È difficile pensare a un organo meccanico più semplice e dal funzionamento più ovvio. Proprio sulle ruote si basa il funzionamento dei mezzi di trasporto terrestri, dai treni alle auto e alle biciclette. Le ruote a raggi in effetti sono nate proprio su queste ultime, dalle quali, mediante applicazione di un motore, sono direttamente derivate le moto.

Prima della comparsa delle ruote a razze in lega di alluminio la scena è stata per decenni dominata da quelle a raggi, che trovano tuttora ampia applicazione in diverse tipologie di modelli; le impiegano infatti le moto da cross, le enduro, molte custom e classic style bikes e svariate naked.

Vista esplosa di una ruota di una moto stradale giapponese degli anni Settanta. Si possono notare la disposizione dei raggi e i cuscinetti del mozzo, con relativo distanziale

Una ruota di questo tipo è costituita da un cerchio collegato al mozzo (nel quale è incorporato il freno, se è a tamburo) da una serie di raggi che lavorano solo a trazione. Del resto, non possono fare diversamente: i fili metallici sopportano molto bene i carichi di trazione ma non quelli di compressione, come chiunque può constatare.
In pratica è come se il mozzo fosse “sospeso” ed è ovvio che a lavorare sono solo i raggi superiori. Quelli posti al di sotto dell’asse di rotazione non trasmettono alcuno sforzo. Non si deve però pensare che la forza di trazione venga ripartita in maniera uniforme: la maggior parte del carico viene sopportata dai raggi disposti più in alto e una percentuale via via minore dagli altri, mano a mano che la loro disposizione “scende” verso il basso.

In pratica la situazione è analoga (specularmente!) a quella che si ha nei cuscinetti a rotolamento, nei quali i corpi volventi lavorano in compressione e il carico viene sopportato solo da quelli posti inferiormente all’asse di rotazione, con una distribuzione della pressione dall’andamento parabolico. La forza di compressione è massima per la sfera (o il rullo) posta più in basso e diminuisce per le altre, mano a mano che la loro posizione ci si avvicina all’orizzontale.

La ruota deve avere una considerevole rigidezza, deve poter trasmettere ingenti forze longitudinali (sia acceleranti che frenanti) ed essere anche in grado di sopportare notevoli sforzi trasversali. Queste esigenze vengono soddisfatte grazie alla disposizione dei raggi. Come chiunque può agevolmente notare, questi ultimi non sono disposti radialmente, rispetto al mozzo, ma tangenzialmente.

Osservando la ruota di lato, sono cioè inclinati alternativamente nei due sensi. Essi pertanto si incrociano e vanno quindi a fissarsi al cerchio, dotato di appositi fori (che in questo caso sono essi pure inclinati) per mezzo dei nippli. In tal modo, sempre lavorando in trazione, i raggi sono in grado di trasmettere le forze longitudinali. Per poter resistere agli sforzi trasversali la ruota deve avere inoltre una adeguata campanatura. In altre parole, in vista frontale (ovvero in sezione trasversale) i raggi non devono giacere sul piano mediano della ruota ma devono essere inclinati metà da una parte e metà dall’altra.

I nippli sono in pratica dadi di forma particolare che vengono inseriti nel cerchio dalla parte del canale (ossia esterna) e quindi vengono avvitati sulla estremità filettata dei raggi. Nella parte interna del cerchio vi è una serie di piccoli rigonfiamenti di forma grossomodo emisferica (delle “poppette”, come si dice in gergo) nei quali sono praticati, con la dovuta angolazione, i fori per i nippli, la cui testa non può fuoriuscire e rimane pertanto vincolata al cerchio stesso.

L’altra estremità dei raggi è letteralmente “agganciata” al mozzo (munito di apposite flange con fori nei quali vengono fatti passare i raggi all’atto del montaggio). L’estremità dei raggi è opportunamente curvata e munita di una testa (che non può passare nel foro). Questo sistema di fissaggio, da un lato al cerchio e dall’altro al mozzo, è molto pratico e in caso di necessità consente una rapida e agevole sostituzione dei raggi (o dell’intero cerchio).

La tensione dei raggi, alla quale è legata la stabilità della struttura (ovvero della ruota), viene quindi regolata per mezzo dei nippli.

Le due flange del mozzo sono opportunamente distanziate tra loro per poter disporre i raggi con una sensibile inclinazione rispetto al piano mediano della ruota. In altre parole, per impartire a quest’ultima la corretta campanatura.

Il centraggio delle ruote è un lavoro da specialisti. Qui vediamo il grande Rino Caracchi, recentemente scomparso, all’opera nell’officina della mitica scuderia NCR

In fase di assemblaggio è di importanza fondamentale impartire ai raggi la corretta tensione e provvedere a un accuratissimo centraggio della ruota. Si tratta di interventi critici, che spesso gli stessi meccanici affidano a specialisti del settore specifico.

Il cerchio è in lega di alluminio da lavorazione plastica e viene ottenuto per estrusione seguita da avvolgimento e da saldatura. Fino a poco tempo fa avevano una certa diffusione anche i cerchi in acciaio cromato, dal peso lievemente superiore, ma col passare degli anni il loro impiego è progressivamente diminuito. Vengono tuttora utilizzati ma assai meno, rispetto a una volta.

I raggi sono in acciaio ad alta resistenza. Particolare attenzione viene giustamente riservata ai due punti più critici ed è per questa ragione che di norma la filettatura viene ricavata per rullatura e il diametro dei raggi viene spesso aumentato in corrispondenza della estremità curva.
Quest’ultima in certi casi manca in quanto i raggi sono rettilinei per tutta la loro lunghezza. Ciò è vantaggioso ma rende necessario l’impiego di un mozzo con flange dalla geometria più complessa, rispetto allo schema usuale. Questa soluzione veniva impiegata dalla BMW già molti anni fa.

In quanto alla disposizione dei raggi e ai loro sistemi di fissaggio vi sono alcune variazioni sul “tema”. Le più interessanti consentono l’impiego di pneumatici tubeless e hanno oggi una apprezzabile diffusione.

I punti di forza delle ruote a raggi sono costituiti dalla facilità di riparazione, dal costo generalmente contenuto, dal peso ridotto e dalla robustezza abbinata a una elasticità particolarmente vantaggiosa per certi tipi di applicazione.