FOCUS – LA RUOTA PARTE 1

Testo a cura di Italo Neri, già Direttore di Gara della Fédération Internationale de Motocyclisme per le prove del Campionato Mondiale Cross Country Rallies e della coppa del mondo Bajas. Endurista di modeste qualità e, di conseguenza curioso, ha accumulato esperienza nei viaggi off-road, e nel 2016 ha pubblicato il suo libro “Sapore di Polvere”, manuale introduttivo all’Adventouring con una prefazione firmata da Marc Coma.

In queste poche pagine ci trastulleremo con un argomento apparentemente tedioso: la maggior parte di voi già sa molto in materia, ma non tutti hanno un quadro completo. Io non sono in grado di assicurarvelo, ma cercherò di fornirvi elementi sufficienti per scrivere. Per comporre questi articoli ho piluccato qui e là e mi è stato di particolare aiuto Stefano Bassi, titolare della Bartubeless.

Questo articolo tecnico sarà il primo di tre dedicati ad un elemento fondamentale delle nostre motociclette e che spesso trascuriamo. Vi racconteremo della ruota in generale e di tutto quello che le “ruota” attorno. Su questo articolo di Endurista e su quelli che seguiranno, ci dedicheremo molto alle ruote, agli elementi che la compongono e agli pneumatici.

Vi racconteremo della ruota in generale e di tutto quello che le “ruota” attorno. Su questo articolo di Endurista e su quelli che seguiranno, ci dedicheremo molto alle ruote, agli elementi che la compongono e agli pneumatici.
Anche se molto di quel che diciamo vale per qualsiasi moto con ruote a raggi, qui ci occupiamo principalmente di requisiti e soluzioni per moto idonee a lunghi viaggi on-off.

Uno. La ruota a raggi è un apparato complicato e di non semplice manutenzione, ma è quella giusta per andare fuori strada. La ruota interamente in lega è di semplice o inesistente manutenzione, ma le sue razze non sono elastiche ed è di conseguenza necessariamente prodotta con materiale meno rigido e resistente di quello dei cerchi e dei raggi delle ruote a raggi; e nell’off cede, non occasionalmente, ma troppo spesso. Quindi parleremo solo di ruote a raggi.

Due. Il cerchio è, e deve essere, rigido, il meno possibile deformabile, anche transitoriamente. La qualità del materiale, della forma/profilo/sezione e della lavorazione ne determinano la qualità complessiva.

Tre.  La funzione di assorbire le forze generate dall’impatto con un ostacolo compete, oltre che al pneumatico e alle sospensioni, ai poveri raggi. Quanto più è secco l’impatto, tanto più i raggi sono chiamati a lavorare.

Quattro. Contrariamente a quel che molti immaginano, sono i raggi nella sezione superiore, non quelli nella sezione inferiore, a reggere il peso della moto e ad assorbire le sollecitazioni dovute al fondo stradale.

Quando i raggi inferiori vengono compressi, i nippli si sfilano dalla propria sede, poco o molto, magari impercettibilmente, e recuperano immediatamente la posizione non appena passata la tormenta. I raggi nella parte superiore, invece, si tendono per mantenere il cerchio alla giusta distanza dal  mozzo; ed è in relazione all’intensità della trazione che i raggi vengono dimensionati.

:: RAGGI, NIPPLI E RAGGIATURA
Un’estremità del raggio presenta una testa allargata, approssimativamente come quella di un chiodo, che serve a trattenere il raggio una volta che sia stato infilato nella sua sede, che in genere è nel mozzo ma a volte, in alcuni cerchi tubeless, è nel cerchio. Il raggio presenta una lieve piega (13-15 gradi) in corrispondenza della testa; a volte la curvatura è più accentuata.

L’altra estremità del raggio è filettata, in modo da potervi avvitare e correttamente posizionare il nipplo. I raggi possono essere in acciaio zincato o in acciaio inossidabile. L’acciaio zincato ha maggiore elasticità e, quindi, resistenza, ma tende ad arrugginire, specie in ambiente salino. Non quelli in acciaio inossidabile, è ovvio, ma sono per forza di cose di maggior diametro. Diciamo che per aver approssimativamente la medesima resistenza alla trazione quelli in acciaio zincato hanno un diametro di 3,0 mm e quelli in acciaio inossidabile di 3,5 mm. Una volta montati, i raggi vengono messi in tensione, in modo da assicurare la centralità di mozzo e cerchio.

:: IL NIPLO
Il nipplo svolge la stessa funzione del dado di un bullone ma è di foggia diversa, a forma di fungo, più o meno arrotondata e allungata; trova la sua sede in una nicchia appositamente ricavata nel cerchio (o nel mozzo), forata in modo da far passare la porzione filettata del  nipplo.
Il nipplo presenta inferiormente una zona poligonale interiormente filettata che consente di avvitarlo o svitarlo con una chiave, in modo da consentire la regolazione della tensione del raggio anche con copertone installato.

I nippli possono essere di acciaio, di ottone nichelato o di lega di alluminio; quelli di ottone hanno il vantaggio di non ossidare nell’area filettata e, di conseguenza, non rischiano d’inchiodarsi nel tempo; quelli in lega di alluminio vengono usati per ridurre il peso, ma non assicurano affidabilità nel tempo.

I nippli hanno diverse fogge, in relazione alle caratteristiche delle sedi e delle funzioni che devono assolvere.
Ne parleremo più avanti.

:: LA RAGGIATURA
I raggi, così collegati al cerchio e al mozzo, potrebbero essere immaginati perpendicolari all’asse del cerchio, come le razze delle ruote di un calesse. Senonché le irregolarità del manto stradale, la velocità e i freni complicano la vita. Le asperità della strada ci mettono del loro, ma si tratterebbe di una questione di minor rilievo. Quello che incide molto è che la ruota deve sostenere ben altre forze contrastanti: quelle laterali provocate dalla “piega” della moto e quelle longitudinali provocate dalla frenata e dall’accelerazione.

Sempre ipoteticamente, in una bicicletta con freni che agiscono sul cerchio, condotta lentamente e con calma da un anziano signore, potrebbe bastare che i raggi siano perpendicolari al mozzo, come quelli di un calesse.
Ma già in una bicicletta sportiva, pur con freni al cerchio, è necessario che i raggi possano contrastare le forze laterali e longitudinali. Assai di più se la bicicletta ha freni al mozzo, come le bici con freni a disco.

Con raggi perpendicolari, alla prima frenata la ruota non sarebbe in grado di sostenere le forze generate dalla frenatura sul mozzo e dall’inerzia delle masse in movimento che gravano sul cerchio. Ecco perché, pur con gradi diversi, anche le biciclette presentano raggi non perpendicolari all’asse del mozzo.  La faccenda è ancor più evidente per le moto, che hanno tutte freni che agiscono sul mozzo, elevata massa ed elevate velocità, con conseguenti violente decelerazioni e torsioni longitudinali del complesso raggi-cerchio, elevata potenza, quindi violente accelerazioni con torsioni longitudinali della ruota posteriore, e sezioni tutt’altro che irrilevanti dei pneumatici, che trasferiscono carichi laterali.  Ecco perché, per mantenere la geometria della ruota, sia in senso laterale che longitudinale, i raggi vengono posizionati in modo da sostenere sia i carichi longitudinali che quelli laterali.

Il sistema di raggiatura (posizionamento dei raggi) non è quindi arbitrario e risponde a un equilibrato compromesso finalizzato a preservare la funzionalità di una complessa tensostruttura. Osservando frontalmente la ruota, il sistema migliore è quello che consente di ottenere un triangolo isoscele, la soluzione che assicura la migliore rigidità strutturale. Ma, per ragioni, vantaggi e svantaggi che vedremo più avanti, in alcuni casi la ruota non rispecchia quest’ultimo criterio e frontalmente presenta i raggi molto incrociati tra loro. Una volta collegati al mozzo e al cerchio, i raggi vengono messi in calibrata tensione agendo sui nippli, costituendo in tal modo la fondamentale e accurata tensostruttura cui abbiamo accennato. Ma nelle moto in commercio, qualsiasi nicchia in cui alloggia il nipplo, qualsiasi foggia di nipplo e, ancor più, qualsiasi foro della nicchia dal quale fuoriesce la parte terminale del nipplo costituiscono il meglio?
Purtroppo, in un gran numero di casi e per diverse ragioni o combinazioni di queste, niente affatto.

:: ACCIDENTI, ANCORA PROBLEMI?
Il raggio deve essere orientato verso il mozzo con i giusti gradi, sia longitudinalmente che lateralmente. Il che comporta che ciascun foro abbia un suo specifico orientamento a seconda della geometria della ruota, con una tolleranza di inclinazione che nei cerchi di primo impianto si attesta quasi sempre intorno ai tre gradi. Il foro del raggio è posto in una nicchia atta ad accogliere il nipplo. I nippli, lo abbiamo detto, hanno diverse forme, specie nella testa che, nella maggior parte dei casi, si presenta tondeggiante o conica.

Il nipplo più “tondeggiante” si adatta meglio alle tolleranze elevate del foro, ma ha una minore superficie di appoggio. Il nipplo conico, specie se il punto d’appoggio è accuratamente fresato, ha una maggiore superficie di appoggio che garantisce una minore usura meccanica del foro e quindi una tensione dei raggi più durevole, ma necessita di tolleranze molto inferiori e viene utilizzato per lo più dalle case costruttrici giapponesi o dai preparatori della ‘ruota perfetta’.

Abbiamo visto come si comportano o dovrebbero comportarsi nippli, raggi e cerchi. Ma, ricordiamolo sempre, a comandare la geometria è il mozzo di cui vi parleremo sul prossimo numero. ||