FRENI A DISCO: IL PIACERE DI FRENARE!

 I freni a disco stanno vivendo un momento di notevole espansione grazie soprattutto alla loro diffusione sempre maggiore nelle gare di downhill

INTRODUZIONE
Scendere veloci per un ripido single-track tecnico rappresenta spesso, lo sappiamo tutti, un momento di esaltazione pura! Bene, probabilmente se ci mettiamo in quest'ottica possiamo capire meglio i freni a disco. Potremmo definirli il piacere di frenare, di sentire un'azione sempre prontissima, sicura, efficace, costante in ogni condizione, progressiva; la sensazione di piena padronanza del mezzo. Insomma: per chi ama le MTB i freni a disco sono prima di tutto un piacere e, solo in secondo luogo, la soluzione offerta dalla tecnica per scendere con la dovuta sicurezza e tranquillità pendii ripidissimi e sconnessi. Certo, la realtà commerciale è diversa, in quanto oggi i freni a disco sono venduti e utilizzati prevalentemente per le competizioni di downhill, data la loro sofisticazione e il prezzo ancora molto elevato, ma probabilmente tra pochi anni li vedremo montati in primo equipaggiamento su molte bici, anche da cross-country, come è successo per le forcelle ammortizzate e come, già oggi, comincia ad accadere per le full-suspended. Vale quindi la pena di saperne di più, senza considerare questi freni dei componenti totalmente relegati al mondo delle gare di discesa, dove, comunque, hanno ormai raggiunto una diffusione elevatissima.

PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO
Vediamo subito come è realizzato e come funziona un freno a disco. Vi è un normale comando a leva, situato sul manubrio, che agisce su un circuito idraulico tramite una piccola pompa mandando in pressione l'olio presente in un condotto. Questo giunge alla ruota dove troviamo gli elementi che differenziano in modo sostanziale questi freni da tutti gli altri: la pinza e il disco. Quest'ultimo è effettivamente una corona circolare metallica di ridotte dimensioni, fissata al mozzo della ruota, anch'esso specifico per i freni a disco. La pinza invece contiene due pattini, in questo caso chiamati comunemente "pastiglie", che, spinti dall'olio del circuito idraulico, serrano il disco metallico frenando così, per attrito, l'intera bici. La differenza principale con i freni cantilever sta quindi nel fatto che i pattini non agiscono sul cerchio, ma su un disco separato e realizzato appositamente per garantire una frenata eccellente.

COMPONENTI
Con il nome generico di freno a disco si indicano in realtà vari componenti: vediamoli. Le leve non presentano particolarità di riguardo, se non per la mancanza del cavo e l’eventuale presenza di un serbatoio di espansione per l'olio. Offrono spesso una regolazione della distanza dal manubrio per facilitarne l'azionamento e, talvolta, un semplice meccanismo a vite per il recupero dell'usura delle pastiglie. Abbiamo poi il condotto idraulico, dotato di struttura robustissima (notevole spessore) per sopportare le elevate pressioni dell’olio senza danneggiarsi. Vi sono poi i dischi: quello anteriore, sottoposto a maggior sforzo, è spesso di diametro maggiorato. Devono garantire buon contatto con le pastiglie, resistenza al calore e all’usura, indeformabilità e leggerezza. Nei freni da noi considerati alcuni dischi erano di alluminio anodizzato, altri in acciaio, spesso forati in più punti per garantire una migliore dispersione del calore e una diminuzione di peso. Abbiamo poi la cosiddetta pinza, la parte cioè che contiene le pastiglie e il meccanismo di serraggio delle medesime. Sia la pinza, che il disco, possono essere flottanti, liberi cioè di effettuare piccoli movimenti di traslazione laterale per garantire un contatto ottimale delle pastiglie. Nella pinza troviamo un numero variabile di pistoncini che, spinti dall'olio, portano le pastiglie montate alla loro estremità a contatto con il disco. Vi sono varie soluzioni tecniche, che si differenziano sia per il numero sia per la dimensione e la disposizione dei pistoncini; ciascuna scelta offre un diverso compromesso tra potenza frenante, prontezza di azione, peso ridotto e manutenzione semplificata. Fra i componenti non dobbiamo poi dimenticare i mozzi, elementi essenziali in quanto dotati degli attacchi per il disco e predisposti per sopportare gli sforzi trasmessi dal disco stesso durante l’azione frenante. Si tratta in generale di componenti sovradimensionati con attacchi per raggi da discesa di notevole spessore.

INSTALLAZIONE
Diciamo subito che, normalmente, nessuno si cura dell’installazione dei freni cantilever, poiché sono montati in primo equipaggiamento su ogni bici; ciò purtroppo accade ancora raramente per i freni a disco ed è quindi importante spendere due parole relativamente al loro montaggio.

Le aziende produttrici offrono ormai dei kit molto completi e ben realizzati per facilitare al massimo l’operazione, che rimane però riservata agli esperti. Il primo problema che si presenta è la necessità di un mozzo apposito per montare il disco: ciò significa, di fatto, cambiare ruota. Sulla forcella, poi, è necessario talvolta installare adattatori più o meno complessi per montare la pinza; fortunatamente le forcelle ammortizzate della nuova generazione offrono, almeno nelle versioni da downhill, l'attacco specifico per il freno a disco, eliminando così la necessità degli adattatori. Il montaggio di disco e pinza non è particolarmente complesso, così come quello delle leve; più difficile, qualora sia necessario, è invece l’accorciamento del condotto idraulico. Può quindi essere opportuno farsi installare il freno a disco dal proprio ciclista di fiducia, anche perché, per ben funzionare, questo componente deve essere montato in modo ineccepibile. Da questo punto di vista i sistemi con pinza o disco ampiamente flottante risultano più semplici da installare, in quanto richiedono allineamenti meno precisi.

PRESTAZIONI E CARATTERISTICHE
Approfondiamo a questo punto le caratteristiche operative dei freni a disco effettuando nel contempo un parallelo con i ben noti freni cantilever.

Manutenzione e regolazioni
E' l'ambito dove i freni a disco eccellono: infatti l’unica operazione di manutenzione è la sostituzione periodica delle pastiglie; queste ultime hanno però una durata veramente notevole e la loro sostituzione, anche se non sempre rapidissima, non presenta particolari difficoltà. In generale si deve solo staccare la ruota e talvolta anche la pinza, ma non ci sono operazioni che richiedano particolare perizia. Per quanto riguarda le regolazioni, si può solo notare, con estremo piacere, che sono quasi inesistenti! Non è previsto, infatti, alcun meccanismo per variare l'inclinazione o la posizione delle pastiglie e anche il recupero dell'usura, necessario per tutti i freni, può essere automatico, come sui modelli di Magura e Hope, oppure realizzato tramite una semplice vite di regolazione, spesso situata sulla leva e quindi azionabile con estrema facilità anche in movimento. Insomma, i freni a disco, una volta montati, non si toccano più! Niente a che vedere con i cantilever, soprattutto con quelli di alcuni anni fa.

Costanza di prestazioni
E’, anche questo, ambito di dominio assoluto dei freni a disco; vediamo perché. I cantilever classici, come noto, effettuano un movimento lungo un arco di cerchio; il pattino si usura quindi irregolarmente e, a mano a mano che ciò succede, cambiano le condizioni di attrito e pressione e l'area di contatto. Inoltre l’usura dei pattini e l’allungamento del cavo provocano un progressivo ritardo della frenata poiché i pattini, in condizione di riposo, sono più distanti dal cerchio. Le prestazioni di frenata quindi cambiano significativamente con il passare del tempo. Nei freni a disco, invece, non vi è il cavo, l’appoggio delle pastiglie è perfettamente piano e l’usura è uniforme, molto limitata, e "recuperabile" in modo semplice e rapido. Ma vi sono anche altri elementi, del tutto casuali, ma frequenti, che rendono non costanti le prestazioni dei freni convenzionali. Ad esempio il cerchio può essere non perfettamente centrato, avvicinandosi e allontanandosi dai pattini causando gravi problemi di frenata, può scheggiarsi o rovinarsi per il contatto con le pietre e causare così una rapidissima usura dei pattini. Spesso, poi, le mescole dei pattini sono ideali per il bagnato, ma non per l'asciutto e viceversa. Inoltre in caso di terreni difficili, quali acqua profonda, fango, neve e sabbia, la struttura dei freni cantilever e la loro posizione vicino al copertone provocano accumuli incredibili di materiale fino a rendere quasi impossibile la rotazione della ruota; come se ciò non bastasse, il cerchio stesso, in queste condizioni, sprofonda nel terreno, sporcandosi e diminuendo l'efficacia della frenata. Nei freni a disco, invece, la pinza non agisce sul cerchio il cui stato non influenza quindi la frenata. Inoltre il disco è situato in posizione sopraelevata cosicché non entra a diretto contatto con il terreno, le pietre o il fango ed è quindi più raro che si sporchi o si rovini. Con la soluzione a disco si evitano poi gli accumuli di fango, il che permette alla ruota di continuare a girare anche in situazioni molto critiche. Le prestazioni dei freni a disco rimangono quindi ottimali in tutte le condizioni di utilizzo e anche con il passare del tempo ed è per questo che sono diventati così diffusi nelle gare di discesa.

Potenza e prontezza
I freni a disco idraulici garantiscono una frenata immediata e molto potente. Infatti l’olio, incompressibile, trasmette istantaneamente la pressione esercitata dalla leva del freno. Le pastiglie e il disco sono costituiti da materiali ottimizzati per l’attrito reciproco e la superficie di contatto è molto ampia. A ciò si aggiunga la mancanza di punti di attrito particolari contrariamente a quanto accade con i freni cantilever. La possibilità di recuperare più facilmente l'usura, favorisce inoltre una frenata maggiormente precisa e una prontezza costante.

Progressività
Spesso si teme che i freni potenti siano poco progressivi. Ciò non è vero, in generale, per i freni a disco, anzi spesso si rimane stupiti della loro progressività. Da questo punto di vista è molto più frequente udire lamentele dirette ai V-brake, la cui potenza di frenata è spesso associata ad una difficile modulabilità. E' ovviamente necessario ricordare che i freni a disco attuali sono progettati e utilizzati prevalentemente in condizioni limite, durante le gare di discesa, ed è quindi in queste condizioni che si deve valutarne la progressività.

Affidabilità e sicurezza
I freni a disco, grazie alla loro potenza e soprattutto alla costanza di prestazioni, offrono al ciclista un livello di sicurezza attiva elevatissimo. L'impossibilità che le pastiglie entrino a contatto con i raggi o il copertone elimina inoltre alla radice uno dei rischi più insidiosi dei cantilever. Utilizzati oggi nelle situazioni più critiche, le gare di discesa, hanno anche raggiunto una notevole affidabilità che garantisce l'utente comune da eventuali problemi. Gli sforzi dei produttori si stanno comunque indirizzando a ridurre a zero anche quei rarissimi casi critici, rappresentati da svergolamento del disco per l'eccessivo calore, perdite d'olio dal circuito idraulico o eccessiva usura o "rigatura" del disco. Per la dispersione del calore sono infatti quasi sempre presenti svariati fori sui dischi (che hanno anche scopo di alleggerimento), inoltre alcuni modelli offrono pinze dotate di alettature e serbatoi appositi che permettono all'olio surriscaldato di espandersi senza alterare le doti di frenata o, peggio, bloccare il disco.

Sgancio rapido
I freni a disco eliminano totalmente anche i meccanismi e i problemi relativi allo sgancio rapido per la rimozione della ruota: infatti questa può essere tolta senza dover agire in alcun modo sul freno: il disco infatti scorre senza problemi nella fessura realizzata tra le due pastiglie a riposo.

Peso
Il peso è uno dei punti deboli dei freni idraulici, ma ciò non preoccupa in genere i produttori, visto l'utilizzo per la downhill. Vi è però un costante sforzo per ridurlo anche in previsione di un futuro montaggio in serie sulle bici da cross-country. Come si può notare dalle tabelle riportate, il peso completo di una coppia di freni a disco supera i 1000 grammi, mentre dei buoni cantilever pesano tra 700 e 800 grammi. La differenza, considerando la presenza del disco e le notevoli dimensioni della pinza, è però molto contenuta. Va inoltre considerato che mentre i freni cantilever sono ormai giunti ad un livello di maturità che non permette (probabilmente) sostanziali riduzioni di peso, i freni a disco sono ancora agli inizi, soprattutto se ci riferiamo al montaggio su bici da cross-country. I margini di miglioramento sono quindi ancora elevati anche perché, attualmente, gli sforzi dei produttori si incentrano più sull'affidabilità totale e la potenza di frenata che non sulla riduzione di peso.

Costo
I freni a disco sono ancora molto costosi, poiché una coppia, mozzi esclusi, costa tra 1 e 2 milioni, ma la loro progressiva diffusione, soprattutto all'estero, sta facendo rapidamente calare i prezzi. Inoltre è necessario confrontarli con i migliori freni cantilever che, dopo tutto, hanno comunque un prezzo considerevole. Alcuni distributori hanno inoltre manifestato l'intenzione di effettuare campagne di offerte speciali per favorirne maggiormente la diffusione. Da ultimo, come detto in apertura, chi vuole il massimo in termini di potenza, costanza di frenata e minima manutenzione, troverà nei freni a disco una soluzione di totale soddisfazione e lunga durata e sarà quindi disposto alla spesa considerevole.

VERSIONI CON COMANDO A CAVO
Non bisogna dimenticare, per completezza, quei freni a disco dotati di comando a cavo metallico anziché di circuito idraulico. Probabilmente rappresentano non tanto un'esigenza tecnica quanto una proposta di marketing per favorirne la diffusione. I freni a disco con comando a cavo mantengono, di solito, una pinza con pistoncini comandati da olio, ma il mezzo trasmissivo della forza frenante è il comunissimo cavo dei freni cantilever. AMP e Rock Shox offrono, per esempio, solo questo modello, mentre Mountain Cycle, Hope e Formula offrono entrambe le versioni. Il vantaggio principale di questa soluzione sta nella possibilità di mantenere leve, cavi e guaine preesistenti, con diminuzione dei costi del kit e dell'installazione. Bisogna inoltre tenere presente che molti ciclisti (e installatori) provano una certa diffidenza verso l'idraulica, considerata, a torto, meno affidabile o più complessa in caso di manutenzione. Si tratta sicuramente più di pregiudizio che non di realtà, ma queste versioni di freno a disco riscontreranno forse un maggiore interesse da parte di molti ciclisti. Le versioni a cavo, inoltre, sono progettate più per le bici da cross country o comunque per colore che richiedono prestazioni meno esasperate. Spesso, infatti, questi modelli presentano dischi molto stretti o soluzioni che offrono una potenza frenante più limitata ma pur sempre sovrabbondante per un uso normale.

CONCLUSIONI
I freni a disco appaiono oggi come un prodotto altamente raffinato ma non più dedicato esclusivamente alle gare. Chi può permetterselo non potrà che apprezzarne gli enormi vantaggi, soprattutto in termini di costanza di prestazioni e assenza di manutenzione. La presenza di modelli con comando a cavo, che competono meglio per prezzo e leggerezza con i cantilever, fornisce inoltre una conferma di un chiaro trend di mercato verso questa soluzione. Inoltre l'assenza di manutenzione e l'estrema semplicità delle regolazioni potranno giocare un ruolo decisivo nella diffusione di questi freni su tutte le MTB da cross-country. Il mercato attuale, infatti, comincia a proporre le "Free Bike", mezzi, sempre più richiesti, che offrano divertimento totale senza alcuna complicazione o difficoltà di manutenzione. Staremo a vedere come si evolverà la situazione!

APPROFONDIMENTI TECNICI

PINZE E DISCHI: COME SONO FATTI
I dischi dei freni considerati sono realizzati in due soli materiali: acciaio ed alluminio. Entrambe le scelte sono valide: l'acciaio è sicuramente più sperimentato e offre migliori doti di durata e resistenza all'usura; l'alluminio anodizzato ha invece il vantaggio del peso ridotto. Sachs offre infatti entrambi i dischi e quello in alluminio pesa ben 148 grammi in meno pur essendo più spesso di mezzo millimetro. L'alluminio però è un materiale più "morbido" ed ha quindi, mediamente, una durata inferiore; in altre parole può essere normale sostituire il disco ogni tre anni. I dischi possono poi essere fissi, cioè bloccati in modo solidale al mozzo tramite viti, oppure flottanti cioè liberi di effettuare piccoli movimenti trasversali di assestamento. Mentre alcuni dischi possono traslare di ben 4-5 millimetri, come quello del modello Pro Stop della Mountain Cycle, facendo addirittura temere un errato montaggio, altri sono "semi-flottanti", nel senso che offrono solo dei micro-assestamenti temporanei permessi dalla flessibilità, dal tipo di fissaggio o dalle specifiche molle di posizionamento, ad esempio il modello Formula.

Per quanto riguarda invece la pinza, questa è realizzata, nei freni considerati, seguendo tre diverse filosofie costruttive. Partiamo dalla più intuitiva: la soluzione a due pistoncini contrapposti. Vi sono due pistoni, uno all'esterno e l'altro all'interno del disco. Entrambi traslano verso il disco spingendovi contro la pastiglia fissata alla loro estremità. Questa soluzione è stata scelta da Formula e da Hope e permette di avere pinza e dischi fissi. La seconda soluzione è caratterizzata da un solo pistoncino, situato all'esterno, che trasla verso il disco. Alla sua estremità è fissata la pastiglia. Questa entra a contatto con il disco, che, libero di traslare per alcuni millimetri (disco flottante), viene spinto verso l'interno ed entra a contatto con la seconda pastiglia, fissata sulla pinza sul lato opposto (interno). Anche in questo caso abbiamo quindi due pastiglie contrapposte, una però è fissa mentre l'altra è mobile. Questa soluzione è adottata da Mountain Cycle nel suo modello Pro Stop. Una variante consiste nell'avere il disco fisso e la pinza flottante; in questo caso il pistoncino una volta giunto a contatto del disco provoca la traslazione della pinza (o parte di essa); è questa la soluzione del Power Disc di Sachs. L'ultima soluzione è quella con due pistoncini paralleli e situati sullo stesso lato del disco, di solito quello esterno per semplicità di montaggio. I due pistoncini spingono verso il disco un'unica pastiglia di forma allungata. Quando la pastiglia tocca il disco, i pistoncini continuano a spingere ed essendo il disco fisso (non flottante) provocano la traslazione laterale dell'intera pinza su cui è fissata la seconda pastiglia che entra così a contatto con il disco. Rispetto alla soluzione con un solo pistoncino, quella a due pistoni paralleli offre, a pari superficie di attrito, una pastiglia più stretta e lunga, e di conseguenza la possibilità di realizzare un disco molto stretto e quindi più leggero. Inoltre, sempre a pari superficie di attrito e di diametro del disco, il centro d'azione della forza frenante è situato più distante dall'asse della ruota e la coppia frenante è quindi maggiore. Il doppio pistoncino con pinza flottante offre il miglior compromesso tra potenza di frenata e peso ridotto. Come contropartita è di realizzazione più complessa.


Manuel Secondi

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