla tua domanda: hai capito chiaramente che le leve freno che tirano più cavo hanno meno leva di quelle che tirano meno cavo. Per tirare più cavo a parità di movimento della leva, dovrebbe essere ovvio che il gancio del cavo (dove la testa del cavo si attacca alla leva) deve essere più lontano dal perno della leva. Sono sicuro che hai giocato su abbastanza altalene per sapere come questa leva freno con tiraggio del cavo più basso migliorerebbe la tua situazione, dimostrando che non hai una compressione della guaina e un allungamento del cavo così elevati da far sì che la leva torni al manubrio prima che il freno venga azionato con la forza necessaria.

Il secondo problema riguarda anche il vantaggio meccanico, e ha a che fare con il diametro della superficie frenante e il design della pinza. Ovviamente, ci vuole molta meno forza per fermare una ruota di bicicletta schiacciando le pastiglie dei freni su un disco freno fissato al mozzo con un diametro di 630 mm rispetto a quando si schiacciano su un disco da 140 mm di diametro. Beh, indovina un po'? Il diametro esterno della superficie frenante di una ruota da 700C è di circa 630 mm. Quindi la risposta a parte della tua domanda è sì, se si sceglie un disco più grande, la potenza frenante aumenterà.

Anche il design della pinza è un problema. I bracci di articolazione dei freni a pattino esercitano una pressione sul cerchio, e i bracci più lunghi e il migliore orientamento del perno aumentano la leva e quindi la potenza frenante. L'attrito nella pinza è minimo: solo una piccola quantità su ciascun perno.

Una pinza per freno a disco azionata da cavo, tuttavia, presenta generalmente una pista a spirale su un piano inclinato interno su cui scorrono diversi cuscinetti a sfere (da cui, immagino, la sigla "BB" nel nome del freno Avid). Tirando (ruotando) il braccio del freno, le sfere si muovono lungo la pista e lungo il piano inclinato, che non può muoversi verso l'esterno, costringendo così la pastiglia a spostarsi verso l'interno. Solo la pastiglia esterna si muove; la pastiglia interna è fissa in posizione e funge da incudine fissa, nella misura in cui la pinza e il suo supporto sono sufficientemente rigidi da mantenerla ferma.

Ovviamente, l'attrito all'interno di questa pinza è maggiore rispetto a quello di una semplice pinza per freni a cerchio pivotante. E l'attenzione alla riduzione dello spessore del metallo per ridurre il peso può portare a un braccio del freno che si flette e si torce, così come a una pinza che si flette sotto carico, riducendo così la forza che spinge verso l'interno sulle pastiglie.

I freni a disco da strada dovranno essere quasi altrettanto leggeri e aerodinamici dei freni a pattino per competere con questi ultimi sul mercato. Il disco sporgente aggiungerà sempre peso e resistenza aerodinamica, quindi dovrà essere piccolo. La pinza dovrà essere leggera, così come i supporti e i tubi della forcella e del carro posteriore a cui sono fissati, anche se questi ultimi sopporteranno un carico molto maggiore alle estremità. E le ruote avranno bisogno di raggi più numerosi e lunghi che si incrociano ad angolo per contrastare la torsione sul mozzo causata dal disco ad esso collegato.

Tutto ciò aumenta il peso e la resistenza aerodinamica, quindi sarà ovviamente forte lo stimolo per i produttori a ridurre le dimensioni e ad alleggerire i materiali.

E non sono solo i freni a disco azionati tramite cavo a dover superare enormi ostacoli. Molti di questi problemi si applicano anche ai freni a disco idraulici, anche se i produttori di componenti iniziassero a integrare cilindri idraulici nelle loro leve freno, eliminando così la complessità e il peso dei cilindri freno satellite.

La distanza tra la leva e la pinza non sarà più un problema, poiché il fluido idraulico non si comprimerà come l'alloggiamento del cavo del freno né subirà allungamenti. Tuttavia, per ridurre il peso e la resistenza aerodinamica, pinze, pastiglie, pompe freno e rotori saranno di dimensioni ridotte, e i rotori potrebbero persino essere realizzati in un materiale meno denso dell'acciaio per ridurre ulteriormente il peso.

Hai iniziato a vedere il problema? È la dissipazione del calore. Minore è la massa nel sistema, minore è la capacità del sistema di dissipare calore. E se il fluido bolle, i freni non funzionano, perché quello che era liquido ora è gas, e i gas, a differenza dei liquidi, Fare comprimere.

So che sto gettando acqua ghiacciata sull'entusiasmo che vedo tra i ciclisti leccarsi i baffi per l'avvento dei freni a disco da strada, ma non sono sicuro che questo entusiasmo non stia offuscando alcune questioni importanti.

Ovviamente, i freni a disco rappresentano un enorme vantaggio su una mountain bike, dove peso e resistenza aerodinamica sono problemi minori e fango, detriti e acqua sui cerchi sono più problematici rispetto alle bici da strada. Lo stesso si può dire per il ciclocross (con forse l'eccezione del problema del peso). E sostengo inoltre che la potenza frenante su una bici da strada debba essere maggiore rispetto a entrambe, perché le velocità su strada sono più elevate e devono essere ridotte sostanzialmente in caso di tornanti, ostacoli o cadute.

Quindi, credo che il surriscaldamento dei freni sia un problema più frequente sulle moto da strada, non minore. E questo indica che pinze, pompe freno, rotori e volume del fluido dovrebbero essere tutti più grandi per contrastare il problema, piuttosto che ridotti per ridurre peso e resistenza aerodinamica.

Quindi, John, per ottenere prestazioni migliori dai tuoi freni a disco, procurati cavi e guaine più spessi che non si comprimono troppo (o un sistema idraulico), oltre a rotori più grandi, pastiglie più grandi e pinze più rigide. Dovrai sopportare peso extra e resistenza aerodinamica a scapito di una buona frenata.
? Lennard

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