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Mozzi a coni e sfere vs cuscinetti sigillati

Bikelife, Meccanica, Mozzi • di

fonte: mlwheels.com

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Ai mozzi è demandato un compito all’apparenza scontato: permettere alla ruota di girare. Eppure grazie al loro lavoro e alla loro efficienza è possibile mettere in movimento la bicicletta con la massima scorrevolezza possibile, eliminando attriti e impedendo inutili dispersioni di energia o accumuli di calore indesiderato. In questo articolo cercheremo di capire meglio le tecnologie disponibili sul mercato, i vantaggi e gli svantaggi di ciascuna di esse e vedremo di effettuare una comparazione, al fine di consigliare la scelta migliore dei mozzi in base alle esigenze di ciascun ciclista.

Anatomia di un mozzo

fonte:melodywheels.com

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Un mozzo è l’insieme di un corpo esterno, formato da una parte cilindrica e da due facce forate (denominate flange del mozzo), che permettono l’inserimento dei raggi e l’alloggiamento delle loro teste, al fine di realizzare la ruota. All’interno del corpo esterno troviamo un perno filettato (altresì chiamato asse del mozzo). Il perno è l’elemento fisso, che solitamente si monta sul telaio della bicicletta alloggiandolo nei forcellini e bloccandolo con gli sganci rapidi (o con il perno passante nelle soluzioni più evolute), mentre il corpo esterno è la parte rotante, che trasmette il moto all’intera ruota.
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La rotazione del corpo esterna rispetto al perno è garantita dalla presenza di elementi di rotazione inseriti in apposite cave ricavate all’interno del corpo stesso e mantenuti in posizione da fermi avvitati sul perno. E’ proprio la scelta del tipo di elemento rotazionale a differenziare i mozzi tra loro ed è su questa analisi che si basa il nostro articolo. Mozzi_4 I corpi mozzo possono essere in alluminio o in acciaio (quest’ultimo su modelli di una certa età o di bassa gamma) oppure in titanio o fibra di carbonio per le soluzioni più avanzate.

Sui mozzi posteriori è inserito il corpetto della ruota libera, sul quale verrà calettata la cassetta pignoni, permettendo così la selezione dei rapporti e la trasmissione della pedalata.
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Inoltre i mozzi per freni a disco hanno la possibilità di installare il rotore sul lato sinistro. In base alla tecnologia utilizzata, il fissaggio può essere definito 6H (che deriva dall’inglese six holes, ovvero sei fori), dove si utilizzano appunto sei viti oppure Centerlock, una soluzione proposta da Shimano che mutua la medesima tecnologia di fissaggio della cassetta, con una ghiera che va in battuta e mantiene in posizione il disco.
Ora che abbiamo capito com’è fatto un mozzo, possiamo approfodire il discorso relativo all’elemento di rotazione interno, studiando le due tecnologie più utilizzate: i coni e sfere o i cuscinetti industriali sigillati.

Mozzi a coni e sfere

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Si tratta della tipologia di mozzi più semplice ma questo non significa sia da relegare nelle bici da supermercato. Infatti la casa giapponese Shimano utilizza esclusivamente questo standard per i suoi mozzi, anche per quelli top di gamma come XTR o DuraAce. All’interno del corpo del mozzo sono ricavate due cave, denominate piste di scorrimento, nelle quali vengono alloggiate le sfere. Queste sfere sono mantenute in posizione attraverso dei coni, speciali componenti di forma svasata che vanno avvitati sul perno e mandati in battuta contro la flangia del mozzo, fino a eliminare i giochi ma senza creare attriti. Una volta posizionati i coni, questi vengono mantenuti in battuta grazie a un controdado che ne impedisce lo sbloccaggio accidentale.
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Per aiutarvi a capire meglio questa tecnologia utilizziamo questo esplodo di montaggio: come vedete i coni vanno a serrarsi sulla parte frontale della flangia del mozzo, mantenendo in posizione le sfere, permettendo loro di ruotare senza che il perno abbia giochi trasversali, altrimenti la ruota girerebbe fuori centro e ci farebbe sbandare.

Questo sistema comporta dei vantaggi:
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* Sopportazione dei carichi non perpendicolari al terreno: gli elementi di rotazione all’interno dei mozzi devono sopportare diverse tipologie di carichi. Vi sono quelli perpendicolari al suolo, che agiscono quando la ruota è perfettamente dritta e poi vi sono quelli che sviluppano angoli differenti con il terreno (ad esempio quando si curva o si sterza). Gli elementi di rotazione oppongono una forza contraria a quella agente sul mozzo, al fine di annullarla, ed è appunto questo tipo di reazione che differenzia il lavoro dei mozzi. Quando la ruota è dritta, la direttrice della forza resistente ha la medesima inclinazione (quindi 90° rispetto al terreno) sia se l’elemento di rotazione è un cuscinetto sigillato sia che si tratti di sfere. Quando invece la forza non è perpendicolare al terreno, la direttrice resistente dei cuscinetti industriali rimane perpendicolare mentre quella delle sfere segue la medesima inclinazione della forza agente. Viene da sé che quindi la forza inclinata agirà in maniera differente su un cuscinetto industriale (che offrirà meno resistenza) rispetto alle sfere, che dunque garantiscono una resistenza maggiore agli sforzi con ruota inclinata rispetto al terreno, diminuendo gli attriti, i surriscaldamenti e l’usura dei materiali, oltre a permettere una migliore scorrevolezza del mozzo in queste situazioni;
* Costo di manutenzione: il costo delle sfere è decisamente minore rispetto a quello dei cuscinetti industriali sigillati. Inoltre i coni a mozzi e sfere si possono revisionare completamente più volte prima di sostituire le sfere mentre i cuscinetti sigillati vanno sostituiti non appena lo scorrimento diventa difficoltoso;
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* Miglior regolazione dei giochi: il sistema a coni e sfere, se le piste di scorrimento e i coni sono ottenuti attraverso rettifica (discorso diverso per i mozzi di bassa gamma, ottenuti mediante stampaggio), offrono la possibilità di una regolazione molto fine dello scorrimento, quasi centesimale, fino al punto in cui i giochi sul perno spariscono senza che vi sia il minimo attrito. I mozzi a cuscinetti sigillati invece hanno battute definite e la regolazione non è così fine.
Nonostante sul piano dell’efficienza meccanica i mozzi a sfere offrano prestazioni migliori, c’è un punto debole di cui tenere conto:
Mozzi_10* Manutenzione meno intuitiva: come abbiamo spiegato nel tutorial dedicato, la revisione di un mozzo a coni e sfere è impegnativa, necessita di tempo e di una buona manualità, aggiungendo il fatto che le prime volte la regolazione della posizione dei coni può apparire difficoltosa (poi, una volta appresa la malizia, diviene semplice e automatica). I mozzi a cuscinetti sigillati, avendo battute definite, sono più facili da smontare. Inoltre i coni a mozzi e sfere andrebbero smontati e lubrificati a intervalli regolariper allungarne notevolmente la vita utile.

Mozzi con cuscinetti sigillati

fonte:forums.mtbr.com

fonte:forums.mtbr.com

Parliamo di mozzi che utilizzano come elementi rotazionali dei cuscinetti industriali sigillati. Si tratta di cuscinetti formati da una gabbia esterna e da una interna (denominate ralle), nel cui spazio vengono inserite delle sfere, immerse in un bagno di grasso lubrificante.


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Mozzi_12 La presenza delle sfere permette appunto alle due ralle di ruotare tra loro. Le sfere vengono mantenute in posizione da delle guarnizioni definite labbri di tenuta (solitamente installate su entrambe le facce del cuscinetto), che creano una barriera all’acqua e allo sporco, per questo i cuscinetti vengono definiti sigillati. Il cuscinetto sigillato viene calettato all’interno del corpo del mozzo, in sedi apposite e solitamente con una leggera interferenza, ovvero dove il diametro esterno del cuscinetto è più grande di quello della sede sul corpo mozzo (si tratta di centesimi di millimetro). Il cuscinetto viene inserito a pressione nel corpo del mozzo, creando così un corpo unico: quando la gabbia esterna del cuscinetto ruoterà, trasmetterà il moto anche al corpo del mozzo e dunque alla ruota. Il perno viene calettato all’interno del foro cilindrico del cuscinetto, completando il montaggio.

La differenza con i mozzi a coni e sfere è data dal fatto che il cuscinetto è un pezzo completo, che permette di trasmette il moto rotatorio riducendo gli attriti senza bisogno di alcuna regolazione se non il corretto montaggio all’interno delle sedi.

I mozzi a cuscinetto sigillato offrono i seguenti vantaggi:
* Regolazione più immediata: essendo, come dicevamo, il cuscinetto un corpo a sé, non c’è bisogno di regolare alcunché, poiché una volta inserito il cuscinetto nella sua sede avviene la rotazione della ruota;
* Semplicità di manutenzione: un mozzo a cuscinetti sigillati necessita di una manutenzione ridotta rispetto ai mozzi tradizionali (che andrebbero revisionati a intervalli regolari). Di solito si utilizza il cuscinetto fino alla fine della sua vita utile e poi lo si sostituisce. Qui però entra in gioco la tipologia di montaggio dei cuscinetti: essendo inseriti a pressione, per estrarre i vecchi e inserire i nuovi sono necessari degli strumenti ad hoc che hanno un costo a volte elevato, che è giustificato nel caso di un’officina meccanica ma che non lo è per un semplice appassionato, per cui alla fine dei conti i mozzi a coni e sfere risultano più pratici e con costi di manutenzione inferiori;

Al contempo incontriamo i seguenti svantaggi:
* Sopportazione dei carichi angolari: come abbiamo spiegato in precedenza, i cuscinetti sigillati offrono una minor resistenza ai carichi con angolo minore di 90° rispetto al terreno, ovvero quando la ruota è inclinata. Questo si traduce in maggior usura, minor scorrevolezza e aumento degli attriti interni, con conseguente usura;
* Costi di manutenzione: i cuscinetti industriali sigillati, parlando di quelli di qualità elevata, costano sicuramente di più di un pacco di sferette di ricambio;

Linee guida per scegliere il mozzo

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In questo caso non è idoneo dare un consiglio basandosi su un distinguo di discipline, bensì è conveniente suddividere le scelte in base alle proprie esigenze personali. Queste esigenze possono interessare trasversalmente chi usa la mtb, chi la bici da corsa o chi fa semplice cicloturismo domenicale.
Se il vostro obiettivo è montare un mozzo del quale volete dimenticarvi fino a che sia inutilizzabile, che non vada aperto e che non necessiti di manutenzione, allora potete utilizzate quelli a cuscinetti sigillati. Se invece siete alla ricerca della scorrevolezza migliore in ogni situazione, anche in curva o su tracciati che richiedano frequenti sterzate, se desiderate avere la possibilità di una regolazione fine con un costo di manutenzione molto basso e nel frattempo non vi spaventa il dover mettere mano al mozzo per ingrassarlo una volta ogni tanto, allora i coni e le sfere sono la scelta giusta per voi.

Ovviamente questo paragrafo è soltanto indicativo, poiché il consiglio più importante è sempre lo stesso: provate sulla vostra bici le diverse tecnologie che vi interessano (questo vale per qualsiasi aspetto della bicicletta e più ampiamente della vita) e valutate le sensazioni e poi decidete. Questo perché vale più un grammo di pratica di una tonnellata di teoria e le sensazioni sono estremamente personali. Quello che va bene per me, per un amico o per il vostro campione preferito non è detto che vada bene per voi!






11 Risposte a Mozzi a coni e sfere vs cuscinetti sigillati

  1. Fabio ha detto:

    Complimenti per l’articolo, dimostra competenza in meccanica! Veramente bello!

  2. velobicide ha detto:

    Al di là della completezza degli articoli sulla meccanica e componentistica (siete veramante bravi) mi domandavo: perché quando fate riferimento a soluzioni industriali o scelte industriali o tendenze o ecc..ecc.. vi riferite, quasi esclusivamente alla Shimano? la nostra gloriosa Campagnolo che fine ha fatto?
    Non dovremmo tentare con ogni mezzo ,lecito, di favorire le ormai poche aziende italiane?
    Quanto sopra senza polemica ma solo curiosità.
    ciao

    • Omar Gatti ha detto:

      Ciao,
      in realtà non c’è un riferimento obbligato a Shimano ma essendo noi un portale di cicloturismo e di ciclismo urbano, ci siamo per prima cosa focalizzati sugli equipaggiamenti più comuni su questo tipo di biciclette. Non è per fare un torto a Campagnolo, certo, ma se si dovessero prendere 10 bici a caso, il 90% monterebbe Shimano.
      Campagnolo è un marchio d’élite, che spesso si trova solo su bici da corsa di elevata qualità, che poco hanno in comune (per ora) con le bici da cicloturismo. Inoltre se si parla di mtb si può parlare di Shimano o Sram, poiché Campagnolo non produce nulla in questo settore.
      Ora che abbiamo quasi completato la visione del mondo del cicloturismo, passeremo in rassegna anche argomenti più incentrati sul mondo della bici da corsa dove Campagnolo è uno dei riferimenti.

      Buone pedalate e grazie per seguirci!

      Omar

  3. Alberto ha detto:

    Alla mia MTB nuova ho aperto il mozzo anteriore per metterci il grasso. Ci sono 7 sfere libere per ogni lato, però ho notato che c’è ne stanno 9 per lato.
    Dici di lasciare così come impostato dalla fabbrica o è meglio metterne 9?
    Invece il mozzo posteriore ha una gabbia per lato.

    PS: io non so se quando rispondi mi arriva un’email automatica, se non hai questa impostazione, per favore mandami la risposta anche alla mia email. Grazie.

    • Omar Gatti ha detto:

      Ciao Alberto,
      Se le sfere sono 7 per lato, direi di lasciare così. Infatti 9 sfere ci stanno quando però la pista non è occupata dal cono. Montando più piste non solo non sei sicuro di ottenere un vantaggio in scorrevolezza ma al contrario rischi di diminuire drasticamente il lavoro del mozzo.

      Buone pedalate!

      Omar

      • Alberto ha detto:

        Il fatto che ci siano 7 o 9 sfere, non capisco cosa c’entri il cono. Il cono dovrebbe entrare lo stesso essendoci dentro sfere tutte della stessa dimensione.
        O forse non ho capito io cos’è il cono? Spiegami, magari con foto.

  4. Kristian ha detto:

    MA è possibile sostituire cono e sfere con cuscinetti sigillati sullo stesso mozzo?
    Devo aggiustare una vecchia bici, e non sto trovando da nessuna parte un parapolvere per coprire le sfere al quale poi far andare in battuta il cono, perchè ho rotto il perno vecchio è non trovo più perni con già il cono con parapolvere (delle dimensioni che servono).
    Grazie per l’aiuto

  5. danilo raul ha detto:

    riguarda ai freni a disco,ho cambiato il disco ruota ant. da 160 shimano fraze race , quelli al top , eppure risultano ovalizzati , cioè difficile la centratura. Le pastiglie usate toccano , figuriamoci a pastiglie nuove. A qualcuno capita lo stesso ?

  6. danilo raul ha detto:

    devo sostituire cuscinetto del mozzo ruota , è possibile mettere quelli in ceramica ? serve a qualcosa oppure spendo soldi in più per nulla . le ruote sono 3 T carbon discus 35

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