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Il cerchione (a volte detto anche solo cerchio) è l'elemento della ruota che collega lo pneumatico al veicolo.
Il cerchione può essere costruito in vari materiali:
I cerchi possono essere colorati mediante vari procedimenti di verniciatura (e successiva copertura con strato protettivo trasparente a effetto satinato opaco o a effetto lucido), diamantati (con successiva applicazione di strato protettivo trasparente tipicamente a effetto lucido) o sottoposti ad altri trattamenti di finitura. La verniciatura a polvere è quella impiegata a livello professionale (linea di verniciatura) svolta da imprese specializzate.
I cerchioni possono essere[1][2]:
La misura dell'offset è definita ET e interessa esclusivamente i cerchi per veicoli a quattro o più ruote.
Questa misura, che viene data in millimetri, definisce la distanza tra il piano centrale del cerchio ed il piano di fissaggio dello stesso; se il piano di fissaggio del cerchio è perfettamente al centro si ha quindi un ET=0, mentre se il piano di fissaggio è più spostato all'esterno si ha un ET positivo (generalmente definito da misure standard di 10 in 10), mentre se il piano di fissaggio è più spostato all'interno si ha un ET negativo. Pertanto, a parità di larghezza del cerchio, un ET minore rispetto a quello di partenza comporta un aumento della carreggiata del veicolo.
Un effetto del tutto simile, ma senza la sostituzione del cerchio, è quella d'interporre un distanziale (generalmente una piastra o vari spessori), in modo da ridurre l'offset totale del gruppo cerchio+distanziale di una misura pari proprio allo spessore del distanziale stesso.
La misura dell'offset viene decisa dal progettista del veicolo in base all'ingombro laterale del mozzo della ruota (e del freno ad esso collegato) e a considerazioni sulla dinamica delle sospensioni. Nella maggior parte dei casi si cerca di mantenere il punto di applicazione delle forze frenanti e motrici coincidente con la linea mediana del canale, forze che oltre dall'offset vengono influenzate dalla campanatura e dalla larghezza dello pneumatico; queste infatti influiscono sulla distribuzione della forza motrice e frenante dalla ruota al suolo, per annullare l'indesiderato momento (cioè la forza applicata al "braccio" pari all'ET) che tende a far ruotare il gruppo ruota intorno all'asse verticale generando reazioni allo sterzo note col nome di "torque steer". Queste ultime si amplificano maggiormente quanto più, in caso di sostituzione del cerchio originale, ci si discosta dall'ET previsto dal progettista.[3]
Il diametro del cerchio, per convenzione misurato in pollici, (esempio, 6J x 14 H S) determina le misure degli pneumatici che si possono abbinare. Entro il limite del diametro totale della ruota completa (cerchione + pneumatico), se si aumenta il diametro del cerchio si possono usare pneumatici con spalla minore, il che aumenta la rigidità dello pneumatico, migliora l'impronta a terra e riduce le torsioni dello pneumatico in curva, fattore importante e vantaggioso nell'uso su asfalto, ma deleteria nell'uso fuori strada.
Negli ultimi anni le case automobilistiche hanno montato (in primo equipaggiamento) cerchi di diametro superiore rispetto al passato per svariati motivi, tra cui soprattutto la necessità di adottare impianti frenanti maggiormente dimensionati. Questo a causa del generale aumento della massa dei veicoli dovuta al rispetto di norme di sicurezza sempre più stringenti.
Il canale del cerchio, viene definito da diverse misure (riportate in seguito), inoltre definisce la sede su cui viene montato lo pneumatico.
Questa misura viene riportata sulla parte periferica del cerchio (esempio, 5½ J x 14 H) e i dati variano a seconda dei cerchi e degli pneumatici che ospitano. Nell'esempio portato il cerchio ha un canale da 5,5 pollici, con un "profilo a J" (quindi si tratta di un cerchione automobilistico), con un diametro di 14 pollici e studiato per ospitare uno pneumatico di tipo tubeless (Hump alto).
La larghezza è una semplice misura espressa in pollici, fondamentale per definire il comportamento con uno determinato pneumatico.
Questo profilo si differenzia principalmente per i cerchi automobilistici da quelli motociclistici:
L'hump è la bombatura/gobba interna di rinforzo del canale che evita allo pneumatico di far collassare la spalla dentro al canale[4]
Profondità del canale, chiamata anche pozzo è la parte cava del fondo del cerchione, di cui il profilo di questa cava varia dal tipo di profilo del canale e in minima parte da produttore a produttore, serve per facilitare le operazioni di montaggio dello pneumatico, in quanto gli anelli anelastici presenti nel tallone dello pneumatico, inoltre, maggiore sarà la profondità del canale e maggiore sarà la quantità d'aria contenuta tra pneumatico e cerchio, richiedendo meno attenzioni per il controllo della pressione degli pneumatici.
PCD, sigla dell'inglese 'Pitch Circle Diameter, indica il numero e la distanza delle viti di fissaggio. Esempio:
7,5J x 18 –- ET 35 –- 5/100
Il 5 sta per il numero di fori, mentre la loro posizione espressa in millimetri è di 100 ed esprime il diametro di un cerchio immaginario che passa per il loro centro o volendo il doppio dell'interasse tra l'asse della vite e del cerchione.
Questo tipo di cerchioni è usato nelle competizioni automobilistiche di Formula 1 e sulle moto con forcellone monobraccio; con tale sistema si ha solo un grande bullone che tiene vincolata la ruota al mozzo, che a volte può essere accompagnato da una copiglia.
In Italia, a Catania, nel 2005 è stata inventata una ruota che è sprovvista dei bulloni di fissaggio, e che viene fissata al perno tramite un sistema a pistoni: inserendo la ruota su tale perno fuoriescono i pistoni dal perno i quali si vanno a incassare nel cerchione in apposite sedi, bloccando la ruota al perno. Per l'estrazione della ruota bisogna azionare un dispositivo che sblocca i pistoni del perno.[5]
Cerchione sprovvisto di mozzo, che si collega al mezzo tramite un cuscinetto di dimensioni molto elevate. Questo sistema è stato brevettato il 15 gennaio 1990 in Francia dall'imprenditore Dominique Mottas.[6]
Questo dato è evidentemente utile solo nei cerchioni a raggi: i nipple sono posti all'interno del cerchione (ruota esterna) e riescono, tramite regolazione esterna tiraraggi, a regolare la tensione del raggio. A partire dal 2000 sono apparsi i primi nipple posti nel mozzo e quindi nella parte centrale della ruota, ottenendo sia una riduzione dell'effetto delle masse rotanti, sia l'aumento della resistenza del raggio, che in questo caso non presenta la curvatura della testa.[7]
Generalmente all'interno del cerchione le teste dei raggi sono coperte da uno strato di gomma, per evitare di danneggiare la camera d'aria forandola con i terminali dei raggi eventualmente sporgenti.
Maggiore è il peso del cerchione e maggiore risulta la sua massa e il peso delle masse non sospese; aumentando tale peso, si aumenta l'inerzia delle sospensioni, le quali devono gestire pesi maggiori e sono per questo meno reattive, aumentando la difficoltà nel mantenere una tenuta ottimale.
Inoltre si aumenta l'inerzia rotazionale, la quale aumenta la resistenza della ruota a cambiare la sua direzione, con effetti sulla sterzata; nel caso di motocicli ciò porta anche a un aumento della stabilità ad alte velocità e con vento laterale.
Ogni cerchione ha una sede per la valvola pneumatica, a seconda del tipo di cerchio questa sede può essere più o meno grande, per i cerchi TT e che quindi richiedono una camera d'aria il foro può essere piccolo, mentre per i cerchi TL e quindi non richiedono camera d'aria il foro è più grande.
Inoltre tale sede nel caso di cerchi TL può essere occupata da una valvola metallica, di gomma, dritta piegata, lunga corta, ma anche da valvole a scomparsa, chiamate anche valvole invisibili, le quali trovano applicazione soprattutto sui cerchi in lega, in quanto non vanno a intaccare l'appariscenza del cerchione.
Nei cerchi motoristici possono essere presenti:
Il sensore di rilevazione pressione è un accessorio del cerchione sempre più diffuso.
I cerchioni devono seguire un iter di omologazione e test per essere approvati, test che dovrebbero garantire una sicurezza adatta per il tipo di applicazione.
Le prove da eseguire possono variare da nazione a nazione, sia per quanto riguarda i costruttori, che per i rivenditori di terze parti, compreso l'utilizzo e omologazione di misure originariamente non previste.
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