I cuscinetti sono al centro di ogni parte rotante della tua bici, ma sostituire l'acciaio con la ceramica farà la differenza per la tua corsa?
Da quando gli antichi egizi usarono una piattaforma di tronchi d'albero per spostare giganteschi blocchi di pietra in posizione durante la costruzione delle piramidi, i cuscinetti hanno aiutato la razza umana a continuare a muoversi.
È interessante notare che il primo brevetto ufficiale per un cuscinetto a sfere è stato per una bicicletta. Il meccanico francese Jules Suriray li ha montati su una bicicletta che ha vinto la prima corsa ciclistica da città a città al mondo, Parigi-Rouen, nel novembre 1869. In questi giorni, i cuscinetti sono meglio conosciuti da tutti i ciclisti come quelle cose che cadono a pezzi durante lo smontaggio e richiedono ore a mani e ginocchia per cercare sotto i banchi di lavoro o i frigoriferi per recuperare.
Lezione di storia a parte, i cuscinetti giocano un ruolo enorme nel modo in cui le bici possono muoversi così liberamente. Pedali, pedivelle, ruote, serie sterzo, ruote fantino… se ruota, i cuscinetti sono al centro e senza di loro faticheremmo a guidare ovunque velocemente. Esistono molti tipi diversi di portamento, quindi vale la pena chiarire alcune definizioni in questa fase per eliminare la confusione.
Quando ci riferiamo a 'cuscinetto', intendiamo un componente composto da cinque parti fondamentali: sfere, guarnizioni, gabbie a sfere, piste e grasso. Il concetto è semplice: diverse sfere sono racchiuse tra due superfici concave (razze), consentendo loro di ruotare l'una contro l' altra (di solito una è fissa) con il minimo attrito. Le gabbie e le guarnizioni tengono tutto in posizione e tengono fuori lo sporco, mentre il grasso lubrifica e protegge il sistema in movimento.
La maggior parte delle moderne applicazioni per biciclette ora prediligono i "cuscinetti a cartuccia". Queste unità sigillate hanno diversi vantaggi rispetto ai vecchi sistemi a "cuscinetto libero", che sono in gran parte limitati a componenti di fascia bassa ed economici (sebbene alcune parti selezionate di livello superiore scelgano ancora di rimanere con il sistema a sfera, coppa e cono sciolti a causa alla sua più fine regolazione). I cuscinetti a cartuccia generalmente richiedono molta meno manutenzione e quando alla fine si consumano, di solito non causano danni ai terminali alle parti circostanti. Inoltre possono essere sostituiti facilmente.
'Cuscinetti a sfere' si riferisce alle sfere stesse. I cuscinetti a sfera possono essere realizzati con diversi materiali, tra cui acciaio al cromo, acciaio inossidabile e – l'arrivo più recente nel mondo delle biciclette (di cui più avanti) – ceramica, solitamente nitruro di silicio (Si3N4). Un cuscinetto "ibrido" è uno con sfere in ceramica e piste metalliche.
Tutti i cuscinetti non sono uguali, indipendentemente da come sono fatti. Una volta ho visto un meccanico di biciclette di alto livello estrarre la lente d'ingrandimento da un gioielliere, scolpire un cuscinetto a sfere apparentemente pulito e lucido e dichiarare: "Non li sto mettendo nei miei mozzi". Sono come decorazioni per torte.' Come per la maggior parte delle cose, esiste una gerarchia nei cuscinetti e ottieni quello per cui paghi.
Ciò che gira… non è necessariamente rotondo
I cuscinetti a sfera più economici potrebbero non essere nemmeno perfettamente rotondi. I cuscinetti sono generalmente classificati secondo una scala di rotondità, misurata in milionesimi di pollice. Una sfera in acciaio di grado 200 significa che è rotonda con una tolleranza di 200 milionesimi di pollice. Quindi un numero più basso, ad esempio il grado 25, è una palla prodotta in modo molto più preciso. Per le taglie utilizzate nelle biciclette, i voti variano da 2.000 a 3, con qualsiasi valore inferiore a 100 generalmente considerato una "palla di precisione". Questo sistema di classificazione viene utilizzato sia per sfere in acciaio che in ceramica, oltre a un'ulteriore gradazione per la rugosità superficiale, dove la ceramica di solito ottiene un risultato molto più uniforme: solo uno dei suoi vantaggi intrinseci.
Queste piccole differenze di rotondità e superficie fanno davvero la differenza per il ciclista medio? Alan Weatherill del produttore di componenti con sede nel Regno Unito Hope Technology afferma: In definitiva, se le sfere sono di scarsa qualità e non sono perfettamente rotonde o lisce, causeranno un maggiore attrito e un'usura prematura di tutti i componenti del cuscinetto. Inevitabilmente fallirà. La qualità della palla, indipendentemente dal materiale, è il fattore più importante.'
L'importanza dei cuscinetti a sfera è di gran lunga maggiore di quanto le loro dimensioni potrebbero suggerire, motivo per cui l'industria del ciclismo sta facendo tanto clamore sulle sfere in ceramica. Ecco il problema: le sfere di ceramica sono generalmente più rotonde, più lisce, più dure e più leggere delle sfere d'acciaio, quindi dovrebbero teoricamente fornire meno attrito e una maggiore longevità. Sono anche molto più costosi, quindi vale la pena dare un'occhiata ai potenziali vantaggi delle sfere di ceramica prima di separarti dai tuoi soldi…
Jacob Csizmadia, fondatore di CeramicSpeed, è stata la prima persona a introdurre i cuscinetti ibridi in ceramica nel ciclismo professionistico nel 2000. I dati dei test di CeramicSpeed affermano, in modo piuttosto audace, un risparmio energetico da sei a nove watt rispetto ai cuscinetti in acciaio. Se è vero, si tratta di una discreta quantità di energia e potenzialmente di tempo risparmiato semplicemente sostituendo i cuscinetti, ma non tutti pensano che i cuscinetti in ceramica siano proprio il miracolo a cui alcuni vorrebbero farci credere.
Weatherill spiega perché Hope ha sentito il bisogno di offrire un'opzione di cuscinetti in ceramica per i suoi mozzi e movimenti centrali: "L'abbiamo fatto perché ci è stato chiesto [dal mercato]. Non lo abbiamo fatto da un punto di vista ingegneristico. Molto è clamore. I cuscinetti in ceramica sono utilizzati nelle macchine industriali perché girano a 25.000 giri/min e ci sono vantaggi significativi, ma una ruota di bicicletta gira solo a, diciamo, 300 giri/min, quindi le differenze rispetto alle sfere d'acciaio di altissima qualità che stavamo già utilizzando sono molto lieve.'
Il direttore di CeramicSpeed, Martin Banke, è desideroso di contestare il punto di vista di Weatherill e difende i suoi dati di test dicendo: I cuscinetti in ceramica non sono un clamore di marketing. Le sfere in ceramica sono superiori alle sfere in acciaio sotto qualsiasi carico sperimentato su una bicicletta, presupponendo una qualità ceramica di fascia alta adeguata.'
È questo problema di qualità, suggerisce Banke, questo potrebbe essere il motivo per cui alcune persone non sono ancora convinte dai cuscinetti in ceramica: "La qualità dei cuscinetti in ceramica di [altri produttori"] varia. Ciò significa che sul mercato sono disponibili cuscinetti molto scadenti, generalmente economici, con maggiore attrito, maggiore fragilità e breve longevità ed è per questo che alcuni, per una buona ragione, mettono ancora in discussione i cuscinetti in ceramica.'
Quando gli è stato chiesto di commentare la dichiarazione di Weatherill sulla necessità di sfere di ceramica alle velocità di rotazione più basse della bicicletta, Banke dice: "Se guardi la prima pagina del grande libro sui cuscinetti ibridi, diresti la risposta è no [al bisogno di loro in bicicletta]. In re altà questo è tutt' altro che vero. È corretto affermare che i cuscinetti in ceramica sono stati originariamente inventati per applicazioni ad alta velocità in cui il peso ridotto e l'elevata rigidità delle sfere e il basso attrito dei cuscinetti consentivano alle macchine di girare più velocemente senza distruggere il cuscinetto. Ma, come con molte altre tecnologie, i cuscinetti in ceramica hanno dimostrato di avere proprietà estremamente buone anche per le biciclette. Un materiale come la fibra di carbonio non è stato nemmeno inventato originariamente per le biciclette, ma ora è utilizzato da tutti.'
Come a sostenere Banke, un recente ingresso nel mercato della ceramica dopo un iniziale periodo di incertezza è Chris King, il marchio statunitense con forse il nome più prestigioso nei cuscinetti per biciclette. Agli albori del "boom" della ceramica, Chris King non voleva entrare e ha continuato a combattere l'angolo dell'acciaio per qualche tempo. Eppure anche ora offre aggiornamenti in ceramica per tutti i suoi componenti, con l'esclusione delle cuffie.
'C'è stata una grande quantità di clamore intorno alla ceramica sin dalla loro introduzione e un certo numero di prodotti introdotti sul mercato non hanno avuto il design generale per portare questo materiale alle sue migliori prestazioni, quindi in alcuni casi è una brutta reputazione", dice King, proprietario dell'omonima compagnia. "La decisione di offrire un'opzione in ceramica è stata una scelta consapevole, non orientata al marketing", sottolinea, e giustifica l'ingresso tardivo dell'azienda nella mischia della ceramica dicendo: "Le sfere d'acciaio e i lubrificanti di qualità funzionano molto bene e abbiamo anni di esperienza che lo dimostrano. Per conoscere gli attributi delle sfere di ceramica, le abbiamo sottoposte a test approfonditi. La decisione di offrire un'opzione in ceramica è stata presa solo dopo che abbiamo dimostrato a noi stessi che c'erano vantaggi reali.'
Uno di questi vantaggi, afferma King, è che "le sfere di ceramica hanno un'eccezionale capacità di mantenere la loro "vera" forma sferica sotto carico. Questo crea le condizioni affinché i nostri componenti dotati di ceramica abbiano una durata eccezionalmente lunga e regolare.'
Eppure King ammette che i vantaggi in termini di prestazioni non sono enormi: "La nostra ricerca ha dimostrato che i nostri cuscinetti in ceramica ibrida offrono sottili vantaggi al consumatore esigente". I vantaggi risiedono principalmente nella capacità di utilizzare lubrificanti più leggeri. King afferma: "In un cuscinetto ceramico ibrido King, l'uso di una sfera in ceramica riduce i requisiti di lubrificazione, quindi è possibile utilizzare un grasso più leggero e utilizzarne meno rispetto a un cuscinetto in acciaio comparabile. Meno lubrificante significa meno resistenza sui cuscinetti.'
Sembra un territorio di "guadagni marginali". Forse si potrebbero spremere più prestazioni dai cuscinetti se tutte le parti fossero in ceramica anziché solo le sfere? Chris King, Hope e CeramicSpeed forniscono tutti cuscinetti in ceramica "ibridi" (sfere in ceramica nelle piste in acciaio), quindi la ceramica su ceramica sarebbe ancora meglio?
King dice che "non è ancora stato in grado di dimostrare che c'è bisogno di cuscinetti completamente in ceramica" e cita anche il costo come la ragione principale per non passare completamente alla ceramica. Banke suggerisce che le razze ceramiche possono essere più fragili con un maggiore potenziale di fallimento, quindi anche lui si attiene all'ibrido.
Quando gli è stato chiesto cosa pensano che riservi il futuro, sia Banke che King concordano sul fatto che i cuscinetti in ceramica sono qui per restare. Banke prevede persino "un enorme aumento del numero di aggiornamenti aftermarket: molte persone che acquisteranno un costoso set di ruote un anno probabilmente acquisteranno un kit di aggiornamento dei cuscinetti il prossimo anno".
Come non individuare un buon portamento
Alzi la mano se l'hai fatto… metti una bici su un cavalletto o capovolgila, fai ruotare velocemente le ruote o il movimento centrale e poi guarda per quanto tempo girano. Più a lungo girano, migliori sono i cuscinetti, giusto?
È un trucco usato dai produttori nei negozi di biciclette e nelle fiere, in cui gli scommettitori sono invitati a girare una ruota o un BB e meravigliarsi mentre gira senza sforzo per un'età. Un modo semplice per raggiungere questo obiettivo è rimuovere il grasso dai cuscinetti e utilizzare un olio leggero per ridurre l'attrito e facilitare la rotazione. È qualcosa che i corridori su strada, in particolare i cronometristi, cercavano di ottenere un vantaggio.
Naturalmente, ciò che questo non tiene in considerazione sono le notevoli forze su un cuscinetto che l'azione della pedalata e il peso del ciclista impartiscono. Non appena ti siedi sulla bici, per non parlare di correre su per la strada, le palle verranno spinte con forza nelle gare e, a meno che il lubrificante non sia in grado di far fronte a quella forza, verrà semplicemente spremuto fuori dalla zona di contatto, con conseguente palla che corre diritta contro la superficie della pista non lubrificata.
Banke spiega: 'Un cuscinetto in acciaio senza guarnizioni, completamente pulito e asciutto, potrebbe girare molto bene nel supporto. Ma non appena si aggiunge peso, le sfere d'acciaio toccano le piste d'acciaio e l'attrito aumenta notevolmente". Lo stesso effetto può essere ottenuto anche "aggiungendo troppo gioco nel cuscinetto. Fuori strada sperimenterai gioco e un aumento del tasso di usura, e il cuscinetto probabilmente si guasterà rapidamente.'
La morale è: non credere alla rotazione – letteralmente. L'unico modo per garantire longevità e reali, anche se marginali, guadagni in termini di prestazioni è essere certi della qualità delle tue palle.
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