Bentrovati al consueto appuntamento con il Tech Corner, per voi in esclusiva su MTB-forum.it!
Quest'oggi riprendiamo il discorso sui freni che avevamo cominciato nell'articolo:
Come tagliare i tubi e spurgare un freno Formula R1
Cercheremo di approfondire quello che riguarda le pastiglie e la loro sostituzione, elemento chiave in un impianto frenante. Non a caso l'efficacia di un impianto frenante, oltre alle sue caratteristiche tecniche e costruttive, dipende in larghissima misura dalla qualità delle pastiglie utilizzate e dalla loro tipologia.
Le pastiglie
Le pastiglie come detto sono l'elemento che ha il compito fisico di andare a contatto con il disco. Il principio di frenatura degli impianti a disco sfrutta l'attrito tra pastiglia e disco per ridurre la nostra velocità. Poiché linsieme bici più biker in movimento possiede una certa energia cinetica, questa energia viene dispersa dallimpianto frenante sotto forma di calore.
Negli impianti a disco si raggiungono temperature piuttosto elevate (parliamo dellordine di alcune centinaia di gradi): per questo motivo tutto limpianto devessere dimensionato per resistere anche ad alte temperature. La pastiglia dovrà quindi resistere ad elevate temperature senza cuocersi ovvero senza cambiare le sue caratteristiche fisico/meccaniche e il suo coefficiente di attrito.
La pastiglia è composta da più parti:
- Placca di supporto: su cui è incollato il ferodo ed ha il compito di interfacciarsi tra ferodo e pistoncino. La placca di supporto ha inoltre il compito di dissipare una parte del calore che si genera durante la frenata, riducendo il surriscaldamento dellolio allintero del circuito idraulico. Essendo costituita da materiale metallico svolge anche il compito di prevenire il danneggiamento del pistoncino in caso di eccessiva usura del ferodo. Talvolta la placca di supporto può avere un sistema di ancoraggio ai pistoncini, per permettere lallontanamento delle pastiglie a frenata conclusa.
- Ferodo: il ferodo è la parte che va a contatto con il disco. Il ferodo mano a mano si consuma e quando risulta troppo usurato bisogna sostituire le pastiglie.
- Molla (non su tutti gli impianti): su molti impianti è presente una molla che si interpone tra le due pastiglie. Compito della molla è quello di spingere le pastiglie verso i pistoncini, in modo che non vadano a contatto con il disco quando non si frena.
Le pastiglie a parte qualche piccola differenza sulla placca di supporto (Alcuni modelli hanno la placca in ergal per ridurre il peso o in ceramica per ridurre il surriscaldamento del pistoncino e dellolio) si differenziano per la tipologia di ferodo. Nonostante ogni produttore abbia i suoi ferodi, possiamo comunque distinguere tre categorie:
La sostituzione delle pastiglie.
Quando sono usurate la pastiglie vanno sostituite. Loperazione non è molto complicata, e una volta presa la mano si fa in pochi minuti. Vediamo come fare.
Alcune premesse:
1) Rimozione pastiglie: prima di procedere alla sostituzione, occorre accertarsi che le pastiglie siano effettivamente da sostituire. Dobbiamo pertanto rimuoverle. Loperazione di rimozione varia a seconda dei modelli. Alcuni impianti permettono la rimozione delle pastiglie dallalto senza smontare la ruota (come nel caso dei Formula The One di questo articolo), altri invece richiedono lo smontaggio della ruota per la rimozione delle pastiglie.
Vediamo come procedere nel caso dei Formula The One (procedura valida anche per tutti i Formula e altre marche con sistema di fissaggio pastiglie simile), per altri impianti loperazione può essere diversa.
- Rimuoviamo lanello Seeger e smontiamo lasta di fissaggio pastiglie:
- Estraiamo tirando verso lalto dallapposita linguetta le pastiglie.
2) Ispezione pastiglie: posizioniamo le pastiglie su una superficie pulita (evitando che vadano a contatto con prodotti lubrificanti) e ispezioniamo lo spessore del ferodo:
In questo caso possiamo notare che lo spessore del ferodo è sufficiente e le pastiglie non sono da sostituire.
Controlliamo anche la modalità di usura del ferodo, in particolare che:
- Lusura sia uniforme in tutte le direzioni: unusura non uniforme è segno che la pinza è centrata storta, ovvero non è in asse con il disco.
- Lusura sia uniforme su entrambe le pastiglie: se una pastiglia è più usurata dellaltra probabilmente un pistoncino è sporco e lavora male.
3) Rimozione ruota e posizionamento bicicletta: se non abbiamo rimosso la ruota per ispezionare le pastiglie, è ora di farlo.
Posizioniamo la bici in una posizione comoda per lavorare sulla pinza. Si può fissare la bici sul cavalletto o in alternativa capovolgerla: se limpianto è ben spurgato non succede nulla anche se effettuiamo loperazione a bici capovolta.
Attenzione nello spostare la bici a non azionare il freno senza pastiglie!
4) Pulizia pistoncino: ad ogni cambio pastiglie è buona norma pulire i pistoncini. Per pulire i pistoncini dobbiamo farli fuoriuscire leggermente uno alla volta, tenendo in sede laltro pistoncino con il caccia gomme o la chiave chiusa da 10.
- Posizioniamo la chiave o il caccia gomme come in figura, in modo da tenere premuto uno dei due pistoncino in sede:
Possiamo utilizzare un caccia gomme robusto in plastica (consigliato specialmente su impianti con pistoncini in resina)...
...oppure l'estremità chiusa di una chiave da 10.
- Premiamo la leva in modo da far fuoriscire leggermente laltro pistoncino.
- Puliamo con alcool isopropilico
- Rimandiamo in sede il pistoncino sempre con la chiave da 10 o con il caccia gomme. Loperazione può essere ripetuta nel caso di sporco molto insistente o di pistoncini molto pigri.
- Ripetiamo loperazione per laltro pistoncino.
Completata loperazione di pulizia, accertiamoci che i pistoncini sino perfettamente a battuta, ovvero che non sporgano allinterno della pinza:
5) Rimontaggio pastiglie e ruota: rimontiamo le pastiglie, il perno di fissaggio e la ruota.
6) Centratura pinza preliminare (attacco PM): allentiamo le viti che fissano la pinza.
Posizioniamo la pinza in modo che la luce tra disco e pastiglia sia uguale dai due lati.
Stringiamo le viti e diamo alcune pompate. E normale che alle prime pompate la leva sembri andare a vuoto. Dopo qualche pompata la leva ritornerà normale.
In questo modo siamo sicuri che i due pistoni fuoriescano in maniera uniforme.
Possiamo ora procedere con loperazione di centratura pinza (vedi apposito paragrafo).
La centratura della pinza (Post Mount).
Esistono due modi per centrare la pinza:
- Il metodo rapido: utilizzabile prevalentemente con dischi nuovi ed impianti abbastanza nuovi con pistoncini puliti. Da utilizzarsi soprattutto con il sistema Triallign di Avid (vedi appendice 1).
- Il metodo visivo: da utilizzarsi su impianti con dischi leggermente storti o con impianti con pistoncini non perfettamente puliti o in tutti i quei casi in cui la centratura rapida non da buoni risultati.
IL METODO RAPIDO.
Il metodo rapido consiste nel centrare la pinza semplicemente frenando.
- Allentiamo le viti di fissaggio della pinza con ladattatore o con la forcella/telaio.
- Premiamo la leva freno: i pistoncini chiudendosi posizioneranno la pinza in posizione centrata.
- Tenendo premuta la leva (si può utilizzare un elastico) stringiamo le viti.
IL METODO VISIVO.
Il metodo visivo invece si basa sul principio di posizionare la pinza in modo che la luce tra il disco e le due pastiglie sia uguale da entrambi i lati.
Il vantaggio di questo metodo consiste nella possibilità di decentrare leggermente la pinza in modo da evitare che, anche se il disco non è perfettamente dritto, non si abbia contatto tra pastiglie e disco con conseguente rumore. Inoltre questa tecnica garantisce una centratura perfetta anche se uno dei due pistoncini è più pigro dellaltro.
- Allentiamo le viti di fissaggio della pinza con ladattatore o con la forcella/telaio.
- Posizioniamo la pinza in modo che la luce tra disco e pastiglia ai due lati del disco uguale. Prestiamo attenzione inoltre che le pastiglie siano parallele al disco.
- Riavvitiamo le viti prestando attenzione che la pinza non si muova durante loperazione di serraggio. Il movimento rotatorio della vita tende infatti a spostare leggermente la pinza. Per evitare questo problema basta tenere ferma la pinza con le dita dellaltra mano.
Appendice 1: il sistema Triallign® di Avid
Un piccolo accenno sul sistema Triallign di Avid che permette una più rapida centratura della pinza e garantisce il perfetto allineamento col disco.
Il sistema è composto da due coppie di rondelle coniche, ciascuna costituita da una rondella concava e una convessa, posizionate al di sopra e al di sotto della pinza:
In questo modo la pinza è libera di ruotare leggermente attorno allasse longitudinale, in modo da posizionarsi perfettamente parallela al disco.
L'operazione di centratura diventa ancora più semplice, aumentando l'efficacia del cossi detto metodo rapido.
Appendice 2: la centratura delle pinze con attacco International Standard (IS)
Sebbene oramai questo standard sia poco adottato e la stragrande maggioranza dei produttori utilizza lo standard Post Mount, dedichiamo qualche riga alla centratura delle pinze IS.
La procedura di centratura delle pinze IS è concettualmente semplice: si aggiungono o si tolgono spessori (rasamenti) tra pinza e attacco in modo da traslare la posizione della pinza e centrarla sul disco.
Se concettualmente la procedura è semplice, da un punto di vista pratico è più lunga rispetto allo standard PM.
Quest'oggi riprendiamo il discorso sui freni che avevamo cominciato nell'articolo:
Come tagliare i tubi e spurgare un freno Formula R1
Cercheremo di approfondire quello che riguarda le pastiglie e la loro sostituzione, elemento chiave in un impianto frenante. Non a caso l'efficacia di un impianto frenante, oltre alle sue caratteristiche tecniche e costruttive, dipende in larghissima misura dalla qualità delle pastiglie utilizzate e dalla loro tipologia.
Le pastiglie
Le pastiglie come detto sono l'elemento che ha il compito fisico di andare a contatto con il disco. Il principio di frenatura degli impianti a disco sfrutta l'attrito tra pastiglia e disco per ridurre la nostra velocità. Poiché linsieme bici più biker in movimento possiede una certa energia cinetica, questa energia viene dispersa dallimpianto frenante sotto forma di calore.
Negli impianti a disco si raggiungono temperature piuttosto elevate (parliamo dellordine di alcune centinaia di gradi): per questo motivo tutto limpianto devessere dimensionato per resistere anche ad alte temperature. La pastiglia dovrà quindi resistere ad elevate temperature senza cuocersi ovvero senza cambiare le sue caratteristiche fisico/meccaniche e il suo coefficiente di attrito.
La pastiglia è composta da più parti:
- Placca di supporto: su cui è incollato il ferodo ed ha il compito di interfacciarsi tra ferodo e pistoncino. La placca di supporto ha inoltre il compito di dissipare una parte del calore che si genera durante la frenata, riducendo il surriscaldamento dellolio allintero del circuito idraulico. Essendo costituita da materiale metallico svolge anche il compito di prevenire il danneggiamento del pistoncino in caso di eccessiva usura del ferodo. Talvolta la placca di supporto può avere un sistema di ancoraggio ai pistoncini, per permettere lallontanamento delle pastiglie a frenata conclusa.
- Ferodo: il ferodo è la parte che va a contatto con il disco. Il ferodo mano a mano si consuma e quando risulta troppo usurato bisogna sostituire le pastiglie.
- Molla (non su tutti gli impianti): su molti impianti è presente una molla che si interpone tra le due pastiglie. Compito della molla è quello di spingere le pastiglie verso i pistoncini, in modo che non vadano a contatto con il disco quando non si frena.
Le pastiglie a parte qualche piccola differenza sulla placca di supporto (Alcuni modelli hanno la placca in ergal per ridurre il peso o in ceramica per ridurre il surriscaldamento del pistoncino e dellolio) si differenziano per la tipologia di ferodo. Nonostante ogni produttore abbia i suoi ferodi, possiamo comunque distinguere tre categorie:
- Pastiglie organiche: nelle pastiglie organiche il ferodo è molto tenero e contengono una buona quantità di resine, gomma naturale e talvolta polimeri quali il kevlar.
Caratteristiche:
buon comportamento a freddo: la frenata e subito pronta e potente anche ad impianto freddo. Vantaggiose su discese di tecnico lento con velocità di percorrenza basse e bisogno di una frenata subito pronta.
maggiore potenza frenante
la mescola tenera previene lusura del disco
scarsa durata
scadente resistenza al surriscaldamento: sotto stress le pastiglie tendono a vetrificare con conseguente decadimento di prestazioni.
- Pastiglie sinterizzate o semi-metalliche: il ferodo viene realizzato tramite un processo di sinterizzazione e contiene in parte metalli ed in parte resine o altri polimeri utilizzati anche nelle pastiglie organiche. Il processo di sinterizzazione permette, senza pervenire a fusione, di saldare tra di loro le particelle del ferodo migliorandone la resistenza allabrasione e la sua durezza.
Caratteristiche:
discreto comportamento a freddo: le pastiglie richiedono di entrare in temperatura prima di generare la massima potenza frenante, tuttavia anche a freddo hanno una risposta accettabile.
Durata superiore rispetto alle organiche, ma inferiore rispetto alle metalliche.
Buona resistenza al surriscaldamento: anche ad alte temperature non si ha eccessiva perdita di prestazioni. Dissipano meglio il calore riducendo il rischio di surriscaldamento dellimpianto.
La mescola intermedia usura solo in misura marginale il disco. Il disco si usura più che con le organiche ma meno che con le metalliche.
- Pastiglie metalliche: il ferodo delle pastiglie metalliche non è un blocco unico di metallo come farebbe pensare il nome, ma è generalmente costituito da ferro, rame, acciaio e grafite mischiati assieme. Per la natura dei suoi componenti è molto duro.
Caratteristiche:
Eccellente tenuta al surriscaldamento: anche sotto stress le pastiglie difficilmente entrano in crisi.
Scadente comportamento a freddo: le pastiglie frenano male se non sono in temperatura.
Rumorosità a freddo.
Il ferodo molto duro causa una rapida usura dei dischi.
Scarsa potenza frenante.
Materiali quali la carbo ceramica non vengono utilizzati nelle MTB perché non si raggiungono temperature sufficientemente alte che permettano di poter sfruttare questo tipo di ferodo.Caratteristiche:
buon comportamento a freddo: la frenata e subito pronta e potente anche ad impianto freddo. Vantaggiose su discese di tecnico lento con velocità di percorrenza basse e bisogno di una frenata subito pronta.
maggiore potenza frenante
la mescola tenera previene lusura del disco
scarsa durata
scadente resistenza al surriscaldamento: sotto stress le pastiglie tendono a vetrificare con conseguente decadimento di prestazioni.
- Pastiglie sinterizzate o semi-metalliche: il ferodo viene realizzato tramite un processo di sinterizzazione e contiene in parte metalli ed in parte resine o altri polimeri utilizzati anche nelle pastiglie organiche. Il processo di sinterizzazione permette, senza pervenire a fusione, di saldare tra di loro le particelle del ferodo migliorandone la resistenza allabrasione e la sua durezza.
Caratteristiche:
discreto comportamento a freddo: le pastiglie richiedono di entrare in temperatura prima di generare la massima potenza frenante, tuttavia anche a freddo hanno una risposta accettabile.
Durata superiore rispetto alle organiche, ma inferiore rispetto alle metalliche.
Buona resistenza al surriscaldamento: anche ad alte temperature non si ha eccessiva perdita di prestazioni. Dissipano meglio il calore riducendo il rischio di surriscaldamento dellimpianto.
La mescola intermedia usura solo in misura marginale il disco. Il disco si usura più che con le organiche ma meno che con le metalliche.
- Pastiglie metalliche: il ferodo delle pastiglie metalliche non è un blocco unico di metallo come farebbe pensare il nome, ma è generalmente costituito da ferro, rame, acciaio e grafite mischiati assieme. Per la natura dei suoi componenti è molto duro.
Caratteristiche:
Eccellente tenuta al surriscaldamento: anche sotto stress le pastiglie difficilmente entrano in crisi.
Scadente comportamento a freddo: le pastiglie frenano male se non sono in temperatura.
Rumorosità a freddo.
Il ferodo molto duro causa una rapida usura dei dischi.
Scarsa potenza frenante.
La sostituzione delle pastiglie.
Quando sono usurate la pastiglie vanno sostituite. Loperazione non è molto complicata, e una volta presa la mano si fa in pochi minuti. Vediamo come fare.
Alcune premesse:
- Non intervenire mai su impianti caldi e prestare attenzione che limpianto si sia raffreddato.
- Non azionare la leva con le pastiglie smontate (se non per far fuoriuscire i pistoncini per la pulizia): potrebbe fuoriuscire un pistoncino con conseguente perdita di olio. Nulla di grave comunque: se succede bisognerà rimontare il pistoncino e spurgare limpianto.
- Fare attenzione che le pastiglie non vadano a contatto con oli o grassi.
Materiale occorrente:- Non azionare la leva con le pastiglie smontate (se non per far fuoriuscire i pistoncini per la pulizia): potrebbe fuoriuscire un pistoncino con conseguente perdita di olio. Nulla di grave comunque: se succede bisognerà rimontare il pistoncino e spurgare limpianto.
- Fare attenzione che le pastiglie non vadano a contatto con oli o grassi.
- Chiavi a brugola
- Caccia gomme robusto o chiave da 10 con estremità chiusa.
- Alcool isopropilico (in alternativa, ma meno efficace alcool denaturato)
Bene, mettiamoci al lavoro!- Caccia gomme robusto o chiave da 10 con estremità chiusa.
- Alcool isopropilico (in alternativa, ma meno efficace alcool denaturato)
1) Rimozione pastiglie: prima di procedere alla sostituzione, occorre accertarsi che le pastiglie siano effettivamente da sostituire. Dobbiamo pertanto rimuoverle. Loperazione di rimozione varia a seconda dei modelli. Alcuni impianti permettono la rimozione delle pastiglie dallalto senza smontare la ruota (come nel caso dei Formula The One di questo articolo), altri invece richiedono lo smontaggio della ruota per la rimozione delle pastiglie.
Vediamo come procedere nel caso dei Formula The One (procedura valida anche per tutti i Formula e altre marche con sistema di fissaggio pastiglie simile), per altri impianti loperazione può essere diversa.
- Rimuoviamo lanello Seeger e smontiamo lasta di fissaggio pastiglie:
- Estraiamo tirando verso lalto dallapposita linguetta le pastiglie.
2) Ispezione pastiglie: posizioniamo le pastiglie su una superficie pulita (evitando che vadano a contatto con prodotti lubrificanti) e ispezioniamo lo spessore del ferodo:
In questo caso possiamo notare che lo spessore del ferodo è sufficiente e le pastiglie non sono da sostituire.
Controlliamo anche la modalità di usura del ferodo, in particolare che:
- Lusura sia uniforme in tutte le direzioni: unusura non uniforme è segno che la pinza è centrata storta, ovvero non è in asse con il disco.
- Lusura sia uniforme su entrambe le pastiglie: se una pastiglia è più usurata dellaltra probabilmente un pistoncino è sporco e lavora male.
3) Rimozione ruota e posizionamento bicicletta: se non abbiamo rimosso la ruota per ispezionare le pastiglie, è ora di farlo.
Posizioniamo la bici in una posizione comoda per lavorare sulla pinza. Si può fissare la bici sul cavalletto o in alternativa capovolgerla: se limpianto è ben spurgato non succede nulla anche se effettuiamo loperazione a bici capovolta.
Attenzione nello spostare la bici a non azionare il freno senza pastiglie!
4) Pulizia pistoncino: ad ogni cambio pastiglie è buona norma pulire i pistoncini. Per pulire i pistoncini dobbiamo farli fuoriuscire leggermente uno alla volta, tenendo in sede laltro pistoncino con il caccia gomme o la chiave chiusa da 10.
- Posizioniamo la chiave o il caccia gomme come in figura, in modo da tenere premuto uno dei due pistoncino in sede:
Possiamo utilizzare un caccia gomme robusto in plastica (consigliato specialmente su impianti con pistoncini in resina)...
...oppure l'estremità chiusa di una chiave da 10.
- Premiamo la leva in modo da far fuoriscire leggermente laltro pistoncino.
- Puliamo con alcool isopropilico
- Rimandiamo in sede il pistoncino sempre con la chiave da 10 o con il caccia gomme. Loperazione può essere ripetuta nel caso di sporco molto insistente o di pistoncini molto pigri.
- Ripetiamo loperazione per laltro pistoncino.
Completata loperazione di pulizia, accertiamoci che i pistoncini sino perfettamente a battuta, ovvero che non sporgano allinterno della pinza:
5) Rimontaggio pastiglie e ruota: rimontiamo le pastiglie, il perno di fissaggio e la ruota.
6) Centratura pinza preliminare (attacco PM): allentiamo le viti che fissano la pinza.
Posizioniamo la pinza in modo che la luce tra disco e pastiglia sia uguale dai due lati.
Stringiamo le viti e diamo alcune pompate. E normale che alle prime pompate la leva sembri andare a vuoto. Dopo qualche pompata la leva ritornerà normale.
In questo modo siamo sicuri che i due pistoni fuoriescano in maniera uniforme.
Possiamo ora procedere con loperazione di centratura pinza (vedi apposito paragrafo).
La centratura della pinza (Post Mount).
Esistono due modi per centrare la pinza:
- Il metodo rapido: utilizzabile prevalentemente con dischi nuovi ed impianti abbastanza nuovi con pistoncini puliti. Da utilizzarsi soprattutto con il sistema Triallign di Avid (vedi appendice 1).
- Il metodo visivo: da utilizzarsi su impianti con dischi leggermente storti o con impianti con pistoncini non perfettamente puliti o in tutti i quei casi in cui la centratura rapida non da buoni risultati.
IL METODO RAPIDO.
Il metodo rapido consiste nel centrare la pinza semplicemente frenando.
- Allentiamo le viti di fissaggio della pinza con ladattatore o con la forcella/telaio.
- Premiamo la leva freno: i pistoncini chiudendosi posizioneranno la pinza in posizione centrata.
- Tenendo premuta la leva (si può utilizzare un elastico) stringiamo le viti.
IL METODO VISIVO.
Il metodo visivo invece si basa sul principio di posizionare la pinza in modo che la luce tra il disco e le due pastiglie sia uguale da entrambi i lati.
Il vantaggio di questo metodo consiste nella possibilità di decentrare leggermente la pinza in modo da evitare che, anche se il disco non è perfettamente dritto, non si abbia contatto tra pastiglie e disco con conseguente rumore. Inoltre questa tecnica garantisce una centratura perfetta anche se uno dei due pistoncini è più pigro dellaltro.
- Allentiamo le viti di fissaggio della pinza con ladattatore o con la forcella/telaio.
- Posizioniamo la pinza in modo che la luce tra disco e pastiglia ai due lati del disco uguale. Prestiamo attenzione inoltre che le pastiglie siano parallele al disco.
- Riavvitiamo le viti prestando attenzione che la pinza non si muova durante loperazione di serraggio. Il movimento rotatorio della vita tende infatti a spostare leggermente la pinza. Per evitare questo problema basta tenere ferma la pinza con le dita dellaltra mano.
Appendice 1: il sistema Triallign® di Avid
Un piccolo accenno sul sistema Triallign di Avid che permette una più rapida centratura della pinza e garantisce il perfetto allineamento col disco.
Il sistema è composto da due coppie di rondelle coniche, ciascuna costituita da una rondella concava e una convessa, posizionate al di sopra e al di sotto della pinza:
In questo modo la pinza è libera di ruotare leggermente attorno allasse longitudinale, in modo da posizionarsi perfettamente parallela al disco.
L'operazione di centratura diventa ancora più semplice, aumentando l'efficacia del cossi detto metodo rapido.
Appendice 2: la centratura delle pinze con attacco International Standard (IS)
Sebbene oramai questo standard sia poco adottato e la stragrande maggioranza dei produttori utilizza lo standard Post Mount, dedichiamo qualche riga alla centratura delle pinze IS.
La procedura di centratura delle pinze IS è concettualmente semplice: si aggiungono o si tolgono spessori (rasamenti) tra pinza e attacco in modo da traslare la posizione della pinza e centrarla sul disco.
Se concettualmente la procedura è semplice, da un punto di vista pratico è più lunga rispetto allo standard PM.