Il cerchione, a volte detto anche solo cerchio, è comunemente considerato l'elemento rigido della ruota che accoglie lo pneumatico. Nello specifico, però, il cerchio è la sola parte che collega lo pneumatico al disco, alle razze o ai raggi della ruota, che a loro volta sono collegati al mozzo-ruota o direttamente al mozzo dell'assale. Questa componente, spesso sottovalutata nella sua complessità tecnica, riveste un'importanza cruciale per la sicurezza, la dinamica del veicolo e la sua capacità di carico, specialmente in contesti gravosi come quelli dei veicoli equipaggiati con tre assi.
Funzione e Composizione del Cerchione
Il ruolo primario del cerchione è fornire una struttura robusta e precisa su cui lo pneumatico possa essere montato e mantenuto in posizione, garantendo la tenuta dell'aria e la corretta interazione con la strada. Esso funge da interfaccia fisica tra il sistema di sospensione e frenante (attraverso il mozzo) e la superficie stradale (attraverso lo pneumatico). La sua geometria è definita da una serie di parametri tecnici che ne determinano la compatibilità con un determinato veicolo e pneumatico, nonché le sue prestazioni.
Le dimensioni del cerchio sono riportate sulla parte periferica del cerchio stesso, con esempi come "5½ J x 14 H". Questi dati variano a seconda dei cerchi e degli pneumatici che ospitano. Il diametro del cerchio, convenzionalmente misurato in pollici, 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. Questo accorgimento 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 potenzialmente deleterio nell'uso fuoristrada, dove una maggiore flessibilità della spalla può essere desiderabile.
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, che richiedono spazi interni maggiori.
Parametri Tecnici Fondamentali: Offset, PCD e Larghezza
La comprensione dei parametri tecnici è fondamentale per scegliere il cerchione corretto, specialmente per configurazioni complesse come quelle a tre assi, che richiedono un'attenta gestione del peso e delle forze.
L'Offset (ET) e la sua Importanza Dinamica
La misura dell'offset è definita ET e interessa esclusivamente le ruote per autoveicoli. Questa misura, che viene data in millimetri, definisce la distanza di dissassamento tra il piano centrale del cerchio ed il piano di fissaggio del disco al mozzo. Se il piano di fissaggio del disco (o del cerchione, come considerato comunemente) 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). Al contrario, se il piano di fissaggio è più spostato all'interno, si ha un ET negativo.
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. Queste forze, 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".
Pitch Circle Diameter (PCD) e Sistema di Fissaggio
PCD è una sigla dell'inglese 'Pitch Circle Diameter' e indica il numero e la distanza delle viti o dei bulloni di fissaggio. Questo parametro è essenziale per garantire che il cerchione sia compatibile con il mozzo del veicolo. Ogni vettura ha una propria spaziatura caratteristica delle viti. Il foro di centraggio, inoltre, consente un centraggio preciso del cerchio sul mozzo della vettura, elemento cruciale per evitare vibrazioni e garantire una corretta distribuzione dei carichi.
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. Questo sistema innovativo mira a semplificare il montaggio e potenzialmente migliorare la sicurezza.
Larghezza del Cerchione e Interazione con lo Pneumatico
La larghezza del cerchione è un altro dato fondamentale. In ambito automobilistico, con una larghezza del cerchione e del battistrada uguali, si ha il miglior comportamento dello pneumatico e le sue spalle/fianchi sono dritti/e. Nel caso di un cerchione più stretto dei fianchi dello pneumatico, quest'ultimo tende a "bombarsi", offrendo un'impronta a terra minore, con maggiore deriva in curva (es: sottosterzo), in modo del tutto analogo alla presenza di pneumatici troppo gonfi. Questo scenario è considerato maggiormente nei casi di veicoli fuoristrada, dove una certa flessibilità può essere utile.
In ambito motociclistico, la larghezza ottimale del cerchione è più flessibile e varia a seconda del tipo di stile di guida. Si ritiene corretto adoperare larghezze superiori a battistrada più larghi, ma nel dimensionamento dei componenti occorre considerare anche l'altezza della spalla e l'uso del mezzo. Infatti, ad altezze maggiori della spalla o a una maggiore richiesta della capacità d'inclinazione, si adoperano canali più stretti, in modo da poter avere un profilo più arrotondato possibile. Tuttavia, se si esagera, si rischia di avere una ridotta impronta a terra.
Materiali e Finiture dei Cerchi
I cerchi possono essere realizzati in diversi materiali, ognuno con le proprie caratteristiche in termini di peso, resistenza, costo e estetica.
Cerchi in Acciaio
Le ruote in acciaio si caratterizzano soprattutto per il prezzo favorevole e la durata. Una serie di cerchi originali di questo genere può essere diverse volte più economica rispetto a una serie in lega. La rigenerazione dei cerchi in acciaio danneggiati comporta costi inferiori per gli automobilisti. Un altro vantaggio di questa variante è la maggiore resistenza ai carichi statici e dinamici, un aspetto fondamentale per veicoli pesanti e configurazioni multi-asse. Nella scelta dei cerchi in acciaio è necessario prestare particolare attenzione ad alcuni parametri essenziali che consentono al modello di adattarsi perfettamente alla nostra auto.
Cerchi in Lega Leggera e Altre Finiture
I cerchi in lega leggera (spesso di alluminio o leghe con magnesio) sono generalmente più leggeri rispetto a quelli in acciaio, il che può migliorare le prestazioni, ridurre le masse non sospese e contribuire al risparmio di carburante. Possono essere colorati mediante vari procedimenti di verniciatura (e successiva copertura con strato protettivo trasparente a effetto satinato opaco o a effetto lucido) o diamantati (con successiva applicazione di strato protettivo trasparente tipicamente a effetto lucido), o sottoposti ad altri trattamenti di finitura per migliorarne l'estetica e la resistenza alla corrosione.
Nel contesto del karting, ad esempio, si trovano cerchi in leghe leggere, inclusi quelli in magnesio, come il "Cerchio Anteriore Magnesio 130mm Top-Kart RACE!!" e il "Cerchio Posteriore Magnesio 210mm Top-Kart RACE!!", progettati per offrire leggerezza e rigidità ottimali per le competizioni.
Il Contesto dei Tre Assi: Veicoli Pesanti e Rimorchi
Il termine "tre assi" si riferisce tipicamente a veicoli commerciali, camion, trattori stradali o semirimorchi che dispongono di tre assi portanti. Queste configurazioni sono utilizzate per trasportare carichi pesanti e richiedono componenti ruota estremamente robusti e affidabili.
Requisiti Specifici per Veicoli Multi-Asse
I cerchi per veicoli a tre assi devono sopportare carichi statici e dinamici notevolmente superiori rispetto a quelli utilizzati su autovetture. La loro progettazione tiene conto di:
- Capacità di Carico Elevata: I cerchi devono essere dimensionati per resistere alle sollecitazioni imposte da tonnellate di peso distribuite su più assi. I cerchi in acciaio, grazie alla loro intrinseca robustezza e al costo inferiore, sono spesso la scelta privilegiata per queste applicazioni, anche per la loro maggiore resistenza ai carichi statici e dinamici.
- Durabilità e Resistenza: In particolare durante l'uso su lunghe distanze o in condizioni stradali difficili, la durabilità dei cerchi è fondamentale per garantire la continuità operativa e la sicurezza. La rigenerazione dei cerchi in acciaio danneggiati comporta costi inferiori, rappresentando un vantaggio economico significativo.
- Compatibilità con Pneumatici Specifici: La larghezza e il diametro del cerchione devono essere perfettamente abbinati agli pneumatici adibiti al trasporto pesante, che a loro volta sono progettati per supportare carichi elevati e garantire stabilità.
- Gestione del Peso Totale: La configurazione a tre assi è spesso una soluzione adottata per superare limiti di peso imposti dalla legge, distribuendo il carico su più punti di appoggio. La corretta scelta dei cerchi contribuisce a ottimizzare questa distribuzione.
Esempi di veicoli che utilizzano configurazioni a tre assi, e per i quali i cerchi sono componenti critici, includono: trattori stradali con semirimorchio (es. "Motrice Volvo FH16 750 Euro 6 rimorchio biga Omar", "IVECO STRALIS 480 PORTACONTAINER + RIMORCHIO SCHMI"), veicoli da trasporto pesante con cassoni scarrabili o ribaltabili (es. "IVECO IVECO X-WAY AD260 SCARRABILE", "Iveco TRAKKER 3 assi ribaltabile"), e rimorchi specifici (es. "RIMORCHIO SCARRABILE, C.I.R 153 3 ASSI CON RUOTE GL").
Manutenzione e Cura dei Cerchioni
I cerchi sono componenti esposti a contaminazione da parte di agenti esterni come polvere dei freni, sporco stradale, sale e umidità. Pertanto, una pulizia e una manutenzione adeguate sono fondamentali per preservarne l'integrità, la funzionalità e l'estetica, prolungandone la vita utile.
Routine di Pulizia e Protezione
- Pulizia Regolare: È consigliabile lavare i cerchi ogni poche settimane per rimuovere accumuli dannosi.
- Scelta dei Detergenti: La scelta dei prodotti giusti è fondamentale per evitare danni ai materiali o ai rivestimenti protettivi.
- Tecnica di Lavaggio: Prima si sciacquano accuratamente i cerchi con acqua a pressione, quindi si applica il detergente specifico.
- Manutenzione Protettiva: Vale la pena proteggerli applicando speciali rivestimenti protettivi, come la cera per cerchi o il rivestimento ceramico, che creano una barriera contro lo sporco e gli agenti corrosivi.
- Protezione contro il Sale Stradale e la Corrosione: Durante l'inverno, lavare regolarmente i cerchi per proteggerli dagli effetti nocivi di varie sostanze chimiche utilizzate per il disgelo.
Pulizia e manutenzione dei cerchi in lega
La corretta scelta, installazione e manutenzione dei cerchi, specialmente in configurazioni complesse come quelle a tre assi, è un pilastro per garantire la sicurezza, l'efficienza e la longevità del veicolo. Che si tratti di un rimorchio agricolo, di un semirimorchio porta container o di un veicolo industriale, il cerchione rimane un componente critico che non va trascurato.