Il cerchione, a volte detto anche solo cerchio, è comunemente considerato l'elemento rigido della ruota che accoglie lo pneumatico. Nello specifico, però, il cerchio è la sola parte che collega lo pneumatico al disco, alle razze o ai raggi della ruota, che a loro volta sono collegati al mozzo-ruota o direttamente al mozzo dell'assale. Tuttavia, quando si parla ad esempio dei moderni «cerchi in lega», viene considerato tutto l'insieme, tranne lo pneumatico.
Materiali Il cerchione può essere costruito in vari materiali: Lega di alluminio, materiale usato per la leggerezza e la modellabilità, utilizzato per molte tipologie di veicolo, talmente diffuso che i cerchi fabbricati con questa lega sono denominati semplicemente "cerchi in lega" (sottinteso "leggera") Acciaio a basso tenore di carbonio, materiale usato in passato per i cerchioni, il mozzo e i raggi della bicicletta Acciaio a più alto tenore di carbonio, materiale usato nei cerchioni di fascia bassa degli autoveicoli, solitamente coperti con copricerchioni in plastica Acciaio legato, materiale usato principalmente per cerchi destinati a moto da fuoristrada, auto stradali o camion. Lega di ghisa, materiale di maggiore impiego per i cerchi stradali dei motoveicoli e delle automobili. Lega di magnesio, materiale usato per i cerchi motociclistici stradali, i quali permettono di ridurre il peso complessivo, ma risultano più costosi. Fibra di carbonio, materiale usato per alcuni veicoli da competizione.
I cerchi possono essere colorati mediante vari procedimenti di verniciatura (e successiva copertura con strato protettivo trasparente a effetto satinato opaco o a effetto lucido), diamantati (con successiva applicazione di strato protettivo trasparente tipicamente a effetto lucido) o sottoposti ad altri trattamenti di finitura. La verniciatura a polvere è quella impiegata a livello professionale (linea di verniciatura) svolta da imprese specializzate.
Tipologie I cerchioni possono essere strutturalmente di varie tipologie:
A disco
Tipico quello stampato in acciaio, sviluppato negli anni 1930 e 40, ma già presente anche prima, che è poi divenuto il tipo più usato dagli anni del boom automobilistico di massa, dal secondo dopoguerra, un po' in tutto il mondo.
A raggi
Il cerchione esterno è collegato al mozzo tramite i raggi, i quali variano per numero, spessore e incroci ("dritti", "primo incrocio", "secondo incrocio" o "terzo incrocio"), tali elementi lavorano per trazione.
A razze Questi cerchioni sono un elemento unico o scomponibile di metallo, con il cerchione esterno e il mozzo centrale in un unico elemento, questi elementi lavorano per compressione.
Caratteristiche
Offset (ET e distanziali)
La misura dell'offset è definita ET e interessa esclusivamente le ruote per autoveicoli. Questa misura, che viene data in millimetri, definisce la distanza di dissassamento tra il piano centrale del cerchio ed il piano di fissaggio del disco al mozzo; se il piano di fissaggio del disco (o del cerchione, come considerato comunemente) è perfettamente al centro, si ha quindi un ET = 0, mentre se il piano di fissaggio è più spostato all'esterno, si ha un ET positivo (generalmente definito da misure standard di 10 in 10), mentre se il piano di fissaggio è più spostato all'interno, si ha un ET negativo. Pertanto, a parità di larghezza del cerchio, un ET minore, rispetto a quello di partenza, comporta un aumento della carreggiata del veicolo.
Si può ottenere un risultato del tutto simile senza sostituire il cerchione, ed è sufficiente interporre un distanziale (generalmente una piastra o vari spessori), in modo da ridurre l'offset totale del gruppo cerchio+distanziale, di una misura pari proprio allo spessore del distanziale stesso.
La misura dell'offset viene decisa dal progettista del veicolo in base all'ingombro laterale del mozzo della ruota (e del freno ad esso collegato) e a considerazioni sulla dinamica delle sospensioni. Nella maggior parte dei casi, si cerca di mantenere il punto di applicazione delle forze frenanti e motrici coincidente con la linea mediana del canale, forze che oltre dall'offset vengono influenzate dalla campanatura e dalla larghezza dello pneumatico; queste infatti influiscono sulla distribuzione della forza motrice e frenante dalla ruota al suolo, per annullare l'indesiderato momento (cioè la forza applicata al "braccio" pari all'ET) che tende a far ruotare il gruppo ruota intorno all'asse verticale generando reazioni allo sterzo note col nome di "torque steer". Queste ultime si amplificano maggiormente quanto più, in caso di sostituzione del cerchio originale, ci si discosta dall'ET previsto dal progettista.
In Italia è vietato modificare la carreggiata del veicolo oltre determinati limiti, e quindi montare cerchioni o distanziali non omologati per il veicolo stesso.
Diametro Il diametro del cerchio, per convenzione misurato in pollici, (esempio, 6J x 14 H S) determina le misure degli pneumatici che si possono abbinare. Entro il limite del diametro totale della ruota completa (cerchione + pneumatico), se si aumenta il diametro del cerchio si possono usare pneumatici con spalla minore, il che aumenta la rigidità dello pneumatico, migliora l'impronta a terra e riduce le torsioni dello pneumatico in curva, fattore importante e vantaggioso nell'uso su asfalto, ma deleteria nell'uso fuori strada.Negli ultimi anni le case automobilistiche hanno montato (in primo equipaggiamento) cerchi di diametro superiore rispetto al passato per svariati motivi, tra cui soprattutto la necessità di adottare impianti frenanti maggiormente dimensionati. Questo a causa del generale aumento della massa dei veicoli dovuta al rispetto di norme di sicurezza sempre più stringenti.
Canale
Il canale del cerchio, viene definito da diverse misure (riportate in seguito), inoltre definisce la sede su cui viene montato lo pneumatico, detta anche “area di tallonamento”, per il tipo tubeless.
Questa misura viene riportata sulla parte periferica del cerchio (esempio, 5½ J x 14 H) e i dati variano a seconda dei cerchi e degli pneumatici che ospitano. Nell'esempio portato, il cerchio ha un canale da 5,5 pollici, con un "profilo a J" (quindi si tratta di un cerchione automobilistico), con un diametro di 14 pollici e studiato per ospitare uno pneumatico di tipo tubeless (Hump alto).
Larghezza La larghezza è una semplice misura espressa in pollici, fondamentale per definire il comportamento con uno determinato pneumatico.
In ambito automobilistico: Con una larghezza del cerchione e del battistrada uguali, si ha il miglior comportamento dello pneumatico e le sue spalle/fianchi sono dritte/i. Nel caso di cerchione più stretto dei fianchi, lo pneumatico tende a "bombarsi" e dare un'impronta a terra minore, con maggiore deriva in curva (es: sottosterzo), in modo del tutto analogo alla presenza di pneumatici troppo gonfi; ma è considerato maggiormente nei casi di veicoli fuoristrada. Nel caso opposto, con cerchione più largo, lo pneumatico tenderà ad avere una gola centrale, il che comporta sempre un'impronta a terra più piccola ma divisa in due, in modo del tutto analogo ad avere pneumatici sgonfi. In ambito motociclistico: Sulle moto la larghezza ottimale del cerchione è più flessibile e varia a seconda del tipo di stile di guida; si ritiene corretto adoperare larghezze superiori a battistrada più larghi, ma nel dimensionamento dei componenti occorre considerare anche l'altezza della spalla e l'uso del mezzo. Infatti ad altezze maggiori della spalla o a una maggiore richiesta della capacità d'inclinazione, si adoperano canali più stretti, in modo da poter avere un profilo più arrotondato possibile, mentre se si esagera si rischia d'avere una ridotta impronta a terra. In casi di richieste e/o condizioni opposte si ha un profilo poco arrotondato il che porta sì a un aumento dell'impronta a terra, ma anche a una riduzione della capacità d'inclinazione della moto.
Profilo canale Questo profilo si differenzia principalmente per i cerchi automobilistici da quelli motociclistici: J: "profilo a J" (per cerchi automobilistici) del bordo di attacco esterno del cerchio per lo pneumatico fino al bordo d'attacco interno del cerchio per lo pneumatico. B: Simile alla J, ma meno profondo. U: "profilo a U" (per cerchi motociclistici o ciclistici) del bordo di attacco esterno del cerchio per lo pneumatico fino al bordo d'attacco interno del cerchio per lo pneumatico, il che ne fa un profilo simmetrico idoneo in alcuni casi (devono essere cerchi studiati appositamente o essere del tipo a raggi) a consentire la rotazione del cerchio in entrambe le direzioni. H: "profilo a H" (per veicoli d'epoca), il profilo è molto simile al cerchio ad U, ma con ulteriori due protuberanze verso la parte interna.
Hump Lhump è la bombatura/gobba interna di rinforzo del canale che evita allo pneumatico di far collassare la spalla dentro al canale
H: Humb questo profilo H1 o H2 definisce l'Hump, ovvero il risalto (bombatura/curvatura) per tubeless, nel caso sia H o H1 si ha un solo risalto (solo da un lato), nel caso sia H2 si ha un doppio risalto (entrambi i lati) FH: o Flat Humb, si ha un risalto interno piatto, FH2 si ha un doppio risalto piatto EH2: Extended Hump (doppio risalto esteso) EH2+: Extended Hump plus (doppio risalto esteso per pneumatici Run Flat) CH: combination hump è simile all'H, ma la gobba/risalto interna è piatta
Profondità (pozzo) Profondità del canale, chiamata anche pozzo è la parte cava del fondo del cerchione, di cui il profilo di questa cava varia dal tipo di profilo del canale e in minima parte da produttore a produttore, serve per facilitare le operazioni di montaggio dello pneumatico, in quanto gli anelli anelastici presenti nel tallone dello pneumatico, inoltre, maggiore sarà la profondità del canale e maggiore sarà la quantità d'aria contenuta tra pneumatico e cerchio, richiedendo meno attenzioni per il controllo della pressione degli pneumatici.
S: Canale interno del cerchio profondo
PCD
PCD, sigla dell'inglese '''Pitch Circle Diameter, indica il numero e la distanza delle viti di fissaggio. Esempio:
7,5J x 18 –- ET 35 –- 5/100'Il 5 sta per il numero di fori, mentre la loro posizione espressa in millimetri è di 100 ed esprime il diametro di un cerchio immaginario che passa per il loro centro o volendo il doppio dell'interasse tra l'asse della vite e del cerchione.
Cerchione a un bullone (monodado) Questo tipo di cerchioni è usato nelle competizioni automobilistiche di Formula 1 e sulle moto con forcellone monobraccio; con tale sistema si ha solo un grande bullone che tiene vincolata la ruota al mozzo, che a volte può essere accompagnato da una copiglia.
Cerchione senza bulloni In Italia, a Catania, nel 2005 è stata inventata una ruota che è sprovvista dei bulloni di fissaggio, e che viene fissata al perno tramite un sistema a pistoni: inserendo la ruota su tale perno fuoriescono i pistoni dal perno i quali si vanno a incassare nel cerchione in apposite sedi, bloccando la ruota al perno. Per l'estrazione della ruota bisogna azionare un dispositivo che sblocca i pistoni del perno.
Cerchione senza mozzo Cerchione sprovvisto di mozzo, che si collega al mezzo tramite un cuscinetto di dimensioni molto elevate. Questo sistema è stato brevettato il 15 gennaio 1990 in Francia dall'imprenditore Dominique Mottas.Osmos Wheel - Galleria con diversi tipi di pneumatici
Nipple
Questo dato è evidentemente utile solo nei cerchioni a raggi: i nipple sono posti all'interno del cerchione (ruota esterna) e riescono, tramite regolazione esterna tiraraggi, a regolare la tensione del raggio. A partire dal 2000 sono apparsi i primi nipple posti nel mozzo e quindi nella parte centrale della ruota, ottenendo sia una riduzione dell'effetto delle masse rotanti, sia l'aumento della resistenza del raggio, che in questo caso non presenta la curvatura della testa.