Perché sostituire la cartuccia del freno quando le scanalature si consumano

Molti siti web raccomandano di sostituire le cartucce dei freni a cerchio (pastiglie) quando le scanalature su di esse si sono consumate. Perché questo sarebbe ragionevole, se non per i motivi ipotetici elencati di seguito? Sto cercando una prospettiva scientifica / ingegneristica, non storie personali su quando si sostituiscono i cuscinetti.

Capisco che una volta che la cartuccia si consuma nel suo supporto in metallo, le prestazioni di frenata sono scarse e il metallo consuma il cerchione. Il cerchio è molto più costoso, quindi la pastiglia del freno deve essere sostituita prima che il metallo colpisca il metallo. Ma le nuove pastiglie freno Shimano hanno uno spessore di 10 mm (ho appena misurato), di cui 6 mm al di fuori del supporto in metallo. Le scanalature sono inferiori a 2 mm. Perché non usare diciamo 3 dei 4 mm rimanenti dopo che le scanalature si sono consumate?

Capisco che le cartucce sono economiche, potrebbero anche cambiarle ogni settimana. Non sto cercando una spiegazione finanziaria o basata sulle preferenze, ma solo sulle prestazioni.

Un altro motivo per cambiare presto le cartucce potrebbe essere che le cartucce usurate sarebbero troppo lontane dal bordo. I freni dovrebbero essere spostati più vicino al cerchione, il che richiede un po 'di fatica. Con le nuove cartucce, i freni dovrebbero essere spostati di nuovo fuori. Alcune persone potrebbero preferire invece sostituire le cartucce.

È possibile che il materiale della cartuccia non sia uniforme, ad es. Gomma più morbida nella parte superiore, più dura nella parte inferiore. Quando la gomma morbida è consumata, la cartuccia inizia a consumare rapidamente il cerchio e offre una scarsa frenata. Non riesco a rilevare alcuna differenza di gomma tra le pastiglie dei freni Shimano. Produrre cartucce a 2 composti sarebbe più costoso della composizione uniforme. La gomma di una cartuccia è uniforme?

Trucioli di sabbia e metallo si attaccano a una pastiglia del freno, facendola consumare il cerchione. Ma questo sembra accadere fin dall'inizio, nessuna differenza se le scanalature ci sono o no. Presumibilmente la grana si attacca meglio in gomma più morbida, quindi se la gomma più morbida è in cima, allora i freni raccolgono più granulosità prima che le scanalature siano consumate rispetto a dopo.

Questa è una buona domanda La risposta breve è che il design delle pastiglie per freni a cerchio moderne è avido e cinico.

Questa è una pastiglia Mathauser, ed è rappresentativa di quante vecchie pastiglie freno erano, e alcune lo sono ancora.

Le differenze di design con i pad moderni sono evidenti. Ottieni un enorme blocco di gomma senza scanalature. Niente sul design del pad ti spinge a sostituirlo in qualsiasi momento prima che la parte metallica inizi a contattare il cerchione, un punto che la maggior parte dei ciclisti sarà in grado di vedere arrivare e tutti, tranne il meno attento, sentiranno parlare nel momento in cui inizia effettivamente a succedere , prima che venga fatto qualsiasi danno grave.

Pastiglie come queste sono economiche da produrre e durano molto, molto a lungo. Sono un pilota pesante, e ne ho una serie. Ho un NOS su una bici che ha un uso moderato in tutte le condizioni che ho avuto per 8 anni e che i cuscinetti sono circa 1/3 consumati. Ci sono alcuni argomenti teorici sul perché le scanalature potrebbero aiutare a frenare o prolungare la vita del cerchione, ma riesco a endo il freno bene e i miei cerchioni non vengono spazzati via. Molti milioni di pad di questo design hanno dato prestazioni assolutamente soddisfacenti.

Il motivo per cui il design delle pastiglie dei freni si è allontanato dall'essere economico, blocchi di gomma spessi è al 100% che non puoi fare altro che la quantità più banale di denaro per produrli e venderli. Durano troppo a lungo e sono troppo efficaci per quanto costano poco. Solo i ciclisti più accaniti diventano acquirenti abituali.

I moderni inserti a cartuccia sono delicati e pieni di scanalature di usura di dimensioni conservative perché creano una situazione in cui vengono venduti più cuscinetti. Non succede nulla se li indossi fino a quando non ti fermi prima di arrivare al supporto, almeno finché puoi essere disturbato a mantenere il freno regolato insieme all'usura delle pastiglie, e fai attenzione alle pastiglie usurate a strapiombo sulla pista del freno. La mescola non cambia, la geometria del freno non cambia sostanzialmente nella maggior parte dei casi e le scanalature non fanno nulla di importante in nessuna direzione in termini di potenza di frenatura o usura del cerchione.

Una domanda fondamentale sulle scanalature è se la loro presenza aiuta o impedisce al pad di eliminare acqua e detriti dal cerchione, aumentando potenzialmente la potenza di frenata anche se riducono intrinsecamente l'area di contatto. Personalmente penso che non lo facciano e poiché in effetti alimentano l'acqua nell'area di contatto del cuscinetto / cerchione, probabilmente sono un danno quando è bagnato, ma non ho dati. Credo che l'idea contraria sarebbe che quando la pastiglia tocca il bordo bagnato, il bordo principale ha il compito di asciugare il telo dall'acqua per ottenere più attrito tra la pastiglia e la pista del freno, e avere scanalature essenzialmente ti dà un altro vantaggio, liberare più rapidamente l'area dall'acqua dopo che il pad si è abbassato.

Ho controllato le pastiglie usurate che ho recentemente sostituito sulla mia bici. Il resto delle scanalature era pieno di detriti dall'usura del cuscinetto.

Pertanto, penso che le scanalature abbiano lo scopo di scaricare lo strato usurato del pad che viene rimosso durante l'azione di frenata, in modo che l'azione stessa possa essere più efficace.

Immagina cosa succede quando si frena: i cuscinetti spingono sul cerchione e, essendo il cerchione in metallo, non si usura molto contro la gomma. Pertanto la gomma deve indossare. I detriti verranno trasportati tra il cuscinetto e le superfici del cerchione, aggregandosi tra loro all'aumentare della distanza percorsa, agendo come rulli e diminuendo il coefficiente di attrito e quindi la potenza di frenatura.

Se hai delle scanalature nella superficie, i detriti possono essere catturati lì senza ridurre troppo l'efficacia della frenata.

La risposta di L. Dutch spiega alcune delle decisioni progettuali. Per quanto riguarda il motivo per cui tu e io dovremmo cambiare i nostri cuscinetti quando le scanalature si esauriscono, non vuoi davvero correre giù a nudo metallo sui cuscinetti. Quindi, quando sai che i tuoi pad sono piuttosto usurati ma non completamente nudi, è un buon momento per sostituirli.

Se hai mai tagliato un vecchio pad (abbastanza facile se è perito), è probabile che il metallo si attacchi più nella gomma di quanto sembri.