Freni a Disco Idraulici Shimano: Caratteristiche e Manutenzione

Gli impianti freno a disco idraulici sono ormai sempre più comuni anche al di fuori dell’ambito di appartenenza più classico, le mtb. Si possono trovare infatti anche su gravel bike, ciclocross e sempre più spesso anche sulle bici da corsa.

Anatomia di un Impianto Frenante Idraulico Shimano

Un sistema frenante a disco idraulico Shimano si compone dei medesimi componenti di un freno tradizionale: leva, tubo e pinza del freno.

Leva del freno: detta anche pompante, è formata da un corpo in alluminio che contiene un serbatoio di raccolta dell’olio e da un cilindro, detto “master cylinder”. Azionando la leva del freno si farà scorrere il cilindro, che occuperà il volume del serbatoio, mandando così in pressione l’olio all’interno del tubo e permettendo ai pistoni di fuoriuscire, realizzando la frenata. Per le leve freno da corsa, i classici STI, il serbatoio dell’olio è inserito all’interno del corpo dove trova spazio anche il meccanismo per la gestione della cambiata.
Tubo idraulico: si tratta di una specifica guaina in kevlar, rivestita internamente in teflon, che ha lo scopo di resistere alla pressione dell’olio interno. Il tubo idraulico si fissa sulla leva del freno e sulla pinza con dei raccordi filettati che vanno a serrare un’ogiva, in modo da realizzare una tenuta. Il sistema di fissaggio può essere dritto (cioè con il tubo che s’innesta direttamente nel componente e viene serrato da un apposito dado) o a banjo (dove il terminale ha una forma particolare che si fissa lateralmente sulla pinza).

La Funzione dell’Olio in un Sistema Idraulico

L’olio per freni a disco idraulici è contenuto all’interno dei tubi oleodinamici che collegano il pompante (cioè la leva del freno) al corpo freno. Quando agiamo sulla leva, detta anche master cyclinder, l’olio trasferisce la forza impressa ai due pistoni, che mandano in battuta le pastiglie contro il rotore e consentono così di rallentare la corsa. Ciò è possibile grazie alle caratteristiche d’incomprimibiltà dell’olio, che trasmette la forza senza assorbirla.

Come abbiamo già spiegato, il funzionamento di un freno a disco ha come base l’attrito tra disco e pastiglia, che genera notevole calore che si tramette anche al sistema e dunque all’olio, che deve essere in grado di sopportare lo stress senza raggiungere il punto di ebollizione. La caratteristica regina di un fluido per freni idraulici è appunto la temperatura di ebollizione che per questo è stata oggetto di ampi studi, soprattutto nel campo automotive. Se il calore all’interno del sistema supera il punto di ebollizione (detto anche di bollore) del fluido, questi inizia a passare dallo stato liquido a quello gassoso, riempiendo il sistema di bolle d’aria che non trasmettono più la pressione esercitata dalla leva, facendo decadere completamente l’efficienza del sistema frenante (gli inglesi chiamano questa situazione “fluid fade”).

Esistono due principali tipi di olio utilizzati nei sistemi frenanti idraulici: DOT e olio minerale.

Olio DOT

Si tratta di un olio sintetico a base di glicole (tranne il DOT5, che è a base di silicone), lubrificanti, additivi e inibitori. La produzione e le caretteristiche del DOT sono normate dal dipartimento dei trasporti statunitense (Department of transportation, da qui il nome DOT) ed è una tecnologia di derivazione automotive, poiché è si tratta dell’olio per freni più utilizzato nel mondo delle auto e moto.

Vantaggi e Svantaggi dell'Olio DOT

Punto di ebollizione elevato: il fluido per freni DOT ha un elevato punto di ebollizione, che va dai 205°C del DOT3 ai 270°C del DOT5.1 e questo lo rende estremamente adatto agli usi gravosi, dove l’attrito sprigiona notevoli quantità di calore. Bisogna poi fare un distinguo, poiché l’olio DOT è igroscopico (ovvero assorbe l’umidità, aspetto che analizzeremo tra poco) e questa sua caratteristica fa abbassare il punto di ebollizione. Infatti la normativa sottolinea questo aspetto divendo i punti di ebollizione in “dry” (ovvero con olio “asciutto”, che non ha assorbito umidità) e “wet” (cioè con olio “bagnato”, che ha assorbito umidità). Per fare un esempio, il punto di ebollizione del DOT5.1 passa dai 270°C “dry” ai 190°C “wet”.
E’ normato: essendo regolato da una normativa imposta da un organo di controllo, i fluidi DOT di marche diverse presentano gli stessi procedimenti di raffinazione e le medesime caratteristiche.
E’ corrosivo: i fluidi DOT sono acidi, ovvero corrodono i metalli e le vernici. Per questo i sistemi freni che usano il DOT sono dotati di guarnizioni in gomma specifica, poiché la gomma naturale non resiste all’acidità.
E’ igroscopico: il fluido DOT tende ad assorbire l’umidità presente nell’aria, che penetra all’interno del sistema attraverso le tenute e le guarnizioni. L’assorbimento dell’umidità abbatte le performance del fluido, che andrebbe cambiato a intervalli regolari, soprattutto se si gira in ambienti molto umidi, con fango e pioggia.
Tende a degradare: poiché igroscopico, il DOT tende a degrarare nel tempo. E’ un problema per lo stoccaggio dei contenitori aperti, poiché una boccetta di DOT non più sigillata non si conserva per lungo tempo. La stessa problematica si ritrova su mtb che rimangono in cantina per parecchio tempo senza essere usate.

Le specifiche del punto di ebollizione dell'olio DOT sono riassunte nella seguente tabella:

Tipo di Olio DOT	Punto di Ebollizione "Dry"	Punto di Ebollizione "Wet"
DOT3	205°C	Non specificato
DOT5.1	270°C	190°C

Olio Minerale

Questo tipo di olio per freni è la scelta delle case costruttive Shimano, Magura e Tektro. Si tratta di un olio minerale (quindi non sintetico) ottenuto tramite raffinazioni particolari. Ogni casa ha il proprio olio brandizzato, con caratteristiche lievemente diverse che complicano la compatibilità tra i sistemi.

Vantaggi dell’Olio Minerale

E’ idrofobico: ovvero non assorbe l’umidità. Questo lo rende più stabile rispetto al DOT e il punto di ebollizione non cambia mai (per questo non esiste la differenza tra “dry” e “wet” tipica dei fluidi DOT). Il sistema frenante quindi non s’inquina e la performance rimane stabile nel tempo.
Non è corrosivo: l’olio minerale non è a base acida, per cui non è pericoloso per pelle e mucose e non corrode i metalli o la vernice del telaio.
Alto punto di ebollizione: la tecnologia produttiva delle case ha raggiunto livelli molto alti, che ha pareggiato i punti di ebollizione tipici del DOT.
E’ stabile nel tempo: anche se il contenitore viene aperto l’olio minerale non assorbe umidità e non degrada, per cui si può stoccare per più tempo. Consente anche di riprendere in mano la mtb dopo parecchio tempo e di ritrovare la potenza frenante di prima senza manutenzione. Infatti l’olio minerale viene usato per speciali mezzi motorizzati come i veicoli militari o le auto d’epoca, che rimangono ferme per mesi o anni e poi messe su strada per rare uscite.
Non è normato: ogni casa produttrice ha i propri standard di raffinazione e il proprio marchio, poiché non c’è una normativa che ne regola la produzione. Questo aspetto rende più difficile la compatibilità tra fluidi di case diverse. Ad esempio l’olio minerale per freni Shimano si chiama appunto “Shimano brake fluid”, poiché prodotto esclusivamente dalla casa giapponese, che ne controlla ogni passaggio e ne garantisce la qualità.

Compatibilità tra DOT e Olio Minerale

Come abbiamo visto non esiste un fluido migliore dell’altro, poiché hanno caratteristiche univoche. Partiamo con il dire che DOT e olio minerale non sono assolutamente compatibili, non si può passare da una tecnologia all’altra semplicemente eliminando il vecchio fluido e inserendo il nuovo. E’ il miglior modo per rovinare i freni e dover buttare via tutto. Non usate mai olio minerale su freni che usano il DOT o viceversa. L’unico modo per passare da un sistema all’altro è acquistare freni di una casa produttrice che usa la tecnologia che c’interessa. Ad esempio per passare ai freni a olio minerale Shimano ho dovuto acquistare una coppia di freni completi (leva, tubi, corpo freno, pastiglie) e sostituire i precedenti freni DOT della mia mtb.

Se invece volete un freno che sia sempre pronto all’uso, soprattutto se usate la bicicletta a lunghi intervalli e la lasciate in garage senza toccarla e non ve la sentite di effettuare manutenzioni regolari, allora l’olio minerale è la scelta giusta, soprattutto se combinato con il sistema Ice, per far lavorare il sistema a temperature più basse e quindi allungare la vita utile dei freni.

Installare un Impianto Freni Idraulici Shimano

In questo articolo vedremo come installare correttamente un impianto per freni a disco idraulici della casa giapponese Shimano.

Prima di iniziare, assicurati di avere a disposizione i seguenti strumenti:

Guanti in nitrile e occhiali: per proteggere le mucose dall’olio.

Step 1: Rilevare la misura del tubo

Fissate in modo provvisorio la leva freno e la pinza sulla bici, dopodiché fate correre il tubo da un’estremità all’altra, per rilevare l’esatta lunghezza. Segnate il punto di taglio con un pennarello. Rimuovete poi i componenti dalla bici, poiché è più comodo e sicuro installare l’impianto sul banco e non direttamente sulla bicicletta.

Step 2: Accorciare il tubo

Posizionate il tubo in piano sul banco di lavoro, dopodiché con la lama del taglierino eliminate la parte in eccedenza. L’importante è praticare un taglio netto e diritto, senza però schiacciare il rivestimento interno (per questo non si usa il classico tronchese).

Step 3: Inserire il dado e l’ogiva

Calzate su ogni estremità del tubo un dado di connessione e un’ogiva. La testa del dado deve posizionarsi a 11mm circa dall’estremità del tubo. Cospargete l’ogiva e il filetto del dado di grasso apposito.

Step 4: Inserire la spina

Prendete la spina in dotazione con il kit, inseritela nel tubo a mano e poi fatela penetrare completamente con il martello in gomma. In caso potete aiutarvi con una morsa, senza deformare il tubo. Vi ricordo che la spina si differenza a seconda degli impianti frenanti: è dorata per le bici da corsa e color argento per le mtb.

Step 5: Fissare i tubi

Inserite l’estremità del tubo all’interno del foro presente sulla pinza e avvitate a mano il dado. Dopodiché completate il serraggio usando la chiave metrica apposita (potrebbe essere necessaria parecchia forza). Ripetete la medesima operazione sulla leva.

Step 6: Inserire l’olio e fare lo spurgo

Installate il kit di spurgo e inserite l’olio minerale nel sistema e poi effettuate lo spurgo. Se state installando un impianto freni per mtb, seguite questa procedura; se state installando un impianto per bici da corsa, seguite questa.

Step 7: Installazione e pulizia

Una volta spurgato e sigillato l’impianto, potete procedere al montaggio sulla bici e alla successiva pulizia per rimuovere tracce di olio e grasso.

Svuotare, riempire e bloccare i pistoncini (Shimano flat mount strada)

Questa procedura è valida, come per tutte quelle viste fin qui, per qualunque pinza stradale flat mount di casa Shimano, indipendentemente dalla serie. Iniziamo, attrezzi necessari un giravite e una pinzetta. Le pastiglie Shimano (flat mount strada e alcune da Mtb) usano sistema di ritenuta con vite e coppiglia. Sfiliamo le pastiglie dall’alto, prestando attenzione al verso. Inserire blocco per i pistoncini.

Concludendo, abbiamo visto come collegare tra loro leva, tubo e pinza di un impianto freni a disco idraulico Shimano.

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