Cos’è la raggiatura.

Con raggiatura o imbastitura di una ruota si intende il montaggio di tutti i raggi su mozzo e cerchio; solo questo, perché centratura e campanatura sono operazioni successive.

I raggi non hanno il solo scopo di rendere mozzo e cerchio solidali, ma svolgono la fondamentale funzione di trasferire la potenza a terra e smorzare quello che da terra ci arriva, a causa di dossi, imperfezioni e buche.

L’ aspetto più importante della raggiatura è che le forze interessate lavorano tutte in senso opposto.

L’esempio classico è il tiro alla fune. Se i contendenti esercitano pari forza ma in senso contrario, la fune non si sposta. Con i raggi è lo stesso, bisogna montarli e regolarli in modo che esercitino forze in direzioni opposte senza che una prevalga sull’altra. I raggi devono sempre lavorare in armonia.

Numero dei raggi.

Il numero dei raggi è variabile e dipende dall’uso cui è destinata la ruota. Il principio di massima è che minore è il loro numero, più rigida (e leggera) sarà la ruota. Sembra un controsenso, perché in realtà un minor numero di raggi dovrebbe garantire (e la garantisce, in effetti) maggiore elasticità. Nella pratica è però il contrario, perché una minima raggiatura è adottata su cerchi da corsa ad alto profilo o da fuoristrada molto rigidi. Questo significa che se vi imbattete in una ruota a 18 raggi ad alto profilo, vi trovate al cospetto di una ruota che nel suo insieme è decisamente più rigida di una basso profilo da turismo a 36 raggi.

La rigidità del cerchio compensa l’elasticità della raggiatura, il tutto per inseguire un unico risultato che è il contenimento del peso. Meno raggi ci sono, più la ruota è leggera. E offre anche meno resistenza all’aria.

Parametri importantissimi per il ciclismo agonistico, meno per quello amatoriale, dove è preferibile sacrificare qualche grammo in favore di comodità e longevità della ruota.

Le forze che agiscono sui raggi.

Ho scritto sopra che i raggi sono sottoposti a forze contrarie. Sono forze comandate per trazione, con il tensionamento ottenuto avvitando i nippli e le indichiamo col termine tensione statica.

Non sono però le uniche forze in gioco.

Accanto a quella statica abbiamo infatti la tensione dinamica che, facilmente intuibile, entra in gioco con la ruota in movimento, sotto la spinta esercitata dalla pedalata e dal peso del ciclista.

La tensione dinamica lavora in sincrono con la compressione. L’insieme delle due forze è definito tensione radiale.

Semplificando: ruota in movimento, i raggi che in quel momento sono perpendicolari o quasi al terreno sono soggetti alla compressione dovuta al carico della forza esercitata dall’insieme ciclista/pedalata. Maggiori sono il peso del ciclista e la forza del rapporto usato (e quindi la spinta sui pedali) maggiore sarà la compressione. Nello stesso tempo i raggi speculari a quelli “a contatto” col suolo saranno sottoposti al (pari o quasi) tensionamento dinamico. Questa combinazione di forze fa si che la ruota non sia mai perfettamente tonda. Come estremizzato graficamente nel disegno in basso.

Tensione radiale sui raggi nel cerchio di una bicicletta da corsa

Una ruota giustamente tensionata non farà avvertire assolutamente l’effetto di schiacciamento al ciclista. Senza dimenticare che tra cerchio e strada c’è il copertoncino.

Inoltre il carico maggiore non è, come si potrebbe pensare, quello dei raggi in compressione bensì quello dei raggi in tensione.

Nella immagine in basso possiamo apprezzare i raggi che “lavorano” durante la pedalata, quelli che sono sottoposti a sforzo parziale e quelli che “riposano”. Se la tensionatura è sbagliata, a ogni rotazione i raggi mal tensionati potranno essere soggetti allo svitamento del nipplo.

Tensione radiale sul cerchio durante il movimento della bicicletta

Ma il lavoro di questi poveri raggi non è finito.

C’è il carico laterale, quello determinato a bici inclinata, con i raggi di sinistra sottoposti a stress maggiore se la bici è angolata da quel lato e viceversa.

C’è la compressione dovuta alla frenata.

C’è la torsione, dovuta anch’essa alla frenata, maggiore se il freno è a disco e quindi lavora al centro e non nella periferia della ruota. Torsione laterale sempre presente alla ruota posteriore, lato trasmissione, impressa dalla pedalata.

Pensate a un ciclista potente che pedala in salita con un rapporto duro, in piedi sui pedali ondeggiando la bici a destra e sinistra. Ne ammiriamo lo sforzo atletico; dovremmo ammirare pure i raggi, che in quel momento sono sottoposti a un insieme di forze di trazione, compressione, schiacciamento e torsione che ce li fanno guardare con affetto.

Nella immagine in basso la rappresentazione grafica delle forze applicate sulla ruota durante la pedalata:

a) Forza radiale.

b) Forza laterale.

c) Forza torsionale.

Le forze che agiscono sulla ruota durante la pedalata in bici da corsa e mountainbike

Anche qui se la ruota è giustamente tensionata, se cioè l’assemblatore è stato bravo a non portare la tensione oltre il punto di rottura (definito punto di snervamento) con l’ingresso in campo delle forze di cui parliamo, e non ha ceduto a una eccessiva morbidezza per privilegiare la comodità, la ruota girerà bene e il ciclista dovrà solo preoccuparsi di pedalare.

Una ruota assemblata alla corretta tensionatura non sarà soggetta a frequenti allentamenti dei raggi, perché nessun raggio entrerà in trazione (o compressione) eccessiva determinando un diminuzione della tensione sul raggio opposto, che è la principale causa dell’allentamento dei nippli. 

La tensionatura.

Tutto quello appena scritto ci porta naturalmente alla tensionatura della ruota.

Esistono strumenti appositi che la misurano, usando come parametro i kg esercitati in trazione statica: i tensiometri.

Il funzionamento è semplice. L’attrezzo blocca il raggio tra due riferimenti fissi alle estremità ed applica pressione al centro. La forza necessaria a flettere il raggio per una profondità definita ci rimanda i kg di pressione esercitata.

Funzione tensiometro per raggi dei cerchi ruote biciclette italiane

Utensili per officina bici: Tensiometro Park Tool

Grazie alla rete è facile reperire le tabelle di tensionamento, dove i costruttori indicano per quelle ruote o raggi qual’è il valore di tensione ottimale, anche in base al peso del ciclista. Le ruote moderne, soprattutto quelle da corsa, hanno raggiunto pesi, anzi, alleggerimenti tali che la valutazione della tensione non può essere empirica: l’attrezzo ci vuole.

La tensionatura inoltre deve essere anche parametrata alla resilienza del cerchio; la sua capacità di resistere alle forze esercitate. Ho scritto più di una volta che la ruota è armonia. Riuscire a combinare tutte queste forze per farle lavorare insieme senza che una annulli l’altra non può avere altra definizione. 

La tensionatura posteriore.

Come si può vedere nell’immagine in basso, i raggi seguono un angolo diverso per ruota anteriore e posteriore, perché il centro del mozzo, l’off-set affrontato nel precedente capitolo, è differente sulle due ruote.

Tensionatura raggi su cerchio ruota posterioreTensionatura del cerchio anteriore per ruote bicicletta da corsa italiana

Questo influenza la tensionatura, che è uguale sia a destra che a sinistra per la ruota anteriore classica, mentre è differente per la ruota posteriore e per l’anteriore se a disco, dove, ricordo, c’è un leggero sfasamento dell’off-set dovuto all’attacco del rotore.

Nella immagine in basso una indicazione della proporzione di tensionatura.

Differnza tensionatura dei raggi sulle ruote anteriori e posteriori di una bici con tradizione italiana

Tipi di raggiatura.

Esistono diversi schemi di raggiatura, ognuno con peculiarità che lo rendono adatto a un certo utilizzo.

Distinguiamo due modalità: raggiatura radiale e raggiatura tangenziale. Quest’ultima si divide in tante sottocategorie quanti sono gli incroci.

La raggiatura radiale è quella dove i raggi puntano dritti dal mozzo al cerchio, senza incontrarne altri, incrociarli diciamo, lungo il percorso.

Raggiatura radiale cerchio bici

Si usa solo per la ruota anteriore, perché al posteriore, almeno lato cassetta un minimo di incrocio è necessario. Ci sono ruote posteriore che usano il doppio sistema, da un lato radiale e dall’altro incrociata.

E’ un sistema con pro e contra. La ruota pesa meno perché i raggi sono corti, è molto rigida e gradevole esteticamente, che male non fa. Però la rigidità si paga in termini di robustezza, perché l’assorbimento delle asperità è quasi nullo e il cerchio si può deformare più facilmente. Molto limitata, se non del tutto assente, la resistenza alle torsioni, motivo per cui non si usa al posteriore e con freni a disco.

I mozzi per raggiatura radiale sono solitamente mozzi specifici. Questo perché la forza superiore che è esercitata sulla flangia vuole un dimensionamento adeguato. Poi certo, in tanti montano radialmente anche mozzi non specificatamente predisposti, ma il pericolo di rottura è concreto.

La raggiatura tangenziale è quella classica, dove i raggi sono disposti in modo, appunto, tangenziale rispetto alla flangia e si incrociano tra loro.

Raggiatura tangenziale cerchioni bicicletta

Il numero di raggi incrociati lungo il tragitto verso il cerchio determina il comportamento della ruota e codifica la denominazione del tipo di raggiatura tangenziale.

La definiamo incrociata in prima se incrocia un solo raggio, in seconda se sono due, in terza se sono tre, in quarta se sono quattro.

Più in dettaglio, in rosso il raggio campione e in blu i raggi incrociati lungo il cammino. Come potete vedere, l’ultimo raggio incrociato passa sempre sotto quello campione, che ho scelto in tutte le immagini con testa esterna alla flangia.

Incrocio in prima - Migliori ruote bicicletta italianaIncrocio in seconda - Migliori ruote bicicletta italianaIncrocio in terza - Migliori ruote bicicletta italianaIncrocio in quarta - Migliori ruote bicicletta italiana

La regola è che il raggio con testa esterna alla flangia incrocia l’ultimo raggio sempre sopra; con testa interna incrocia l’ultimo raggio sempre sotto. 

Maggiore il numero di incroci, maggiore la lunghezza del raggio. Maggiore però anche la robustezza della ruota, la sua elasticità, intesa come capacità di assorbire gli urti e la resistenza alla torsione.

Ed è anche più semplice la centratura. Lo dico sfatando una leggenda metropolitana che vorrebbe le ruote con pochi raggi più facili da centrare. Non è vero, perché in una ruota a 18 raggi ogni raggio agisce su una porzione maggiore di cerchio, quindi ogni suo minimo tensionamento si ripercuote lungo una linea maggiore.

Con 36 raggi, invece, ogni raggio agisce su una porzione minima, che ti consente regolazioni di fino potendo contare sul maggior numero di tensioni da applicare.

Ci sono dei limiti tecnici al numero di incroci.

Una ruota a 36 raggi può essere incrociata fino in quarta; una a 32 raggi fino in terza, perché se provassimo a raggiarla in quarta i raggi si sovrapporrebbero tra loro o entrerebbero in conflitto col mozzo; per lo stesso motivo una ruota a 28 raggi non può essere incrociata in terza e la si incrocia in seconda; una ruota a 24 raggi può essere incrociata in seconda o in prima; infine, al di sotto, si incrocia solo in prima o si ricorre alla raggiatura radiale. Anche perché un basso numero di raggi è riservato solo alle ruote anteriori.

La scelta del numero di incroci è determinata anche dal diametro della flangia. Come regola generale possiamo dire che la giusta inclinazione del raggio si ottiene quando non è coperto l’occhiello inferiore e il raggio forma un angolo di 90° con la linea virtuale che passa per l’asse.

L’immagine pubblicata sotto chiarisce meglio della mia spiegazione.

Angolo raggio asse - Tecnica bici e ruote angolo raggio asse 

Raggiatura simmetrica e asimmetrica

I raggi posti sullo stesso lato della flangia sono innestati in modo alternato e in direzione opposta.

In parole semplici, modo alternato significa che un raggio ha la testa interna alla flangia, quello successivo esterna e così via lungo tutta la circonferenza. Direzione opposta significa che un raggio viaggia verso il cerchio in senso orario, quello successivo in senso antiorario, e così via pure qui lungo tutta la circonferenza.

La raggiatura simmetrica significa che tutti i raggi con testa interna alla flangia, sia a destra che a sinistra, viaggiano nello stesso verso. In quella asimmetrica tutti i raggi che viaggiano nello stesso verso sono installati sulla flangia da un lato con la testa interna e dall’altro con la testa esterna.

Nella immagine in basso potete vedere come nella raggiatura simmetrica i raggi (che abbiamo detto hanno stesso orientamento) siano ambedue con ingresso esterno alla flangia.

In quella asimmetrica un raggio è interno alla flangia, quello speculare è esterno.

Tecnica cerchi e ruote biciclette | Incrocio simmetrico asimmetrico

La raggiatura simmetrica determina uguale comportamento della ruota durante l’applicazione della forza torsionale, sia a destra che a sinistra.

La raggiatura asimmetrica la si usa solo al posteriore, per meglio adattarsi a cerchi asimmetrici anch’essi, studiati per distribuire meglio le forze che arrivano dalla pedalata, ossia dal lato trasmissione.

In caso di raggiatura simmetrica i raggi con testa interna alla flangia viaggiano tutti in senso orario. Partendo dal lato destro della ruota il raggio avrà una compressione ottimale una volta in movimento e, come vedremo all’atto pratico, si rispetta la sequenza di montaggio.

Lo spessore dei raggi.

Una volta esistevano solo i raggi a sezione tonda, costante e in acciaio.

Il progresso ci ha portato i raggi a spessore differenziato, quelli piatti, quelli dritti, quelli in carbonio e i nippli al mozzo.

Lo standard più usato continua ad essere il raggio a sezione tonda di 2mm di spessore, in acciaio.

Poiché la zona centrale è quella meno soggetta a stress, diversamente dalla curvatura e dal punto di ingaggio col nipplo, per risparmiare qualche grammo alcuni produttori propongono raggi differenziati, ossia 2mm alle estremità e 1,8mm (anche 1,5mm) per quasi tutta la lunghezza. Il risparmio di peso, su una ruota a 32 raggi, è stato quantificato dai produttori in circa 30 grammi per ruota. Mai verificato di persona, comunque lo riporto.

Nell’immagine in basso alcuni tipi di raggio.

Partendo da sinistra, vediamo

a) Un raggio a sezione costante.

b) Un raggio double-butted, cioè a doppio spessore differenziato.

c) Un raggio triple-butted, cioè con tre sezioni di differente spessore.

d) Un raggio piatto.

Tipi di raggio per cerchi di ruote biciclette da corsa italian style 

L’occhiello per i raggi.

Può accadere che la testa del raggio abbia un leggero gioco sulla flangia oppure la diversità dei materiali, più tenero per il mozzo più duro per il raggio, determini col tempo l’anomala usura dell’occhiello.

Il sistema per ovviare a questo inconveniente è l’interposizione di una rondella apposita, in ottone, tra testa del raggio e flangia.

Rondella per raggi | Tipi di testa raggi cerchioni biciclette 

Tipi di nipplo.

I nippli, oltre che per la lunghezza come abbiamo visto nel precedente capitolo, si dividono anche per il tipo di testa.

Che può essere tonda, con intaglio per giravite piatto, adatto a quasi tutti i profili di cerchio.

Tipi di nipplo: testa tonda per cerchi ruote corsa

Oppure esagonale, particolarmente indicata per i cerchi a sezione a V stretta

Tipi di nipplo | Testa esagonale per cerchio ruota bdc