[Tecnica] Mozzi: coni e sfere o cuscinetti sigillati?

Tempo di lettura: 3 minuti

Son meglio i mozzi a coni e sfere o quelli a cuscinetti sigillati?

Domanda che ritorna spesso tra le vostre mail e quando un quesito è ricorrente, butto giù due righe (si fa per dire…) e risolvo. Invece di scrivere ogni volta la pappardella in risposta.

La domanda ha una risposta facile, però c’è la classica variabile a complicare. Anche perché è una variabile al di fuori della nostra portata, non è qualcosa che possiamo effettivamente verificare: solo fidarci della buona reputazione del produttore.

Una ruota di bicicletta è un insieme complesso, sul quale agiscono molte forze contrastanti. Ogni componente della ruota ha un compito ma solo nella sua interezza si crea la perfetta armonia.

Analizzare una singola parte, avulsa da questa armonia, non ha senso.

Però possiamo ricorrere a un trucco: simulare che raggi (e loro incrocio) e cerchio (e sua struttura) siano ininfluenti.

Così ci concentriamo solo sul mozzo e andiamo avanti.

Un mozzo a coni e sfere è quello dove abbiamo una pista di scorrimento ricavata direttamente all’interno del mozzo, sfere libere che qui trovano la loro sede e un cono con lavorata l’altra pista di scorrimento. Le sfere ruotano affogate nel grasso specifico. Il sistema è regolabile, è possibile (nonché indispensabile) lavorare sul precarico, avvitando o svitando il cono in modo da regolare lo scorrimento ideale. Un parapolvere si assume il compito di bloccare la maggior quantità possibile di sporco ed elementi estranei. Le sfere possono essere sostituite, i coni pure, se si rovina la pista ricavata sul mozzo va cambiato tutto.

 

 

Un mozzo a cuscinetti sigillati (o industriali che dir si voglia) è quello dove abbiamo la sede del cuscinetto, che è un anello al cui interno troviamo le sfere, ricavata nel corpo del mozzo, questo è inserito per interferenza e un “tappo” sagomato provvede a mantenere in posizione. In alcuni casi questo “tappo” funziona da registro di precarico, esercitando o meno una certa pressione sul cuscinetto. Il cuscinetto è composto da una coppia di anelli al cui interno, come detto, abbiamo le sfere (spesso trattenute da apposita griglia) e due parapolvere, uno per lato, evitano l’ingresso di sporco e acqua. Le sfere sono ingrassate in produzione, non necessitano di manutenzione, quando sono usurati, si cambiano.

Questa una sintetica descrizione.

Ora passiamo alle forze. Tra tutte quelle che agiscono su una ruota quelle che a noi interessano sono il carico laterale e la torsione.

Da qui in avanti indicherò ambedue le forze solo col termine “torsione”, per semplicità espositiva.

Queste forze sono quelle che subisce la ruota in curva (e in frenata), che è la condizione principe, ma anche in rettilineo perché una bici (e quindi la ruota) viaggia costantemente su un minimo “zig zag”. Basta fare una prova empirica: provate a bloccare il manubrio e vedete se riuscite a fare mezzo metro senza cascare.

Durante questa che è comunque una torsione avviene una deformazione; non allarmatevi, si chiama così ma è qualcosa che manco al microscopio riusciamo a vedere.

Un mozzo a coni a sfere non risente di questa deformazione grazie alla sua struttura, quindi la scorrevolezza resta quella ottimale.

Un mozzo a cuscinetti sigillati risente di questa deformazione a causa della sua struttura, col montaggio per interferenza.

Il ciclista avverte differenze su strada? Difficile ci riesca. Ma il fatto che non sia qualcosa di subito verificabile non significa che il fenomeno non esista.

E qui arriva la variabile: la qualità costruttiva.

Un mozzo a coni a sfere deve essere di assoluta qualità nelle lavorazioni e i diversi materiali che lo compongono (mozzo, sfere e coni) devono essere progettati per lavorare in simbiosi. Altrimenti si verifica la rapida ossidazione galvanica e addio scorrevolezza.

Un mozzo a cuscinetti sigillati deve avere le sede degli “anelli” lavorate alle perfezione: più gioco c’è, maggiore la torsione.

Alcuni costruttori propongono per le loro ruote di alta gamma la tecnologia a coni e sfere, altri a cuscinetti sigillati.

Chi ha ragione? Tutti e due.

Sul piatto della bilancia dobbiamo mettere altri fattori: costi di produzione, manutenzione, facilità di accesso.

Produrre un perfetto mozzo a coni e sfere è assai più dispendioso del creare la perfetta lavorazione della sede di un cuscinetto sigillato. Basta una infinitesimale sbavatura nella concavità delle piste di scorrimento (interna al mozzo e del cono) che siam giocati ogni vantaggio.

Un mozzo a coni e sfere pretende cure: pulizia, ingrassaggio periodico, regolazione.

Un mozzo a coni e sfere vuole utensili specifici (poca roba, sia chiaro) e attenzioni in fase di manutenzione.

Un mozzo a cuscinetti sigillati sta lì, meno lo tocchiamo meglio è, quando il cuscinetto è usurato la cambiamo.

Un mozzo a cuscinetti sigillati è spesso più semplice nell’intervento di sostituzione del cuscinetto, con le normali eccezioni che sempre avvengono. Alcuni produttori esigono la sostituzione avvenga solo presso loro laboratori autorizzati, altri arrivano a non commercializzare gli utensili necessari per evitare che un improvvisato meccanico faidate faccia danni.

Sia mozzi a coni e sfere che sigillati temono acqua e sporco, con una superiore sensibilità dei primi perché il parapolvere non è inserito a perfetto incastro come quello del cuscinetto sigillato.

Sia mozzi a coni e sfere che sigillati temono il getto d’acqua diretto, quello dell’idropulitrice per capirci, con una superiore sensibilità dei secondi perché il grasso va via e non ce ne accorgiamo. Quindi mai indirizzare la lancia direttamente contro i mozzi.

Tutto questo non ci avvicina di molto a trovare risposta alla domanda iniziale, lo so.

Per trovarla dobbiamo eliminare la variabile della qualità costruttiva.

Dobbiamo cioè dare per assodato che ci troviamo dinanzi allo stato dell’arte nella lavorazione di tutto il mozzo, cuscinetti compresi ovviamente.

Allora si, possiamo dire che, fisica alla mano, un cuscinetto a coni e sfere ha un vantaggio sul fratello a cuscinetti sigillati.

Però rischiamo così di dare una risposta solo teorica, perché nella pratica, anche dando per assodato lo stato dell’arte nella costruzione, subentrano altri fattori.

Un cuscinetto a coni e sfere sporco, mal regolato, non ingrassato bene e/o con grasso scadente avrà una pessima resa, vanificando ogni vantaggio tecnico. Anche se costruito con materiali e lavorazioni di assoluta eccellenza.

Un cuscinetto sigillato teme meno lo sporco, non esige cure continue, se gratta lo cambiamo e il mozzo torna nuovo nelle sue prestazioni.

C’è poi l’aspetto economico: produrre un mozzo a coni e sfere eccellente costa più che produrne uno a cuscinetti sigillati. E se andando sull’altissima gamma abbiamo altri elementi che concorrono nei costi, riducendo il divario, guardando alla parte bassa dei listini è più facile che un mozzo a cuscinetti sigillati sia migliore, perché produrlo è più vantaggioso.

Nemmeno possiamo sottovalutare l’aspetto ingegneristico: la rigidità del mozzo assume valore prioritario. Che rigidità? Quella che ci arriva dalla mancanza di giochi che amplificherebbero gli effetti della torsione.

Ancora una volta dobbiamo valutare l’insieme costi/benefici: un mozzo a cuscinetti sigillati esente da giochi è più semplice da produrre.

Quindi, mettendo insieme tutte queste informazioni possiamo affermare che un mozzo a coni e sfere ha una sua intrinseca superiorità; ma al tempo stesso una sua intrinseca debolezza perché basta davvero poco per giocarsi ogni vantaggio.

A guidare la scelta dovranno allora essere altri fattori: uso, capacità o voglia di metterci le mani, budget disponibile.

L’ultima voce però non è parametro semplice da decifrare, perché abbiamo ottimi mozzi a coni e sfere che costano poco senza rinunciare alla qualità costruttiva.

Per le immagini di apertura ho usato i mozzi di due ruote Shimano, azienda che ha sempre creduto e investito molto nei mozzi a coni e sfere.

Una è ruota stradale, che nel suo test ha mostrato di digerire bene anche l’ambito gravel e ha mozzo a coni e sfere. E’ la Shimano RS 370, di cui ho pubblicato il test.

L’altra è una ruota da Mtb, sempre Shimano, con cerchio asimmetrico e mozzo a cuscinetti sigillati. E’ la Shimano MT 601 di cui a breve (spero…) pubblicherò la recensione.

Ho scelto loro perché, al di là del differente ambito di utilizzo, hanno prezzi al pubblico sostanzialmente vicini. E questo fa cadere la mia precedente affermazione sui costi.

Però è proprio il differente utilizzo, nonché la potenziale platea a cui queste ruote si rivolgono, che diventa elemento di scelta. In questo caso il mozzo a cuscinetti sigillati, grazie alla sua struttura costruttiva, limita ingresso di sporco e manutenzione, una soluzione che può interessare chi cerca una buona ruota senza doverci star dietro a pulire e ingrassare.

Nel caso delle RS 370, quindi mozzo a coni e sfere, si riesce a godere dei vantaggi di questa tecnologia senza investire cifre importanti avendo però l’attenzione di prendersi buona cura delle ruote. Che è facile, lo spiego in questo articolo.

Chiudo con l’ultima notazione, perché è altra domanda ricorrente: i cuscinetti ceramici sono un reale vantaggio?

Si, ma hanno il loro rovescio della medaglia, come tutto del resto.

La scorrevolezza è superiore, seppure dire scorrevolezza vuol dir poco perché le forze che agiscono sulla ruota sono determinanti. Vabbè, poniamo sempre a livello teorico che sia tutto perfetto e nulla influisca se non il materiale.

I cuscinetti ceramici devono lavorare a secco, senza lubrificante. Basta però una minuscola particella di sporco che si “pianta” nell’anello e addio scorrevolezza, con usura precocissima del cuscinetto. E la sostituzione non è indolore per il portafoglio, sappiamo bene il loro costo superiore…

Si è pensato di limitare il problema proponendo alcuni lubrificanti specifici, con funzione di evitare proprio l’eventuale accumulo di sporco.

Sul punto ho qualche perplessità ma difettando delle complete conoscenze ingegneristiche non sono in gradi di fornire risposta certa. Però se un cuscinetto ceramico è creato per offrire il massimo delle sue prestazioni lavorando a secco, l’uso di un lubrificante potrebbe (dovrebbe?) peggiorarne la performance per dirla all’inglese. Anche perché parliamo di un lubrificante che serve a tener pulito, non a garantire scorrevolezza.

Però, vi ripeto, sul punto non ho conoscenze tali da avere una precisa idea, è argomento che approfondirò in futuro; rivolgendomi, come mio solito quando una cosa non la so, a tecnici del settore per farmelo spiegare. Nulla di male a non sapere qualcosa: l’errore è non studiare. 

Vi lascio anche un video, in voce più o meno quello che ho scritto qui. Per chi lo preferisse.

Buone pedalate.

COMMENTS

  • Paolo

    Bell’articolo come al solito.
    Premetto: io sulla mia bici ho mozzi a coni e sfere Shimano che con una regolare e non eccessiva manutenzione sono meglio di quando erano nuovi (parecchi anni e km fa).
    Non sono però convinto che il cuscinetto sigillato risenta delle forze laterali sulla ruota.
    Un conto è la forza laterale statica, ovvero se tento di deformare lateralmente la ruota da fermo. In movimento invece, la risultante dinamica, indipendentemente dall’angolo di piega, è sempre radiale, ovvero lungo il diametro che passa per il centro del cuscinetto. Questo anche se vado a zig-zag lentamente o velocemente, avrò una serie di “compressioni” radiali su cuscinetto. La forza laterale, nelle due direzioni, è sempre annullata dalla risultante dinamica. Un po’ di deformazione ci potrà essere forse perifericamente a livello del cerchio, ma anche questa è normalmente trascurabile perchè annullata dalla risultante “diagonale” che permette alla bici di rimanere in piedi nelle varie inclinazioni.
    Se non fosse così (paragone assolutamente forzato!) le moto del motomondiale, che fanno pieghe e contropieghe inverosimili, distruggerebbero i cuscinetti (sigillati) dopo poche curve.
    In teoria, “fisicamente parlando”, il cuscinetto sigillato dovrebbe anzi essere avvantaggiato rispetto a quello a coni e sfere.
    Resta il fatto che anche io preferisco i cuscinetti a coni e sfere, forse per il divertimento della manutenzione..
    Ammetto infine che quello che ho scritto è assolutamente confutabile…….!!
    Un caro saluto, Paolo.

    • Elessarbicycle

      Ciao Paolo, il paragone con la moto non è fattibile, le potenze in gioco sono talmente diverse che non esiste alcun punto in comune.
      Sono stato a lungo indeciso se usare il termine “deformazione” perché sapevo avrebbe generato confusione. Ma tutti e tre gli ingegneri che ho consultato (sempre negli articoli tecnici rivolgo alla consulenza di specialisti) sul punto sono stati chiari: è il termine giusto. Io avrei preferito parlare di compressione, che rende l’azione più comprensibile, ma niente da fare.
      Così ho smorzato avvisando che il mozzo non è budino, non è qualcosa di visibile ecc.
      C’è poi il problema di raggi e cerchio, perché agiscono e subiscono, lavorando su tutta la ruota. E qui per forza bisogna fingere siano neutri, come ho detto, altrimenti non vai avanti a inserire variabili.
      Ho trovato un video, non completissimo ma a un certo punto mostra graficamente cosa succede con un mozzo a coni e sfere e uno sigillato.
      VIDEO, clicca per vedere

      Fabio

  • Paolo

    Video carino! Ciao e grazie.

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