A parte i dibattiti, e al di là delle polemiche sul loro utilizzo nelle competizioni di alto livello, i freni a disco dominano il mercato del ciclismo. Se vuoi vantare una bicicletta completamente aggiornata, devi dotarla di freni a disco.
In questa guida ti spiegheremo come funzionano e le tecnologie attuali esistenti. Condivideremo anche semplici (ma efficaci) consigli per la loro cura e manutenzione.
L’impianto frenante del disco: parti e funzionamento
Cominciamo con il ripassare alcune nozioni di base: quali sono gli elementi che compongono i freni a disco?
Leva del freno
La loro struttura sarà diversa a seconda che il circuito frenante sia idraulico o meccanico. Se è idraulico, avrà un piccolo serbatoio o una pompa con dentro il liquido dei freni (olio minerale o sintetico, a seconda della marca o del modello) attaccato al corpo. Tramite la leva, si applica una pressione a questo fluido, spostandolo per attivare le pinze dei freni.
Se il circuito è meccanico, non c’è una pompa o un serbatoio. La stessa azione del fluido è svolta invece da un cavo d’acciaio intrecciato, che acquista o perde tensione a seconda della forza con cui stringiamo la leva.
Pinze
Prima che il fluido indirizzi questa pressione sulla pinza e sul disco del freno, scorre attraverso il tubo o il cavo del freno fino a raggiungere il pistone della pinza. Questo, a sua volta, si muove per premere sulle pastiglie dei freni, l’altro elemento interno della pinza. Attualmente si distinguono due tipi di calibri:
- A 2 pistoni. Sono i più comuni per tutti i tipi di ciclismo. I due pistoni sono situati uno su ciascun lato della pinza, dietro la relativa pastiglia.
- A 4 pistoni. Vengono utilizzate soprattutto nelle modalità di MTB più radicali, come l’Enduro o il Downhill, anche se è sempre più comune vederle nelle Cross Country, nelle bici rigide, ecc. In questo caso, il numero di pistoni viene raddoppiato: due per ogni lato della pinza per applicare una maggiore potenza frenante con una modulazione uguale o simile.
Su ogni lato, il primo pistone posizionato secondo il senso di rotazione del disco è più piccolo del secondo. In questo modo si compensa l’effetto cuneo o la maggiore forza frenante nell’area. In questo modo si evita che la pastiglia si consumi più da un lato che dall’altro e si eliminano le oscillazioni del disco.
Le pinze a 4 pistoni aumentano la potenza frenante fino al 20%.
Le pinze a quattro pistoncini sono più grandi e più pesanti di circa 20-40 grammi rispetto a quelle a due pistoncini. Sono compatibili solo con specifici modelli di freni a 4 pistoncini e sono più costosi: circa 50 € in media.
Pastiglie dei freni
Quando si parla di pastiglie dei freni, ci si riferisce alla parte metallica incaricata di trattenere la rotazione del disco e di frenare la ruota. Si tratta di un componente fondamentale che ha una durata limitata e la cui usura deve essere monitorata frequentemente.
Si possono distinguere due tipi principali, a seconda della mescola utilizzata per la superficie frenante: organica (migliore frenata ma di breve durata) e metallica (frenata leggermente più imperfetta, ma di maggiore durata).
Dischi
A seconda delle dimensioni (diametro) e della costruzione (pezzo unico o due pezzi), miglioreranno alcune proprietà o altre.
1.- Il diametro dei dischi
Determina la capacità di frenata. Un disco di diametro maggiore, in linea di massima, riduce al minimo il tempo che intercorre tra l’azionamento della leva e l’arresto della ruota.
D’altra parte, un aumento del diametro del disco è consigliato per far fronte alla maggiore potenza di un particolare freno. Ad esempio, un freno a quattro pistoncini richiederà dischi di grande diametro per gestire al meglio questa potenza.
Vediamo i diversi diametri disponibili sul mercato.
- 140 mm: lo standard più piccolo oggi. Più comunemente utilizzato su biciclette da strada o da ciclocross.
- 160 mm: formato intermedio, il più diffuso e versatile: MTB cross country, strada o sterrato.
- 180 mm: più tipico della MTB (come disco freno anteriore) e delle modalità con elevate esigenze di frenata: XC/trail o enduro.
- 203 mm: utilizzato soprattutto nelle modalità radicali della MTB: trail, enduro e downhill.
- 220 mm: disco specifico per le bici da enduro e downhill, soprattutto sulla ruota anteriore.
Un disco di diametro maggiore tende a ridurre al minimo il tempo che intercorre dal momento in cui si preme la leva del freno fino all’arresto della ruota.
2.- La progettazione e la costruzione dei dischi
A seconda del design e della struttura, il disco può essere più pesante o più leggero e resistere meglio al calore e alla fatica della frenata. In questo senso, possiamo distinguere due categorie: dischi rigidi e dischi flottanti o a due pezzi.
- I dischi rigidi sono costituiti da un unico pezzo di acciaio inossidabile. Sono i più comuni, che si possono trovare nelle biciclette di primo prezzo e di fascia media. Si trovano anche su biciclette di fascia alta con design speciali per dissipare il calore.
- I dischi flottanti o a due pezzi hanno una parte esterna o superficie frenante in acciaio e un’anima in materiale più leggero e resistente al calore (alluminio o carbonio). Sono più costosi dei dischi rigidi e vengono montati su biciclette di fascia media e alta, sia da strada che da MTB.
D’altra parte, è necessario tenere conto del tipo di ancoraggio al mozzo della ruota, poiché non ne esiste uno universale ed è importante determinarne la compatibilità con la bicicletta. Esistono due diversi tipi di standard di ancoraggio: a 6 bulloni (principalmente SRAM) e Center Lock (filettato brevettato da Shimano). La maggior parte dei marchi ha modelli con versioni per l’uno o l’altro sistema.
Tipi di freni a disco
I freni a disco possono essere classificati secondo due criteri: in base al loro azionamento e in base alla tipologia di ciclismo.
Differenze dei freni a disco in base al loro tipo di azionamento
Abbiamo già detto che esistono due sistemi di freni a disco universali in base alla loro tecnologia di azionamento: idraulica e meccanica.
1.- Freni a disco idraulici
Questo è il sistema più diffuso. Il circuito frenante è riempito di liquido dei freni (un olio minerale o sintetico) che viene pompato dalla leva alla pinza. Tra i suoi punti di forza c’è la frenata più progressiva e modulata, da meno a più, che evita il bloccaggio delle ruote per favorire un migliore controllo.
2.- Freni a disco meccanici
I freni a disco meccanici utilizzano un cavo freno tradizionale. La frenata è un po’ più brusca, meno progressiva. Inoltre, tendono a diventare più disallineati e a perdere sensibilità. Tuttavia, le riparazioni e le regolazioni sono più semplici rispetto a un freno idraulico. Non è necessario effettuare il lavaggio del sistema e la sostituzione del fluido.
Differenze dei freni a disco in base alla modalità di ciclismo
Un altro criterio di classificazione dei freni a disco è quello di prendere in considerazione il tipo di ciclismo praticato.
1.- Mountain Bike
I freni a disco sono arrivati nella MTB più di 20 anni fa, in risposta a percorsi sempre più tecnici e alla necessità di una frenata più efficiente e controllata. Il freno a disco di serie va da 160 a 220 mm e la leva è diritta e regolabile in altezza (senza bisogno di attrezzi nei modelli di punta). Inoltre, è possibile migliorare la potenza con i modelli a quattro pistoni.
2.- Strada
I freni a disco stradali, di più recente introduzione, hanno le loro peculiarità, in termini di leve, dimensioni della pinza e diametro del disco. Sono più piccoli dei freni da MTB (140 e 160 mm) e i freni di tipo flottante stanno guadagnando terreno rispetto ai freni rigidi, con una parte centrale più estesa e opaca, nonché alette per dissipare meglio il calore (tecnologia Shimano Ice).
3.-Gravel
I freni a disco da Gravel hanno dimensioni e tecnologia simili ai freni stradali, utilizzando lo stesso tipo di leva per il manubrio a gancio. Ma il diametro del disco è solitamente maggiore, optando per 160 o 180 mm. Inoltre, le leve dei freni hanno un design e un’ergonomia diversi che garantiscono una migliore presa delle dita, sacrificando un po’ di peso.
Tecnologie: nuove tendenze
Vuoi conoscere alcune delle nuove tecnologie che stanno prendendo piede nei freni a disco per ciclismo di oggi?
Leve dei freni regolabili in portata e a contatto
Si tratta di un sistema presente nei freni a disco da montagna, come lo SRAM G2. Oltre alla consueta regolazione della posizione della leva rispetto al manubrio (tramite una rotellina), è presente un’altra rotellina o quadrante integrato nel corpo della leva che regola il punto di contatto con la pastiglia del freno. Influenza la corsa della leva, offrendo una sensazione più o meno rigida senza spostare la posizione del cuscinetto.
Pinze: a quattro pistoni e rigide
I freni con pinze a quattro pistoncini hanno superato i confini delle competizioni e delle modalità di MTB più estreme. I grandi marchi offrono oggi modelli per tutti i tipi di mountain bike e per tutte le fasce di prezzo.
Anche l’avvento delle biciclette elettriche, che richiedono freni più forti e potenti, ha contribuito a questa espansione. Le pinze presentano un design che garantisce una maggiore integrazione e rigidità, favorendo una frenata uniforme senza vibrazioni ed evitando movimenti o disallineamenti della pinza.
Montaggio: Flat Mount
Le pinze freno anteriori e posteriori di molte biciclette di fascia media e alta, sia da strada che da MTB, sono già ancorate con il sistema Flat Mount. In questo modo è possibile rinunciare all’adattatore della pinza per avvitarla al telaio Post Mount, risparmiando qualche grammo, ottenendo una migliore integrazione con la bicicletta e una maggiore rigidità nella zona di frenata.
Raffreddamento delle pinze e dei freni a disco
Il surriscaldamento dei freni a disco dovuto all’uso continuo (soprattutto in discesa) porta all’affaticamento del sistema, alla perdita di sensibilità e alla perdita di potenza. I produttori lavorano costantemente sulle tecnologie per dissipare meglio il calore da dischi e pinze, le aree in cui la temperatura aumenta maggiormente.
Nelle pinze, i pistoni in alluminio stanno guadagnando terreno come soluzione al surriscaldamento.
Shimano ha perfezionato la sua tecnologia Ice, ora chiamata Ice Freeza per i suoi freni più avanzati (Dura-Ace, Ultegra, XT in MTB, ecc.). Si concentra principalmente sui dischi, aggiungendo nella parte centrale alette in acciaio o alluminio (a seconda del modello) che dissipano il calore.
Inoltre, aggiunge un sottile strato di alluminio alla carrozzeria e alla pista frenante, un materiale che trattiene meno calore dell’acciaio, e una vernice speciale come rivestimento, in grado di ridurre la temperatura di 10ºC.
Da parte sua, SRAM ha lanciato i suoi dischi HS2 per mountain bike nel 2021. Sono di tipo flottante e hanno la particolarità di avere nervature con uno speciale rivestimento di vernice nera che riesce ad abbassare la temperatura fino a 40º C nelle condizioni di frenata più impegnative.
Inoltre, l’aumento dello spessore del disco, da 1,85 a 2 mm in questo caso, comporta sempre una riduzione del riscaldamento dovuta all’utilizzo di più materiale.
Manutenzione: cura di base per evitare guasti
Il lavaggio del fluido è una delle operazioni più importanti per una buona manutenzione dei freni a disco, senza dimenticare la sostituzione delle pastiglie.
Cambio liquido freni
Dovrebbe essere effettuata una volta all’anno, indipendentemente dal fatto che si usi molto la bicicletta o meno. Il liquido dei freni perde le sue proprietà con e senza l’uso, quindi sarà necessario rimuovere il vecchio liquido pompando quello nuovo dalla leva all’uscita della pinza.A prima vista, si tratta di un’operazione semplice da eseguire a casa, ma per lo spurgo sono necessari due piccoli tubi, un imbuto e il liquido dei freni.
Sostituzione del tampone
La mescola delle pastiglie dei freni viene eliminata dall’attrito con il disco. I controlli devono essere frequenti, ogni due o tre mesi. Se lo spessore è inferiore a 1 mm, si dovrebbe prendere in considerazione la sostituzione; se è inferiore a 0,5 mm, si dovrebbe sostituire immediatamente, poiché il supporto metallico della pastiglia (più duro) inizierà a sfregare contro il disco, danneggiando la pista frenante.
È possibile smontare la pinza e rimuovere la coppia di pastiglie tramite il ponte metallico per verificare l’usura della mescola. Questa operazione può essere effettuata insieme allo spurgo annuale, per organizzare al meglio la manutenzione dei freni. Il costo dei tamponi non è molto elevato, va dai 10 ai 20 euro. Potete sostituirli a casa senza troppi problemi, risparmiando molto denaro in manodopera d’officina.
Centratura del calibro
Frenate brusche, urti o cadute, o il semplice utilizzo, possono causare un disallineamento nell’attacco della pinza al telaio o alla forcella (nel caso del freno anteriore). Questo fa sì che le pastiglie siano decentrate rispetto al disco, generando attrito anche quando il freno non è azionato.
Per evitare il fastidioso rumore che genera e per ridurre l’usura della mescola dovuta a questo attrito, conviene allentare i bulloni di fissaggio della pinza. Spostarlo e centrarlo leggermente, stringendo contemporaneamente la leva per riallinearlo al disco e infine stringere nuovamente i bulloni, alternando il serraggio in modo che sia uniforme su entrambi i lati.
Pulizia: pinze, pastiglie e dischi
I freni con dischi, pinze e leve puliti prima di ogni corsa funzionano in modo più efficiente e garantiscono una maggiore durata. Una pulizia superficiale con acqua e sapone, evitando di entrare nella pinza, è d’obbligo dopo ogni uscita.
Per pulire l’interno della pinza, operazione che dovrebbe essere effettuata mensilmente, è necessario prima rimuovere le pastiglie. Quindi, pulire l’interno con acqua e sapone neutro o con un detergente specifico per freni a disco. Infine, lubrificare la superficie dei pistoni con lo stesso liquido dei freni del circuito.
I freni a disco devono essere controllati accuratamente una volta all’anno, sostituendo il liquido e le pastiglie.
Per quanto riguarda le pastiglie dei freni, verificare che la mescola sia priva di sporco, olio e così via, altrimenti saranno contaminate e potrebbero usurarsi. In caso contrario, saranno contaminati e dovranno essere trattati con acqua e alcol, quindi carteggiati leggermente per rimuovere i residui. In caso contrario, l’efficienza e la sensazione di frenata saranno compromesse.
Anche la pulizia della pista dei freni a disco è essenziale. Lo si fa dopo ogni corsa con un panno morbido (microfibra), un po’ d’acqua e sapone neutro. Esistono in commercio anche detergenti a disco che hanno anche proprietà repellenti per la polvere o il fango.
Non dimenticare di fare il rodaggio in anticipo
Infine, alcuni consigli per i ciclisti che non hanno familiarità con i freni a disco.
Innanzitutto, la sensazione, la potenza e la modulazione della frenata sono diverse da quelle di un freno a ganascia. Pertanto, è necessario un adattamento e un addestramento preventivo.
In questo senso, quando si acquista una nuova bicicletta con freni a disco, o dopo ogni cambio di pastiglie, è necessario un processo di rodaggio o di acclimatamento al sistema, dato che la superficie della mescola delle nuove pastiglie sarà così solida e levigata che le stesse scivoleranno sul disco senza riuscire a bloccarlo, aumentando il rischio di un incidente.
Dopo ogni cambio di pastiglie, è consigliabile eseguire un processo di adattamento sulla bicicletta.
Devi pedalare e toccare il freno in maniera costante ma sempre crescente, su una strada piana o senza molto traffico, in modo controllato. Ti consigliamo di procedere in questo modo finché non hai la sensazione che i freni stiano facendo presa. È possibile effettuare questo rodaggio anche da fermi, appoggiando la bicicletta su un piede con la ruota sospesa in aria e frenando ripetutamente finché non si indurisce.
In questo modo si garantisce anche che le pastiglie dei freni siano ben allineate con il disco e si consumino in modo uniforme su tutta la superficie.
