Costruire una cargo bike: freni a disco, rimando di sterzo e cavalletto
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Costruire una cargo bike: freni a disco, rimando di sterzo e cavalletto

Bikelife, Cargobike autocostruita • di

Il quinto e ultimo di una serie di articoli dedicati alla produzione di una cargo bike, a cura dei meccanici delle Officine ReCycle, incentrata sui freni a disco, rimando di sterzo e cavalletto.

Freni a disco

Nonostante sia una tecnologia abbastanza recente in ambito ciclistico, anche per i freni a disco esistono ormai numerosi standard.
Uno dei primi ad essere adottato è stato IS, acronimo di International Standard. Questo standard prevede due montaggi differenti per la pinza anteriore e per quella posteriore, con un fissaggio parallelo all’asse ruota. È infatti necessario uno specifico componente (adattatore IS) per poter fissare la pinza del freno, che prevede invece un fissaggio con due viti perpendicolari all’asse ruota.
Per la pinza posteriore si tratta di due occhielli di fissaggio per una M6 distanti fra loro 51 mm, posizionati su due circonferenze di raggio rispettivamente 78.1 mm e 39.9 mm. Le circonferenze hanno il centro in corrispondenza del perno ruota.

Attacco freno disco posteriore

Attacco freno disco posteriore

Per quanto riguarda la pinza che si trova sulla forcella anteriore gli occhielli si trovano invece su due circonferenze di raggio rispettivamente 49.7 mm e 87.3 mm.

Attacco freno disco anteriore

Attacco freno disco anteriore

La dima che useremo per posizionare gli occhielli sfrutta proprio questi vincoli. Si posiziona sul forcellino e presenta due fori alle quote corrette. Sulla dima si può quindi avvitare un piastrino che presenta i due fori alla distanza corretta di 51 mm e che andrà poi saldato al telaio. Per realizzare questi piastrini noi abbiamo deciso di usare una macchina taglio laser CNC, ma potete anche realizzarli in modo più “artigianale” a partire da un piattino di acciaio inox con spessore di almeno 4-5 mm.
Nella foto potete vedere come viene montato il piastrino posteriore con la apposita dima.

Dettaglio della dima per il disco posteriore, con (destra) e senza (sinistra) piastrino

Dettaglio della dima per il disco posteriore, con (destra) e senza (sinistra) piastrino

Qua invece il dettaglio della dima per la forcella anteriore.

Dettaglio della dima per il disco anteriore, con piastrino già saldato.

Dettaglio della dima per il disco anteriore, con piastrino già saldato.

Rimando di sterzo

Il sistema di rimando sterzo permette di trasmettere alla ruota anteriore la rotazione impressa al manubrio. Tra i sistemi di rimando, che abbiamo già visto nell’articolo introduttivo, noi abbiamo scelto quello a singolo braccio rigido. La scelta è dettata sia dalla semplicità del sistema, che dal minore ingombro.

Le caratteristiche principali che il sistema di rimando a braccio singolo deve avere sono:
• Rigidezza: per evitare effetti di oscillazione della ruota anteriore;
• Simmetria: in modo che le curve a sinistra risultino uguali a quelle di destra.

Per ottenere sufficiente rigidezza abbiamo usato un profilato circolare abbastanza robusto (16×1.5mm), mentre per quanto riguarda la simmetria abbiamo effettuato la verifica direttamente dal CAD.
L’ultimo parametro di progetto è rappresentato dal rapporto tra l’angolo di sterzo posteriore ed il corrispondente angolo della ruota anteriore. Per esperienza abbiamo osservato che un rapporto leggermente maggiore di 1 rende la sensazione di sterzata più reattiva.
Con questa soluzione si mantengono inoltre angoli di sterzo (posteriore) contenuti, così che durante una curva stretta la mano esterna non non si deve portare troppo avanti con il rischio di sbilanciarsi.

Il rapporto ottimale che abbiamo trovato è circa di 1.2, come riportato:

Dettaglio degli angoli di sterzo, sinistra e destra

Dettaglio degli angoli di sterzo, sinistra e destra

Una volta decisa la forma del rimando, occorre decidere dove posizionare la staffa di fissaggio sulla forcella. Per determinare questo parametro possiamo posizionare la ruota anteriore tutta spostata a sinistra, fissando il rimando in modo da avere una minima luce con la ruota.
Per quanto riguarda il fissaggio del rimando, abbiamo utilizzato delle teste a snodo femmina M8. Per fissarle al rimando possiamo sfruttare la geometria di una vite a testa cilindrica M8, il cui diametro della testa è appunto di 13mm. Si inserisce perfettamente all’interno del tubo ed è quindi possibile saldarla con facilità.

Testa a snodo femmina

Testa a snodo femmina

Cavalletto

L’ultima parte del progetto riguarda il cavalletto. Per garantire la necessaria robustezza, abbiamo scelto un solido tubo 16×1,5mm.
Il cavalletto si muove ruotando su due perni innestati su due boccole saldate al telaio, e quando è in posizione di sosta si posiziona con un inclinazione di circa 5° rispetto al terreno. Questo angolo è sufficiente a garantire una sosta stabile, ed evita che il baricentro della bici si sposti troppo in avanti. Utilizzando un angolo più elevato si rischia infatti che il cavalletto si impunti, rendendo difficile il suo utilizzo.
L’altra caratteristica del cavalletto è la lunghezza delle gambe, che noi abbiamo progettato in modo tale da sollevare la ruota anteriore da terra di circa 20-30mm. Si tratta di un giusto compromesso, che permette una buona sosta anche su terreni sconnessi o in leggera discesa, ed evita di dover sollevare troppo la bici rendendo faticosa la sosta specialmente con molto carico trasportato.

La geometria del cavalletto è riportata in figura:

Geometria del cavalletto in posizione di sosta

Geometria del cavalletto in posizione di sosta

A questo punto il nostro telaio è terminato, ecco come appare al termine della verniciatura, pronta per essere montata:

Telaio dopo verniciatura a polvere industriale

Telaio dopo verniciatura a polvere industriale

E qua con tutti i componenti:

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Libri

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