Ruota, Cerchione e Mozzo: Componenti Essenziali e Loro Funzionamento

La ruota di un veicolo è un sistema complesso, composto da elementi che lavorano in sinergia per garantire la mobilità, la sicurezza e il comfort di guida. Tra questi, il cerchione e il mozzo rivestono ruoli fondamentali, ognuno con funzioni e caratteristiche specifiche. Comprendere la loro struttura, i materiali impiegati e i parametri tecnici è cruciale per una scelta consapevole e una manutenzione adeguata.

Il Mozzo: Fulcro della Rotazione e Connessione al Veicolo

Il mozzo è la parte centrale della ruota e funge da fulcro, permettendo la rotazione della ruota stessa e tenendo fermi i raggi. È l'elemento che, per mezzo dei cuscinetti, collega la ruota al veicolo, consentendo alle ruote di girare liberamente mentre sono connesse agli elementi immobili della sospensione. È il gruppo rotante che collega la ruota e l'asse ed è responsabile del carico tra il pneumatico e l'asse. Senza mozzi ruota, un veicolo non sarebbe in grado di funzionare correttamente.

Componenti e Materiali del Mozzo

Il mozzo è composto da diverse parti, essenziali per la sua funzionalità:

• Corpo centrale: La struttura principale del mozzo, realizzata in materiali resistenti come acciaio, titanio o ergal (alluminio aeronautico). Questi sono gli unici materiali sufficientemente solidi per le dimensioni e per il lavoro che deve svolgere l'asse.
• Flange: Sono le sezioni dove vengono inseriti i raggi. Una flangia di dimensioni standard ha un diametro di circa 5 centimetri, anche se sul mercato si trovano molte varianti. Ultimamente, i mozzi a flangia larga, utilizzati fino agli anni settanta, stanno riscoprendo popolarità.
• Cuscinetti: Integrati all'interno del mozzo, i cuscinetti permettono alla ruota di girare liberamente riducendo l'attrito. Sono componenti vitali che possono essere a sfere, a rulli dritti o a rulli temprati, a seconda delle esigenze di carico e resistenza. I cuscinetti a sfere, sebbene comuni, non sono solitamente utilizzati per i mozzi delle ruote a causa della loro minore resistenza rispetto ai cuscinetti a rulli.
• Asse: L'elemento su cui è montato il mozzo, consentendone la rotazione.
• Sistema di dado e controdado: Permette di regolare la distanza tra le due piste dei cuscinetti, gestendo il perfetto scorrimento delle sfere senza bloccarle.

Tipi di Mozzo

Esistono diversi tipi di mozzi in base al diametro, alla larghezza, al metodo di formatura e al materiale. I mozzi comuni sono spesso integrati, sebbene esistano anche mozzi divisi. Nella descrizione professionale, sono spesso suddivisi in tre parti:

• Cerchione: L'anello esterno del mozzo della ruota.
• Raggi: La parte con un corpo cilindrico o una rete al centro.
• Disco ruota (disco di installazione): La parte centrale del mozzo dove sono installate le viti di fissaggio.

Il Diametro del Mozzo e il Foro Centrale del Cerchio

Il diametro del mozzo corrisponde alla grandezza della flangia su cui è applicata la ruota. La dimensione del foro centrale (o foro di centraggio del cerchio, "center bore" o CB) è un parametro fondamentale da considerare al momento dell'acquisto di nuovi cerchi. Un foro di centraggio troppo piccolo può impedire il corretto montaggio. Se la flangia del mozzo ha un diametro maggiore rispetto a quello del foro centrale, il montaggio della ruota sarà impossibile. Ingrandire il foro presso un tornitore è sconsigliato, poiché ogni ingerenza nella struttura del bordo può influire negativamente sulla sicurezza di utilizzo e comportare la perdita della garanzia.

In presenza di un foro di dimensioni eccessive, alcuni automobilisti sperano che il serraggio delle viti sia sufficiente a risolvere il problema dell'incompatibilità. Questo è un errore grave, che può avere conseguenze tragiche. Le viti si limitano a garantire l’adesione del cerchio al mozzo, ma non sono in grado di trasferire le sollecitazioni e le vibrazioni prodotte durante la marcia a causa dei giochi tra ruota e mozzo. Il mancato adeguamento della ruota al mozzo causa la comparsa di vibrazioni così forti da rendere difficile il mantenimento del controllo del mezzo.

Anelli di Centraggio: La Soluzione all'Incompatibilità

Per ovviare all'incompatibilità tra il diametro del mozzo e il foro centrale della ruota, si utilizzano gli anelli di centraggio per i cerchi. La dimensione dell'anello è definita dai valori dei due diametri: quello più grande corrisponde al foro centrale del cerchio, mentre quello più piccolo si riferisce alla flangia di fissaggio del mozzo. Un esempio di misura è costituito da 73.1/57.1. L'uso dell'anello di centraggio fa sì che il cerchio sia montato in modo stabile e correttamente centrato, eliminando i giochi tra cerchio e mozzo. Le sollecitazioni e le vibrazioni sul volante vengono attutite con efficacia, migliorando il comfort e la sicurezza di guida.

Gli anelli di centraggio sono solitamente prodotti in plastica, ma esistono anche versioni in alluminio e altre leghe metalliche. Il materiale di realizzazione non è particolarmente significativo; l'importante è l'esattezza delle dimensioni, grazie alla quale il cerchio è posizionato stabilmente. Il compito degli anelli di centraggio consiste unicamente nel centrare il cerchio sul mozzo. Una volta ottenuto questo effetto, la stabilità del fissaggio sarà garantita dalle viti, mentre l'anello si limiterà a prevenire la comparsa delle vibrazioni, non trasferendo alcun carico.

Il Cerchione: Supporto dello Pneumatico e Elemento Estetico

Il cerchione, comunemente noto come cerchio, è il componente che monta e sostiene il pneumatico alla periferia della ruota e forma la ruota con i raggi. Può essere integrale, fissata in modo permanente o staccabile. I cerchi in alluminio non sono solo un'aggiunta estetica a un'auto, ma anche un elemento chiave che ne influenza le caratteristiche di guida.

Vantaggi dei Cerchi in Alluminio

I cerchi in lega, grazie alle moderne tecnologie di produzione, offrono eccezionale leggerezza, durata e un migliore raffreddamento dell'impianto frenante. Sono la soluzione ideale per gli automobilisti che apprezzano sia la guida dinamica che l'aspetto elegante del veicolo.

• Costruzione leggera: Uno dei maggiori vantaggi dei cerchi in alluminio è il loro peso ridotto rispetto ai cerchi in acciaio. L'utilizzo di leghe di alluminio leggere (alluminio con aggiunte di magnesio, silicio o titanio) consente una significativa riduzione del peso delle ruote. I cerchi in alluminio possono essere più sottili pur mantenendo un'elevata resistenza, a differenza dei cerchi in acciaio che richiedono pareti strutturali più spesse. Moderni metodi di produzione, come la fusione a bassa pressione, la fluoformatura e la forgiatura, consentono di ottenere cerchi ancora più leggeri e resistenti.
  • Accelerazione e dinamica del veicolo migliorate: Minore è la massa non sospesa (la massa delle ruote non supportata dalle sospensioni), più facilmente il veicolo guadagna velocità e minore è l'energia utilizzata dal motore per azionare le ruote. Questo è particolarmente importante nelle auto sportive e nelle auto elettriche, dove qualsiasi riduzione di massa migliora l'efficienza.
  • Spazi di frenata più brevi: Cerchi più leggeri significano meno inerzia, il che si traduce in una frenata più efficiente. Dischi e pastiglie dei freni si consumano più lentamente e la frenata diventa più precisa ed efficace.
  • Minor carico sulle sospensioni: Ridurre la massa non sospesa significa ridurre la forza applicata ai componenti delle sospensioni (bracci oscillanti, ammortizzatori e molle). Ciò consente al veicolo di assorbire meglio le asperità, migliorando il comfort di guida e prolungando la durata dei componenti delle sospensioni.
  • Risparmio di carburante: Il peso ridotto di un veicolo implica una minore energia necessaria per la propulsione. Ciò significa che il consumo di carburante può essere ridotto fino a diversi punti percentuali, soprattutto su percorsi più lunghi e con una guida dinamica. Nel caso delle auto elettriche, il peso ridotto si traduce in una maggiore autonomia con una singola carica.
  • Maneggevolezza e precisione di sterzata migliorate: I cerchi in alluminio, grazie alla loro leggerezza, migliorano l'equilibrio del veicolo e rendono lo sterzo più preciso. L'auto diventa più prevedibile in curva e più facile da manovrare, soprattutto alle alte velocità.
• Minor consumo di carburante: La riduzione della massa non sospesa significa minori consumi di carburante e maggiore autonomia nelle auto elettriche.
• Miglior raffreddamento dei freni: La struttura in alluminio e il design del cerchio aperto garantiscono una dissipazione del calore più efficace.
• Eccezionale resistenza alla corrosione: I rivestimenti protettivi proteggono da umidità, sale e danni meccanici.
• Migliore aerodinamica: La forma ottimizzata riduce la resistenza dell'aria e migliora la stabilità del veicolo.
• Design moderno: Un'ampia gamma di modelli, colori e finiture consente di abbinare i cerchi a qualsiasi stile.

Parametri Fondamentali del Cerchione

Al momento dell'acquisto dei cerchi, è fondamentale conoscere alcuni parametri per adeguare il modello scelto alla propria vettura. Le marcature di base sui cerchi includono: dimensione del cerchio, numero di fori per i bulloni, interasse dei bulloni di montaggio, larghezza del cerchio, ET e diametro del foro centrale. Tutte queste marcature si riferiscono alla geometria, o alle dimensioni, di un determinato cerchio.

• Dimensione del cerchio [A]: Si tratta del diametro dell'intero cerchio, espresso in pollici. Il produttore predetermina le possibili dimensioni del cerchio per un determinato veicolo. Questo è importante perché consente all'intera ruota di adattarsi al passaruota e influisce sulle dimensioni dell'impianto frenante. Un disco freno di grandi dimensioni con pinza multi-pistone richiede un cerchio in grado di ospitare l'intero sistema. È meglio utilizzare cerchi delle dimensioni specificate dal produttore. Qualsiasi modifica a una dimensione diversa da quella raccomandata deve essere preceduta da un'adeguata verifica, poiché potrebbe invalidare la garanzia.
• Larghezza del cerchio [B]: Misurata tra le superfici interne delle flange del cerchio ed espressa in pollici. Quando si scelgono gli pneumatici per un cerchio, è importante considerare questo parametro e le raccomandazioni del produttore dell'auto. La larghezza del cerchio influenza la capacità del cerchio di adattarsi al passaruota ed evitare di sfregarlo contro, ad esempio in curva. All'aumentare della larghezza, la ruota risulterà più sporgente, un aspetto importante da valutare poiché, in caso di valore troppo alto, potrebbe incidere negativamente sulla stabilità del veicolo.
• Interasse e numero dei bulloni (PCD) [C]: Questo parametro è sempre espresso nel formato axb [mm], dove "a" è il numero di fori di montaggio e "b" è l'interasse dei fori, ovvero il diametro del cerchio contenente i fori. Questi sono sempre uniformemente distanziati e allineati assialmente. Il numero di fori di montaggio deve corrispondere al numero di bulloni (prigionieri) presenti sul mozzo del veicolo. "PCD" deriva dall'inglese "pitch circle diameter" e indica il diametro delle ruote che unisce il centro dei fori di fissaggio.
• ET (Offset) [D]: Il parametro ET (dal tedesco "Einpress Tiefe") è anche noto come offset. È espresso in millimetri ed è strettamente correlato alla larghezza di un cerchio specifico. Descrive la distanza tra la superficie di montaggio e l'asse di simmetria del cerchio. L'ET è la distanza, in millimetri, presente tra l'asse di mezzeria del canale della ruota e la superficie in cui verrà appoggiato il cerchio. Per determinarlo, è sufficiente misurare la distanza tra un punto qualsiasi sulla superficie di montaggio all'interno del cerchio, direttamente adiacente al mozzo della ruota, e l'asse di simmetria del cerchio. La marcatura ET sui cerchi facilita la lettura rapida del valore di questo parametro. Il calcolo dell'ET è particolarmente importante se si desidera utilizzare cerchi con una larghezza diversa da quelli di fabbrica. La posizione del cerchio rispetto al veicolo non dipende solo dal valore ET; anche la larghezza è importante. Ad esempio, il bordo di un cerchio da 9,5" sporgerà di più dal centro del veicolo rispetto a un cerchio da 7,5", anche se i loro valori ET sono identici.
• Foro centrale del cerchio (CB) [E]: È una misura in millimetri e specifica il diametro del foro centrale del cerchio. Se l'auto ha un diametro del mozzo inferiore, è possibile utilizzare anelli di centraggio aggiuntivi. "CB" deriva dall'inglese "center bore" ed è il diametro del foro in cui verrà inserito il mozzo dell'autoveicolo.

Marcature sui Cerchi

Ogni modello di cerchio ha una propria marcatura, assegnata dal produttore. La si trova sul cerchio stesso, spesso in rilievo sul lato interno, ad esempio su uno dei raggi. Le marcature dei cerchi sono disponibili anche sulla scatola o sulla scheda tecnica del prodotto.

Un esempio di marcatura del cerchio potrebbe essere: 17x7.5J 5x112 ET38 66.5. Cosa impariamo da questa notazione?

• 17: diametro del cerchio espresso in pollici.
• 7.5: larghezza del cerchio espressa in pollici.
• J: profilo flangiato dedicato alle autovetture.
• 5x112: numero di fori per i bulloni (5) e interasse dei fori (112 mm).
• ET38: offset del cerchio dell'auto di 38 mm.
• 66,5: diametro del foro centrale espresso in mm.

Le marcature sui cerchi in acciaio, analogamente a quelli in alluminio, sono in rilievo e ogni produttore le posiziona in modo diverso, ma di solito si trovano sulla parte anteriore del cerchio. Queste marcature aiutano ad abbinare perfettamente il cerchio in acciaio alla propria auto.

Tipi Comuni di Cerchioni

Esistono principalmente due forme comuni di cerchioni:

• Cerchioni a gola profonda: Con una scanalatura pronunciata al centro.
• Cerchioni a fondo piatto: Con una superficie più uniforme.Oltre a questi, ci sono cerchioni sdoppiati, cerchioni semi-con scanalature profonde, cerchioni larghi con scanalature profonde, cerchioni larghi con fondo piatto e cerchioni con fondo completamente inclinato. I cerchioni sono utilizzati principalmente per auto e veicoli fuoristrada leggeri e presentano una flangia della spalla per posizionare il tallone del pneumatico. La spalla è solitamente leggermente inclinata al centro, e l'angolo di inclinazione è generalmente di 46 gradi. Il diametro massimo della parte inclinata è detto diametro di innesto del tallone del pneumatico e del cerchio.

Test di Durata dei Cerchi in Alluminio

Prima di essere immessa sul mercato, una ruota in alluminio deve superare una serie di rigorosi test di durata, conformi a standard internazionali come JWL, VIA, SAE e TÜV. I modelli premium sono spesso sottoposti a test interni ancora più rigorosi, a garanzia della loro elevata qualità e sicurezza. Rispetto alle ruote in acciaio, le ruote in alluminio sono caratterizzate da maggiore rigidità e resistenza alla deformazione, che si traducono in migliori caratteristiche di guida.

Principali Test di Durata

• Prova di carico statico: Verifica il carico massimo che un cerchio può sopportare sotto pressione verticale.
• Test di fatica: Verifica la resistenza del cerchio a carichi sostenuti. In condizioni simulate, il cerchio viene sottoposto a 100.000-1.000.000 di cicli di sollecitazione, che rappresentano il suo utilizzo a lungo termine. Questo include test radiali e torsionali, simulando la guida su terreni irregolari e curve dinamiche. I test di fatica simulano la guida per centinaia di migliaia di chilometri in un breve periodo di tempo, consentendo di effettuare test di durata accelerati.
• Test d'impatto: Simula l'impatto con un marciapiede o una buca. Un peso di 225-350 kg viene lasciato cadere sul cerchio da un'altezza di 230 mm, generando un'energia d'impatto di 5.000-7.500 J. Il cerchio non deve presentare crepe in punti critici o causare un'improvvisa perdita di pressione degli pneumatici.

Gli standard di prova sono progettati per garantire che la ruota possa resistere a condizioni estreme che raramente si verificano nella vita reale. I cerchi in alluminio di alta qualità e forgiati offrono le migliori prestazioni, caratterizzati da elevata rigidità e resistenza alle condizioni estreme. I modelli certificati da JWL, VIA, SAE o TÜV garantiscono la massima qualità e sicurezza.

Differenze e Interconnessioni tra Cerchione e Mozzo

Sebbene spesso si usino i termini "cerchione" e "mozzo" in modo intercambiabile, è importante sottolineare le loro funzioni distinte e complementari all'interno del sistema ruota.

Funzioni Specifiche

• Cerchione: La sua funzione principale è installare e sostenere il pneumatico alla periferia della ruota. È la parte esterna su cui si monta il battistrada.
• Mozzo: È la parte centrale che fa da fulcro alla ruota, permettendone la rotazione e connettendola all'asse del veicolo tramite i cuscinetti. È il "ponte" tra la ruota e il sistema di sospensione del veicolo.

Tipi e Materiali

• Cerchione: In base alle caratteristiche e ai requisiti dei diversi modelli, il processo di trattamento superficiale del cerchione adotta metodi diversi, che possono essere suddivisi approssimativamente in due tipi: vernice da forno e galvanica. I cerchioni sono utilizzati principalmente per auto e veicoli fuoriproda leggeri. L'aspetto delle ruote dei modelli ordinari è meno considerato; una buona dissipazione del calore è un requisito fondamentale. Il processo è fondamentalmente trattato con vernice da forno, cioè prima spruzzando e poi cottura elettrica. Il costo è relativamente economico e il colore è bello e dura a lungo.
• Mozzo: Stiamo parlando della parte centrale della ruota dell'auto, ovvero rimuovendo il pneumatico e la parte metallica al centro. Le auto di lega di alluminio generale sono comuni, ma esistono anche auto a basso profilo o classiche che utilizzano ruote in acciaio. I mozzi sono progettati per resistere a carichi pesanti e a condizioni difficili, come strade sconnesse o climi estremi.

Interazione e Dipendenza

Il mozzo e il cerchione sono interdipendenti. Il cerchione si fissa al mozzo tramite i bulloni di montaggio, e la corretta centratura del cerchione sul mozzo è essenziale per evitare vibrazioni e garantire la sicurezza di guida. La scelta di un cerchione con parametri compatibili con il mozzo del veicolo è quindi fondamentale.

Altre Considerazioni

• TPMS (Tyre Pressure Monitoring System): Indica il sistema di monitoraggio della pressione degli pneumatici. È un sensore elettronico che monitora costantemente la pressione dei pneumatici e avvisa il conducente in caso di anomalie.
• Pulizia dei cerchi in lega: Richiede prodotti specifici e un'attenzione particolare per non danneggiare le finiture.
• Lettura delle misure sugli pneumatici: Le marcature sugli pneumatici indicano dimensioni, tipo di costruzione, indice di carico e codice di velocità, informazioni essenziali per la sicurezza e le prestazioni.
• Catene da neve: La scelta delle catene da neve dipende dalle dimensioni degli pneumatici e dalle normative locali.

La conoscenza approfondita della ruota, del cerchione e del mozzo, insieme ai loro parametri e funzioni, è indispensabile per ogni automobilista, sia per la scelta di componenti nuovi che per la manutenzione del proprio veicolo, garantendo così prestazioni ottimali e massima sicurezza sulla strada.

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