I CAMBI INTERNI AL MOZZO

 

Il cambio interno al mozzo funziona grazie a un meccanismo epicicloidale che consente al guscio esterno del mozzo medesimo (sul quale sono inseriti i raggi) di girare a una velocità diversa, a seconda del rapporto inserito, da quella alla quale gira il pignone.
All’interno di un mozzo con cambio interno il movimento viene trasmesso al pignone detto solare (verde nella figura) che fa ruotare i satelliti (blu), che a loro volta fanno girare la corona (rossa), sulla quale è inserita la ruota.
Il cambio interno al mozzo rende anche possibile la realizzazione di un sogno di molti ciclisti: quello di avere una regolazione CONTINUA del rapporto utilizzato.

 

Il mozzo Nuvinci è per ora l’unico sistema CVT (continuosly variable transmission) in grado di soddisfare questa esigenza: permette di cambiare il rapporto in maniera continua, adattandolo esattamente alle condizioni del momento. In questo modo il rapporto non risulta mai troppo morbido o troppo duro e non ci sono mai step troppo bruschi nella variazione dello sviluppo metrico.
Questo mozzo funziona grazie a delle sferette che trasmettono il movimento dal disco di entrata, sul quale è innestato il pignone, al disco di uscita, dove sono montati i raggi. Agendo sulla leva del cambio si varia l’angolo di inclinazione dell’asse di rotazione delle sferette consentendo una variazione continua del rapporto.
Quello che segue è un video dimostrativo della Fallbrook Technologies, la ditta costruttrice, che ne spiega il funzionamento molto meglio di qualsiasi descrizione a parole.

 

VANTAGGI DEI CAMBI AL MOZZO

Minor bisogno di manutenzione.

Dividiamo la trasmissione di una bicicletta in due parti principali: la prima è formata dal mozzo con cambio interno, la seconda da catena, guarnitura e pignone. Il mozzo, ben sigillato contro acqua e polvere, contiene il cambio vero e proprio. La funzione isolante è soddisfatta da un più o meno accurato assemblaggio e dal guscio del mozzo. La seconda porzione del sistema di trasmissione può essere incapsulata da un copricatena per essere protetta dallo sporco. Questa possibilità non è prevista per i cambi a deragliatore dato che è incompatibile con la linea di catena che cambia al variare del rapporto utilizzato. Per questo la frequenza di pulizia e lubrificazione della trasmissione è più bassa di quella necessaria per i cambi con deragliatore. Un altra ricaduta positiva di questo aspetto è l’impossibilità di sporcarsi i pantaloni, cosa molto apprezzata dai ciclisti urbani.

 

Minori spese di manutenzione ordinaria

conseguenti al fatto che si ha una linea di catena sempre diritta e che pignone e catena possono essere più grossi e resistenti di quelli adottati da biciclette con cambi esterni.
La catena può essere progettata pensando unicamente alla trasmissione della potenza e non alla capacità di flettersi necessaria per adattarla alla presenza del deragliatore. Le due carrucole che tengono il deragliatore in tensione costringono la catena a due curve molto strette che provocano un aumento di attrito inversamente proporzionale alla misura del pignone utilizzato. Il risultato è che una catena completamente coperta di una bicicletta con cambio interno al mozzo dura da 4 a 6 volte di più di una catena, spesso sporca e in disordine, che lavora con un cambio a deragliatore.

 

Ruota posteriore più robusta e durevole.

Un cambio interno al mozzo permette l’adozione di un solo pignone. Questo ha come conseguenza la possibilità di spostare la flangia del mozzo più esternamente, permettendo un tensionamento più simmetrico, omogeneo e serrato dei raggi sul lato destro e sinistro. Questo si traduce in una vita più lunga della ruota.

 

Minore fragilità e rischio di rotture

Questa è la conseguenza del minor numero di componenti e della loro maggiore semplicità: guarnitura singola, pignone singolo, catena più corta, assenza di deragliatore anteriore e posteriore, assenza di tensionatore, della leva e del cavo cambio anteriore. Quello che non c’è non può rompersi!
Questo comporta anche meno rischi di rottura nelle cadute laterali, data l’assenza del deragliatore posteriore.

 

Gestione del cambio più semplice

Si può utilizzare con una sola leva cambio, grazie all’alto numero di rapporti presente in molti mozzi.
Non ci sono i “doppioni” o gli “incroci” di catena poco efficienti che diminuiscono l’effettivo numero di rapporti a disposizione.
E’ possibile cambiare stando fermi.
Con alcuni modelli (Sram i-Motion, Shimano Nexus Inter 8/Alfine e Rohloff Speedhub) è possibile cambiare sotto sforzo.
Costanza nella differenza di sviluppo metrico tra i diversi rapporti in linea (non in tutti i modelli: Roholoff e Sram i-Motion in questo senso sono i cambi più “costanti”). Questo rende più facile trovare il rapporto adatto in ogni situazione.
Minore sforzo necessario per eseguire le cambiate (Shimano Nexus Inter 8/Alfine). Questo si rivela interessante quando la pioggia riduce la possibilità di presa sui cambi Gripshift.
L’assenza di deragliatore rende impossibili sbalzi di tensione della catena che possono farla cadere, specialmente su fondi stradali accidentati.

 

Possibilità di associare un freno a pedale

Questo consente di eliminare anche una leva e un cavo freno, riducendo la necessità di manutenzione davvero al minimo, requisito indispensabile per il pendolarismo urbano in ogni stagione.

 

Look più pulito e ordinato

I cambi al deragliatore sono i PC e quelli al mozzo i Mac del ciclismo!

 

 

SVANTAGGI

Range rapporti ridotto.

Un cambio a deragliatore arriva ad avere un range di rapporti pari al 550%. Questo significa che con una pedalata nel rapporto più lungo si percorre una distanza 5.5 volte maggiore che con il rapporto più corto. Un mozzo Shimano Inter 8 arriva a un range del 306%. Questo significa la necessità di portarsi dietro un pignone o una corona di riserva da utilizzare in zone molto montuose. L’unico cambio interno con un range rapporti equiparabile a quello di un cambio esterno è il Rolhoff (range del 526%), ma si tratta di un’alternativa molto costosa.
Oggi si può associare il cambio al mozzo nella ruota posteriore con un cambio a due velocità nel movimento centrale (Schlumpf innovation) che prevede un rapporto 1:1 a presa diretta e un altro che moltiplica oppure divide per 2.5 il numero di giri del pedale, quindi un cambio a due velocità con un range del 250%, più ampio delle guarniture triple tradizionali per cambi al deragliatore che arrivano a un range massimo del 200%. Si tratta di una soluzione più economica del Rolhoff ma che comporta maggiore dispersione nella trasmissione quando non lavora in presa diretta. La cambiata avviene con un colpo di tacco sulla pedivella, quindi senza bisogno di ricorrere a leva al manubrio e relativo cavo.

 

Differenziale di sviluppo metrico non sempre costante

Le differenze di sviluppo metrico (step) tra i diversi rapporti non sempre sono omogenee. In questi casi risulta più difficile trovare il rapporto adeguato alla situazione (Shimano Nexus/Alfine).

 

Trasmissione meno efficiente

Quantificabile in una dispersione di circa l’8% della forza applicata al pedale (ad esclusione del Rohloff, che perde solo il 3%, e dello Schlumpf che però si trova inserito sul movimento centrale e non sul mozzo posteriore), contro circa il 2% di un cambio esterno. Queste cifre sono valide per cambi nuovi e perfettamente funzionanti. Vista la maggiore esposizione a usura e sporcizia dei cambi esterni la differenza dovrebbe essere mediamente minore.
Ci sono tre punti di perdita di efficienza nella trasmissione in un cambio interno al mozzo:

1. Il gioco dell’ingranatura tra satellite e pignone solare e tra satellite e corona. Qui si perde circa il 4% della potenza trasmessa.
2. L’attrito interno ai cuscinetti dei satelliti
3. Per ultimo la perdita di efficienza legata alla presenza della catena, rilevante anche per i cambi a deragliatore

I rapporti disponibili nei diversi tipi di mozzo

Si tratta di un punto molto importante per chi pratica agonismo. Ma la perdita di efficienza legata a questi fattori è di molto inferiore a quella conseguente alla resistenza dell’aria che incontrano gli agonisti che corrono su bici da strada.

 

Rapporto qualità/prezzo

I cambi interni sono più pesanti e a parità di prestazioni costano di più dei cambi a deragliatore. Ad attenuare la differenza c’è comunque il fatto che un cambio al mozzo spesso sopravvive alla bici su cui è montato, per cui si può trasferire su di un mezzo nuovo.

 

Regolazione degli sviluppi metrici più grossolana

Una volta montato, il cambio è definito una volta per tutte, non si possono più modificare i singoli rapporti, ma solo variare il loro range complessivo adottando un pignone e/o una corona differenti. In tutti i tipi di mozzo c’è un rapporto minimo da rispettare tra corona e pignone utilizzati. Anche questo è un aspetto importante per chi pratica agonismo.

 

Manutenzione più difficile

Il meccanismo interno può essere di difficile comprensione. Ma normalmente non è necessario aprire il mozzo.
La rimozione della ruota posteriore è più difficile. Con l’i-Motion Sram questo compito è molto facilitato, ma il tensionamento della catena è ancora un problema.

 

Impossibilità di ottenere sviluppi metrici molto corti

Il rapporto tra corona e pignone non può scendere sotto un determinato valore, variabile a seconda del tipo di cambio utilizzato Questo è un problema se si fanno parecchie salite. L’unica eccezione è il Rolhoff.

 

CAMBI INTERNI: TABELLA COMPARATIVA
Di seguito le principali caratteristiche dei tipi di mozzo più comunemente utilizzati. In Italia solo Rolhoff e Shimano sono facilmente reperibili. Per quel che riguarda l’utilizzo Rolhoff è l’unico che si presta ad un utilizzo sportivo, Shimano e Nuvinci vanno benissimo per chi non ne vuole sapere di complicarsi la vita con i cambi, I-motion e Sturmey Archer si addicono a chi usa molto la bici per pendolarismo e/o viaggi, magari associati a uno Schlumpf per ampliare il range di rapporti.
Modello	N. rapporti	Range	Step min/max	Efficienza	Peso	Prezzo indicativo	Pro	Contro
Rolhoff	14	526%	13.8%	97%	da 1700 a 1825 gr	900/1000 €	durata affidabilità in tutte le condizioni efficienza	Rumoroso Qualche perdita d’olio
Schlumpf (cambio integrato sul movimento centrale)	2	250%	250%	93-95%	900 gr	453 € + IVA	Associato a un cambio al mozzo ne aumenta il range. cambiata con il piede	Differenziale di rapporto molto alto Associato a un cambio al mozzo riduce ulteriormente l’efficienza complessiva della trasmissione
Nuvinci	CVT	350%	no	n.d.	3.900 gr	280 €	cambio continuo. Non ci sono “salti” ma una variazione continua del rapporto	Peso. Altera molto il baricentro del mezzo. Efficienza non dichiarata, probabilmente bassa Talvolta (temperature molto alte?) slitta
Shimano Nexus Inter 8	8	307%	13.8/22.3%	92%	1750 gr	180 €	cambiate facili e morbide anche sotto sforzi massimali	differenziali tra gli sviluppi metrici dei diversi rapporti molto variabile si cambia un rapporto per volta montaggio e smontaggio impegnativi
SRAM i-Motion 9	9	340%	+/- 14/17% da 2 a 8 17% costante	92%	1960 gr	300 €	step regolari si saltano più rapporti con una cambiata	cambiate un po’ dure
Sturmey Archer XRF8	8	305%	12.9/28.1% da 2 a 7 12.9/13.4%	92%	1500 gr	170 €	step regolari Si adatta a forcellini di misure diverse: montaggio semplificato.	sconsigliato pedalare mentre si cambia

articolo trtto da: www.piedialcielo.altervista.org

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