Rueda de bicicleta
Una rueda de bicicleta es una rueda, más comúnmente una rueda de alambre, diseñada para una bicicleta. Un par a menudo se llama un juego de ruedas, especialmente en el contexto de "listo para usar" ruedas orientadas al rendimiento.
Las ruedas de las bicicletas suelen estar diseñadas para encajar en el cuadro y la horquilla a través de punteras y sujetar los neumáticos de las bicicletas.
Invención
La primera rueda que usó la tensión en radios de metal fue inventada por Sir George Cayley para lograr ligereza en su planeador de 1853.
Construcción
Las primeras ruedas de bicicleta siguieron las tradiciones de la construcción de carruajes: un cubo de madera, un eje de acero fijo (los rodamientos estaban ubicados en los extremos de la horquilla), radios de madera y una llanta de hierro ajustada por contracción. Una rueda moderna típica tiene un cubo de metal, radios de tensión de alambre y una llanta de fibra de carbono o metal que sostiene una llanta de goma neumática.
Centro
Un buje es la parte central de una rueda de bicicleta. Se compone de un eje, cojinetes y una carcasa de buje. La carcasa del buje suele tener dos pestañas de metal maquinado a las que se pueden unir los radios. Los casquillos del cubo pueden ser de una pieza con cartucho a presión o cojinetes libres o, en el caso de diseños más antiguos, las bridas pueden fijarse a un casquillo del cubo separado.
Eje
El eje se fija a las punteras de la horquilla o del cuadro. El eje se puede unir usando un:
- Lanzamiento rápido - una palanca y un pinchazo que pasan a través de un eje hueco diseñado para permitir la instalación y eliminación de la rueda sin ninguna herramienta (encontrada en la mayoría de las bicicletas de carretera modernas y algunas bicicletas de montaña).
- Nut - el eje está roscado y protruye por los lados del tenedor/frame. (a menudo encontrado en la pista, engranaje fijo, velocidad única, BMX y bicicletas baratas)
- Bolt - el eje tiene un agujero con hilos cortados en él y un tornillo se puede atornillar en esos hilos. (encontrado en algunos puntos de velocidad únicos, centros de izquierda de Cannondale)
- eje Thru - un eje extraíble con un extremo roscado que se inserta a través de un agujero en una pierna de tenedor, a través del centro, y luego se atornilla en la otra pierna de tenedor. Algunos ejes han integrado palancas de levas que comprime elementos de eje contra la pierna de tenedor para bloquearla en su lugar, mientras que otros confían en pernos de pellizco en la pierna de tenedor para asegurarla. Los diámetros de los ejes delanteros incluyen 20 mm, 15 mm, 12 mm y 9 mm. Los ejes traseros suelen tener diámetros de 10 o 12 mm. La mayoría de los ejes se encuentran en bicicletas de montaña, aunque cada vez más ciclocross y bicicletas de carretera están usando. Los ejes de Thru repetidamente ubican la rueda en el tenedor o en el marco, lo que es importante para evitar la desalineación de rotores de freno al usar frenos de disco. A diferencia de otros sistemas de eje (excepto Lefty), el eje thru es específico para el tenedor o el marco, no el centro. Hubs/wheels no incluyen ejes, y el eje generalmente se suministra con el tenedor o el marco. Los adaptadores suelen estar disponibles para convertir ruedas adecuadas para un eje más grande a un diámetro más pequeño, y para las versiones rápidas estándar de 9 mm. Esto permite un grado de reutilización de ruedas entre marcos con diferentes especificaciones de eje.
- eje hembra - eje central hueco, típicamente 14, 15, 17, o 20 mm de diámetro hecho de cromosoma y aluminio, con dos tornillos de hilo en cada lado. Este diseño puede ser mucho más fuerte que los ejes tradicionales, que son comúnmente sólo 8 mm, 9 mm, 9.5 mm, o 10 mm de diámetro. (encontrados en los centros BMX más altos y algunos centros de bicicletas de montaña)
Desde la década de 1980, las bicicletas han adoptado un espacio entre ejes estándar: los cubos de las ruedas delanteras generalmente tienen un espacio entre horquillas de 100 mm de ancho, las ruedas de carretera con cubos libres generalmente tienen un cubo de rueda trasera de 130 mm de ancho. Las bicicletas de montaña han adoptado un ancho de buje trasero de 135 mm, lo que permite espacio para montar un disco de freno en el buje o para reducir el plato de la rueda para una rueda más duradera. Freeride y downhill están disponibles con espacios de 142 y 150 mm.
Cojinetes
Los cojinetes permiten que la carcasa del buje (y el resto de las piezas de la rueda) giren libremente alrededor del eje. La mayoría de los cubos de bicicleta usan rodamientos de bolas de acero o cerámica. Algunos concentradores usan "copa y cono" rodamientos, mientras que algunos usan "cartuchos" reemplazables preensamblados aspectos.
Una "taza y cono" el cubo contiene bolas sueltas que entran en contacto con un 'cono' que se atornilla al eje y un 'carrera' que se presiona permanentemente en la carcasa del cubo. Ambas superficies son lisas para permitir que los cojinetes rueden con poca fricción. Este tipo de cubo se puede desmontar fácilmente para su lubricación, pero debe ajustarse correctamente; un ajuste incorrecto puede provocar un desgaste prematuro o una falla.
En un "cojinete de cartucho" cubo, los rodamientos están contenidos en un cartucho que tiene la forma de un cilindro hueco donde la superficie interior gira con respecto a la superficie exterior mediante el uso de rodamientos de bolas. Las tolerancias de fabricación, así como la calidad del sello, pueden ser significativamente superiores a los rodamientos de bolas sueltos. El cartucho se presiona en la carcasa del cubo y el eje descansa contra la pista interior del cartucho. El cojinete del cartucho en sí generalmente no se puede reparar ni ajustar; en cambio, todo el cojinete del cartucho se reemplaza en caso de desgaste o falla.
Concha y bridas del buje
La carcasa del buje es la parte del buje a la que se unen los radios (o la estructura del disco). La carcasa del cubo de una rueda de radios generalmente tiene dos pestañas que se extienden radialmente hacia afuera desde el eje. Cada pestaña tiene orificios o ranuras a los que se fijan los radios. Algunas ruedas (como la Full Speed Ahead RD-800) tienen una pestaña adicional en el centro del buje. Otros (como algunos de Bontrager y Zipp) no tienen un reborde notable. Los radios aún se unen al borde del cubo pero no a través de agujeros visibles. Otras ruedas (como las de Velomax/Easton) tienen una carcasa de buje roscada en la que se enroscan los radios.
En las ruedas de radios tradicionales, el espaciado de las pestañas afecta la rigidez lateral de la rueda, siendo más ancho más rígido, y el diámetro de la pestaña afecta la rigidez torsional de la rueda y la cantidad de orificios de radio que puede aceptar el buje, siendo más rígido el diámetro más grande y aceptando más agujeros. Los diámetros de pestaña asimétricos, que intentaron mitigar los efectos adversos del espacio asimétrico y el plato necesario en las ruedas traseras con muchas ruedas dentadas, también se han utilizado con modestos beneficios.
Frenos de cubo
Algunos cubos tienen accesorios para frenos de disco o forman parte integral de los frenos de tambor.
- Frenos de disco – un freno de disco consta de una placa circular o un disco pegado al hub que se exprime entre los frenos montados dentro de un caliper que se fija a un lado de los tenedores de rueda. El disco de freno se puede adjuntar de varias maneras utilizando pernos o un anillo central de bloqueo.
- Frenos de tambor – un freno de tambor tiene dos zapatos de freno que se expanden en el interior de la cáscara del centro. Los frenos de tambor montados en retaguardia se utilizan a menudo en tándems para complementar el freno trasero y proporcionar una potencia de parada adicional.
- Freno costero – los frenos de la costa son un tipo particular de freno de tambor que se acciona por una presión atrasada aplicada a los pedales. El mecanismo está contenido dentro de la carcasa del centro de bicicletas.
Para obtener información sobre otros tipos de frenos de bicicleta, consulte el artículo completo sobre sistemas de frenos de bicicleta.
Engranajes
El buje trasero tiene uno o más métodos para acoplarle un engranaje.
- Freehub – El mecanismo que permite al jinete a la costa se construye en el centro. Las líneas en el cuerpo freehub permiten un solo brote o, más comúnmente, un cassette que contiene varios brotes para ser deslizado. Un anillo de cerradura tiene el cog(s) en su lugar. Este es el caso de la mayoría de las bicicletas modernas.
- Freewheel – El mecanismo que permite al jinete a la costa no es parte del centro, está contenido en un cuerpo de freewheel separado. El hub tiene hilos que permiten que el cuerpo de freewheel sea atornillado, y el cuerpo de freewheel tiene hilos o líneas de rosca para los brotes de fijación, o en el caso de la mayoría de las ruedas de velocidad única una brocha integral. Este estilo de centro se utilizó antes de que el freehub se hiciera práctico.
- Pista de roca – No hay ningún mecanismo que permita al jinete a la costa. Hay dos conjuntos de hilos en la cáscara del centro. Los hilos están en direcciones opuestas. El conjunto interior (en horario) de hilos es para un brote de pista y el conjunto exterior (en punto) es para un anillo de bloqueo roscado inverso. Los hilos inversos en el anillo de cerradura evitan que el brote se descomponga del centro, lo cual es posible al frenar.
- hub Flip-flop – Ambos lados del hub están roscados, permitiendo que la rueda sea removida y revertida para cambiar qué equipo se utiliza. Dependiendo del estilo de los hilos, se puede utilizar con una rueda libre de una sola velocidad o un brote de pista.
- Centro de engranaje interno: el mecanismo para proporcionar múltiples engranajes está contenido dentro de la cáscara del centro. En el siglo pasado se construyeron muchas bicicletas con cubos de tres velocidades.
Borde
La llanta suele ser una extrusión de metal que se une a sí misma para formar un aro, aunque también puede ser una estructura de compuesto de fibra de carbono, e históricamente estaba hecha de madera. Algunas ruedas utilizan un aro de carbono aerodinámico unido a una llanta de aluminio sobre la que se montan neumáticos de bicicleta convencionales.
Las llantas de bicicleta metálicas ahora se hacen normalmente de aleación de aluminio, aunque hasta la década de 1980, la mayoría de las llantas de bicicleta, con la excepción de las que se usan en las bicicletas de carreras, se fabricaban de acero y termoplástico.
Las llantas diseñadas para usar con frenos de llanta brindan una superficie de frenado suave y paralela, mientras que las llantas diseñadas para usar con frenos de disco o frenos de cubo a veces carecen de esta superficie.
El rin con patrón Westwood fue uno de los primeros diseños de rin, y para este rin se diseñaron frenos accionados por varilla, que presionan contra la superficie interior del rin. Estas llantas no se pueden utilizar con frenos de llanta de pinza.
La sección transversal de una llanta puede tener una amplia gama de geometrías, cada una optimizada para objetivos de rendimiento particulares. La aerodinámica, la masa y la inercia, la rigidez, la durabilidad, la compatibilidad con neumáticos sin cámara, la compatibilidad con frenos y el costo son todas consideraciones. Si la parte de la sección transversal de la llanta es hueca donde se unen los radios, como en la imagen de la llanta Sprint, se describe como sección en caja o doble pared para distinguirlo de las llantas de pared simple como la llanta Westwood que se muestra en la imagen. La doble pared puede hacer que la llanta sea más rígida. Las llantas de triple pared tienen un refuerzo adicional dentro de la sección cuadrada.
Las llantas de aluminio suelen estar reforzadas con ojales simples o dobles para distribuir la tensión del radio. Un solo ojal refuerza el orificio del radio como un remache hueco. Un ojal doble es una copa que se remacha en ambas paredes de un borde de doble pared.
Llantas cubiertas
La mayoría de las llantas de bicicleta son "cubiertas" llantas para uso con cubiertas clincher. Estos neumáticos tienen un cordón de fibra de alambre o aramida (Kevlar o Twaron) que se entrelaza con las pestañas del rin. Una cámara de aire hermética separada encerrada por la llanta soporta la carcasa del neumático y mantiene el bloqueo del talón. Si la parte interior de la llanta donde encaja la cámara de aire tiene agujeros para los radios, estos deben cubrirse con una cinta o tira de llanta, generalmente de goma, tela o plástico resistente, para proteger la cámara de aire.
Una ventaja de este sistema es que se puede acceder fácilmente a la cámara de aire en caso de que haya una fuga para repararla o reemplazarla.
La norma ISO 5775-2 define las designaciones de las llantas de bicicleta. Se distingue entre
- Llantas laterales rectos (SS)
- Llantas tipo ganchillo (C)
- Llantas de cristal con gancho
Las llantas clincher tradicionales eran de lados rectos. Varios "gancho" Los diseños (también llamados "ganchillo") surgieron en la década de 1970 para mantener el talón del neumático en su lugar, permitiendo una presión de aire alta (6–10 bar, 80–150 psi).
Llantas tubulares o cosidas
Algunas llantas están diseñadas para neumáticos tubulares que tienen forma de toro y se fijan a la llanta con adhesivo. La llanta proporciona una sección transversal exterior circular poco profunda en la que descansa el neumático en lugar de pestañas sobre las que se asientan los talones del neumático.
Sin cámara
Un sistema de neumáticos sin cámara requiere una llanta hermética, que se pueda sellar en el vástago de la válvula, los orificios de los radios (si atraviesan completamente la llanta) y el asiento del talón de la llanta, y una llanta compatible. Universal System Tubeless (UST), desarrollado originalmente por Mavic, Michelin y Hutchinson para bicicletas de montaña, es el sistema más común de neumáticos/llantas sin cámara para bicicletas. El principal beneficio de los neumáticos sin cámara es la capacidad de usar una presión de aire baja para una mejor tracción sin que se pinchen porque no hay cámara para pellizcar entre la llanta y un obstáculo.
Algunos ciclistas han evitado el sobreprecio de un sistema sin cámara al sellar los orificios de los radios con una tira o cinta especial para llantas y luego sellar el vástago de la válvula y el asiento del talón con un sellador de látex. Sin embargo, los neumáticos que no están diseñados para la aplicación sin cámara no tienen un flanco tan robusto como los que sí lo son.
Los inconvenientes de los neumáticos sin cámara son que son conocidos por ser más difíciles de montar en la llanta que los neumáticos clincher, y que el ciclista aún debe llevar una cámara de repuesto para insertar en caso de pinchazo debido a un pinchazo.
El fabricante de neumáticos francés Hutchinson ha presentado un sistema de rueda sin cámara, Road Tubeless, que comparte muchas similitudes con el UST (Universal System Tubeless) que se desarrolló junto con Mavic y Michelin. Las llantas Road Tubeless, como las llantas UST, no tienen orificios para los radios que sobresalgan de la cámara de aire de la llanta. La pestaña de la llanta Road Tubeless es similar al gancho de una llanta clincher estándar, pero está contorneada con tolerancias muy estrechas para encajar con una llanta Road Tubeless, creando un sello hermético entre la llanta y la llanta. Este sistema elimina la necesidad de fondo de llanta y cámara de aire.
En 2006, Shimano y Hutchinson introdujeron un sistema sin cámara para bicicletas de carretera.
Radios
La llanta está conectada al buje por una serie de radios, que son varillas. Mientras que las primeras ruedas de bicicleta usaban radios de madera que solo podían cargarse en compresión, las ruedas de bicicleta modernas usan casi exclusivamente radios que solo pueden cargarse en tensión.
La rueda trasera está sujeta a una mayor tensión porque lleva más peso sobre la rueda trasera. Los radios de la rueda trasera de la derecha tienen más probabilidades de fallar. Las ruedas traseras son asimétricas para dejar espacio para grupos de engranajes de múltiples ruedas dentadas. Esta asimetría significa que los radios de la derecha son el doble de apretados que los de la izquierda. Los radios se rompen por fatiga y no por fuerza excesiva.
Hay algunas empresas que fabrican ruedas con radios que se utilizan tanto en compresión como en tensión.
Un extremo de cada radio está roscado para una tuerca especializada, llamada niple, que se usa para conectar el radio a la llanta y ajustar la tensión en el radio. Normalmente se encuentra en el extremo de la llanta. El extremo del cubo normalmente tiene una curva de 90 grados para pasar por el orificio del radio en el cubo y una cabeza para que no se deslice por el orificio. Este es el tipo de curvatura en J. Otro tipo son los radios de tiro directo, que no tienen dobleces en el extremo del buje, solo una cabeza. Los principales materiales para las cabecillas de los radios son el aluminio y el latón.
Los radios de doble conificado tienen un grosor reducido en la sección central y son más ligeros, más elásticos y más aerodinámicos que los radios de grosor uniforme. Los radios de un solo tope son más gruesos en el centro y luego se estrechan hasta una sección más delgada hasta las roscas en el borde. También existen radios de triple conificado y son más gruesos en el centro, más delgados en el extremo roscado y más delgados en el medio.
Además de las ruedas sin cámara, que no las necesitan, las ruedas de bicicleta con cámara requieren tiras o cintas para llantas, una tira de revestimiento flexible pero resistente (generalmente caucho, nailon tejido o un material similar) adherida a la circunferencia interior de la rueda para cubrir la llanta. extremos de los pezones. De lo contrario, los extremos de la boquilla desgastan un agujero en la cámara y causan un pinchazo.
En 2007, Mavic presentó su R-Sys, una nueva tecnología de radios de bicicleta que permite cargar los radios tanto en tensión como en compresión. Se promete que esta tecnología permitirá menos radios, menor peso e inercia de la rueda, mayor rigidez de la rueda, sin pérdida de durabilidad. Sin embargo, en 2009, Mavic retiró del mercado las ruedas delanteras R-Sys debido a fallas en los radios que provocaron el colapso de toda la rueda.
Sección transversal
Los radios suelen tener una sección transversal circular, pero las ruedas de alto rendimiento pueden usar radios de sección transversal plana u ovalada, también conocida como hoja, para reducir la resistencia aerodinámica. Algunos radios son tubos huecos.
Materiales
Los radios de la gran mayoría de las ruedas de las bicicletas modernas son de acero o acero inoxidable. La mayoría de los fabricantes y ciclistas prefieren los radios de acero inoxidable por su durabilidad, rigidez, tolerancia al daño y facilidad de mantenimiento. Los radios que no son de acero inoxidable en las bicicletas más antiguas o más baratas a veces se tratan superficialmente con galvanización, pintura o, más raramente, con cromado, y pueden oxidarse con el tiempo. Los radios también están disponibles en titanio, aluminio o fibra de carbono.
Número de radios
Las ruedas de bicicleta metálicas convencionales para bicicletas de un solo ciclista suelen tener 24, 28, 32 o 36 radios, mientras que las ruedas en tándem tienen hasta 40 o 48 radios para soportar el peso de un ciclista adicional. Las bicicletas BMX suelen tener ruedas de 36 o 48 radios. Las bicicletas Lowrider pueden tener hasta 144 radios por rueda. Las ruedas con menos radios tienen una ventaja aerodinámica, ya que se reduce la resistencia aerodinámica de los radios. Por otro lado, el número reducido de radios da como resultado que una sección más grande de la llanta quede sin soporte, lo que requiere llantas más fuertes y, a menudo, más pesadas. Algunos diseños de ruedas también ubican los radios de manera desigual en la llanta, lo que requiere un aro de llanta rígido y la tensión correcta de los radios. Las ruedas convencionales con radios distribuidos uniformemente a lo largo de la circunferencia de la llanta se consideran más duraderas y toleran un mantenimiento deficiente. La tendencia más general en el diseño de ruedas sugiere que los avances tecnológicos en los materiales de las llantas pueden resultar en una mayor reducción del número de radios por rueda.
Lazada
La lazada es el proceso de enhebrar los radios a través de agujeros en el cubo y la llanta para que formen un patrón de radios. Si bien la mayoría de los fabricantes utilizan el mismo patrón de entrelazado en los lados izquierdo y derecho de una rueda, cada vez es más común encontrar ruedas especiales con diferentes patrones de entrelazado en cada lado. Un radio puede conectar el buje a la llanta de forma radial, lo que crea la rueda más ligera y aerodinámica. Sin embargo, para transferir eficientemente el torque del buje a la llanta, como ocurre con las ruedas motrices o las ruedas con frenos de tambor o de disco, la durabilidad dicta que los radios se monten en ángulo con respecto a la brida del buje hasta un "patrón de entrelazado tangencial".; para lograr la máxima capacidad de torsión (pero mínima rigidez vertical de la rueda). Los nombres de varios patrones de cordones se refieren comúnmente a la cantidad de radios que cruza cada radio.
Las llantas de 36 o 32 radios con radios convencionales se construyen más comúnmente como cross-3 o cross-2, sin embargo, también son posibles otros números cruzados. El ángulo en el que el radio interactúa con el cubo no está determinado únicamente por el número cruzado; ya que el número de radios y el diámetro del buje darán lugar a ángulos de radio significativamente diferentes. Para todas las ruedas de radios de tensión comunes con radios cruzados, un par aplicado al buje dará como resultado que la mitad de los radios, llamados "radios principales" tensado para impulsar la llanta, mientras que la otra mitad - "radios de arrastre" se tensan sólo para contrarrestar los radios principales. Cuando se aplica torsión hacia adelante (es decir, durante la aceleración), los radios traseros experimentan una mayor tensión, mientras que los radios delanteros se alivian, lo que obliga a la llanta a girar. Al frenar, los radios delanteros se tensan y los traseros se alivian. Por lo tanto, la rueda puede transferir el par del cubo en cualquier dirección con la menor cantidad de cambio en la tensión de los radios, lo que permite que la rueda se mantenga firme mientras se aplica el par.
Las ruedas que no necesitan transferir una cantidad significativa de torsión desde el cubo a la llanta suelen estar enlazadas radialmente. Aquí, los radios salen del buje perpendicularmente al eje y van directamente a la llanta, sin cruzarse con ningún otro radio, por ejemplo, "cross-0". Este patrón de entrelazado no puede transferir el par de torsión tan eficientemente como el entrelazado tangencial. Por lo tanto, generalmente se prefiere construir una rueda de radios cruzados en la que las fuerzas de par, ya sea de conducción o de frenado, surjan del cubo. En lo que respecta al frenado, los dispositivos de pinza de estilo antiguo que contactan las llantas para aplicar la fuerza de frenado no se ven afectados por los patrones de lazada de esta manera porque las fuerzas de frenado se transfieren de las pinzas directamente a la llanta, luego a las llantas y luego a la carretera.. Sin embargo, los frenos de disco transfieren su fuerza a la calzada a través de los radios desde el punto de montaje del disco en el cubo y, por lo tanto, se ven afectados por el patrón de lazada de manera similar al sistema de transmisión.
Los cubos que se han enlazado previamente en cualquier otro patrón no deben usarse para el enlazado radial, ya que los hoyos y las abolladuras creadas por los radios pueden ser los puntos débiles a lo largo de los cuales se puede romper la pestaña del cubo. Este no es siempre el caso: por ejemplo, si el buje utilizado tiene bridas de acero más duras como las de una bicicleta antigua.
Los constructores de ruedas también emplean otros patrones de entrelazado de radios exóticos (como la 'pata de gallo', que es esencialmente una mezcla de entrelazado radial y tangencial), así como geometrías de buje innovadoras. La mayoría de estos diseños aprovechan los nuevos materiales o métodos de fabricación de alta resistencia para mejorar el rendimiento de las ruedas. Sin embargo, como con cualquier estructura, no siempre se acepta la utilidad práctica y, a menudo, se pueden optar por diseños de ruedas no estándar únicamente por razones estéticas.
Ajuste ("truing")
Hay tres aspectos de la geometría de la rueda que se deben ajustar para alinear una rueda. "Ajuste lateral" se refiere a la eliminación de las desviaciones locales del borde hacia la izquierda o hacia la derecha del centro. "Ajuste vertical" se refiere a los ajustes de las desviaciones locales (conocidos como saltos) del radio, la distancia desde la llanta hasta el centro del cubo. "Plato" se refiere al centrado de izquierda a derecha del plano de la llanta entre las contratuercas en los extremos exteriores del eje. Este plano se determina a su vez como un promedio de las desviaciones locales en la alineación lateral. Para la mayoría de las bicicletas con frenos de llanta, el plato será simétrico en la rueda delantera. Sin embargo, en la rueda trasera, debido a que la mayoría de las bicicletas acomodan una rueda dentada trasera (o un grupo de ellas), el abocardado a menudo será asimétrico: estará abombado en un ángulo más profundo en el lado opuesto al de la transmisión que en el lado de la transmisión.
Además de los tres aspectos geométricos de la alineación, la tensión general de los radios es importante para la resistencia a la fatiga, la rigidez y la capacidad de absorción de impactos de la rueda. Muy poca tensión conduce a una llanta que se deforma fácilmente por el impacto con terreno accidentado. Demasiada tensión puede deformar el borde, haciéndolo imposible de alinear, y puede disminuir la vida útil de los radios. Los tensiómetros de radios son herramientas que miden la tensión en un radio. Otro método común para hacer estimaciones aproximadas de la tensión de los radios consiste en arrancar los radios y escuchar el tono audible del radio vibrando. La tensión óptima depende de la longitud y el calibre de los radios (diámetro). Hay tablas disponibles en línea que enumeran las tensiones para cada longitud de radio, ya sea en términos de tensión física absoluta o notas en la escala musical que coinciden con la tensión aproximada a la que se debe afinar el radio. En el mundo real, una rueda correctamente alineada, en general, no tendrá una tensión uniforme en todos los radios, debido a la variación entre las partes de las que está hecha la rueda.
Finalmente, para obtener resultados mejores y duraderos, se debe minimizar el enrollamiento de los radios. Cuando una cabecilla gira, tuerce el radio al principio, hasta que haya suficiente tensión de torsión en el radio para superar la fricción en las roscas entre el radio y la cabecilla. Esto es más fácil de ver con radios aplanados u ovalados, pero también ocurre en radios redondos. Si se monta una rueda con esta tensión de torsión en los radios, es posible que se desenrosquen y hagan que la rueda se desplace. Los radios aplanados y ovalados se pueden mantener rectos con una herramienta adecuada a medida que se gira la cabecilla. La práctica común para minimizar el enrollamiento en los radios redondos es girar la cabecilla más allá de la orientación deseada aproximadamente un cuarto de vuelta y luego volver a girar ese cuarto de vuelta.
En el ajuste de ruedas, todos estos factores deben equilibrarse gradualmente entre sí. Una práctica comúnmente recomendada es encontrar el peor lugar en la rueda y llevarlo un poco más a la realidad antes de pasar al siguiente peor lugar en la rueda.
"Alineación de soportes" son dispositivos mecánicos para montar ruedas y rectificarlas. También es posible alinear una rueda mientras está montada en la bicicleta: las pastillas de freno o algún otro punto fijo pueden usarse como marca de referencia, sin embargo, esto es menos preciso.
Pezones
En un extremo de cada radio hay una tuerca especializada, llamada pezón, que se usa para conectar el radio a la llanta y ajustar la tensión en el radio. La cabecilla suele estar situada en el extremo de la llanta del radio, pero en algunas ruedas está en el extremo del buje para acercar su peso al eje de la rueda, reduciendo el momento de inercia. Una variante de esto es la integración de cabecillas en el buje, cuya pestaña contiene las roscas para los radios generalmente planos.
Hasta hace poco, solo había dos tipos de niples: latón y aluminio (a menudo denominados "aleación"). Los niples de latón son más pesados que los de aluminio, pero son más duraderos. Los niples de aluminio ahorran peso, pero son menos duraderos que los de latón y es más probable que se corroan.
Un pezón en la llanta de una rueda generalmente sobresale de la llanta hacia el centro de la rueda, pero en las ruedas de carrera puede estar dentro de la llanta, lo que ofrece una ligera ventaja aerodinámica.
Alternativas
Se puede formar una rueda de una sola pieza a partir de un material como termoplástico (en este caso, nailon reforzado con fibra de vidrio), fibra de carbono o aleación de aluminio. El termoplástico se usa comúnmente para ruedas BMX económicas. Tienen una presión de neumáticos máxima baja de 45 psi (3 bares o atmósferas). La fibra de carbono se usa típicamente para ruedas de carreras aerodinámicas de alta gama.
Ruedas de disco
Las ruedas de disco están diseñadas para minimizar la resistencia aerodinámica. Un disco completo suele ser más pesado que las ruedas de radios tradicionales y puede ser difícil de manejar cuando se conduce con viento cruzado. Por esta razón, las organizaciones ciclistas internacionales a menudo prohíben las ruedas de disco o limitan su uso a la rueda trasera de una bicicleta. Sin embargo, las federaciones internacionales de triatlón eran (y siguen siendo) menos restrictivas y esto es lo que llevó a las ruedas' crecimiento del uso inicial en popularidad en la década de 1980.
Una rueda de disco puede ser simplemente un carenado que se sujeta a una rueda de radios tradicional, para abordar la resistencia que generan los radios cubriéndolos; o el disco puede ser parte integral de la rueda sin radios en el interior. En este último caso, la fibra de carbono es el material de elección. Es posible que una rueda de radios con una cubierta de disco no sea legal según las reglas de la UCI Union Cycliste Internationale porque es un carenado no estructural, pero nuevamente es aceptable según las reglas de la Unión Internacional de Triatlón de la ITU.
Un compromiso que reduce el peso y mejora el rendimiento con viento cruzado tiene una pequeña cantidad (tres o cuatro) de radios de tensión-compresión moldeados integralmente en la llanta, también típicamente de fibra de carbono.
Tipos
Las ruedas de bicicleta se pueden clasificar según su uso principal.
Ruedas de bicicleta de carretera/carrera
Para el rendimiento de las carreras de bicicletas de ruta, existen varios factores que generalmente se consideran los más importantes:
- aerodinámica
- peso
- inercia rotatoria
- hub/bearing smoothness
- rigidez
Los juegos de ruedas semiaerodinámicos y aerodinámicos ahora son comunes para las bicicletas de carretera. Las llantas de aluminio siguen siendo las más comunes, pero la fibra de carbono también se está volviendo popular. La fibra de carbono también se está utilizando en las carcasas de los bujes para reducir el peso; sin embargo, debido a la proximidad de la maza al centro de rotación, reducir el peso de la maza tiene menos efecto en la inercia rotacional que reducir el peso de la llanta.
Los juegos de ruedas semiaerodinámicos y aerodinámicos se caracterizan por una mayor profundidad de llanta, que es la distancia radial entre las superficies más externa e interna de la llanta; una sección transversal triangular o piramidal; y por un menor número de radios, o ningún radio en absoluto, con hojas moldeadas de material compuesto que sostienen la llanta. Los radios también se aplanan a menudo en la dirección de rotación para reducir la resistencia del viento. Estos se llaman radios planos. Sin embargo, los juegos de ruedas semiaerodinámicos y aerodinámicos tienden a ser más pesados que los juegos de ruedas con radios más tradicionales debido a las formas adicionales de las llantas y los radios. Más importante aún, las llantas deben ser más pesadas cuando hay menos radios, ya que el espacio libre entre radios es mayor. Varios fabricantes de ruedas ahora producen ruedas con aproximadamente la mitad de los radios de las ruedas tradicionales de más alto rendimiento de la década de 1980, con aproximadamente la misma inercia rotacional y menos peso total. Estas mejoras han sido posibles principalmente a través de aleaciones de aluminio mejoradas para las llantas.
La mayoría de los juegos de ruedas de fibra de carbono para cubierta, como los fabricados por Zipp y Mavic, todavía usan piezas de aluminio en la parte de la llanta que se remacha. Un mayor número de llantas totalmente de carbono, como Campagnolo Hyperon Ultra Clincher, ruedas Viva v8, ruedas Bontrager's Carbon Clincher, DT Swiss RRC1250, Corima Winium y Aero (también tubeless, ver más abajo) y juegos de ruedas Lightweight Standard C están disponibles. ya disponible.
Ruedas de bicicleta de carretera 700C / ISO 622 mm
Las bicicletas de paseo, carrera y ciclocross pueden tener objetivos de diseño muy diferentes para sus ruedas. El rendimiento aerodinámico y el bajo peso son beneficiosos para las bicicletas de carretera, mientras que para las bicicletas de ciclocross gana importancia la fuerza, y para las bicicletas de paseo, la fuerza vuelve a ser más importante. Sin embargo, este diámetro de llanta, idéntico en diámetro al "29er" llanta, es, con mucho, el más común en estos estilos de bicicletas. Las ruedas de carretera pueden estar diseñadas para neumáticos tubulares o de cubierta, comúnmente denominados "700C" llantas.
Ruedas de bicicleta de triatlón 650C / ISO 571 mm
Estas ruedas experimentaron una breve popularidad en la década de 1990 en las bicicletas de triatlón.
Ruedas de bicicleta gravel 650B / ISO 584 mm
A finales de la década de 2010, comenzaron a aparecer ruedas 650B en las bicicletas gravel.
Ruedas de bicicleta de montaña
Las ruedas de bicicleta de montaña se describen por el diámetro exterior aproximado de la llanta más un neumático ancho de ~2+ pulgadas.
24 pulgadas/ISO 507 mm
Los neumáticos clincher de 24 pulgadas (con cámaras de aire) son el tamaño de rueda más común para las bicicletas de montaña junior. La llanta típica de 24 pulgadas tiene un diámetro de 507 milímetros (20,0 pulgadas) y un diámetro exterior del neumático de aproximadamente 24 pulgadas (610 mm).
26 pulgadas/ISO 559 mm
Los neumáticos clincher de 26 pulgadas (con cámaras de aire) eran el tamaño de rueda más común para las bicicletas de montaña nuevas hasta principios de la década de 2010. Esta tradición se inició inicialmente porque los primeros pioneros de la bicicleta de montaña adquirieron las ruedas para sus primeras bicicletas de bicicletas fabricadas en Estados Unidos en lugar de los estándares europeos más grandes en uso. La llanta típica de 26 pulgadas tiene un diámetro de 559 milímetros (22,0 pulgadas) y un diámetro exterior del neumático de aproximadamente 26,2 pulgadas (670 mm).
27,5 pulgadas/ISO 584 mm
Ruedas de bicicleta de montaña de 27,5 pulgadas (a las que algunos también llaman 650B) usan una llanta que tiene un diámetro de 584 mm (23,0") con neumáticos anchos y nudosos (~27,5 x 2,3 / ISO 58-584) son aproximadamente el punto medio entre los estándares de 26" (ISO-559 mm) y 29" (ISO-622 mm). Tienen algunas de las ventajas de ambos formatos, con una conducción más suave que una rueda de 26" y más rigidez y durabilidad que una rueda de 29".
29 pulgadas/ISO 622 mm
Las "ruedas de 29 pulgadas", que también cumplen con el popular estándar de ruedas 700C (cubierta de 622 mm de diámetro), son cada vez más populares no solo para las bicicletas de ciclocross, sino también para las bicicletas de montaña de fondo. Su diámetro de llanta de 622 milímetros (24+1⁄ 2 in) es idéntica a la mayoría de las ruedas de bicicleta de carretera, híbridas y de turismo, pero normalmente están reforzadas para una mayor durabilidad en la conducción todoterreno. El neumático promedio de bicicleta de montaña de 29 pulgadas es ISO 59-622, lo que corresponde a un diámetro exterior de aproximadamente 29,15 pulgadas (740 mm).
Ruedas BMX
Hay dos tamaños de rueda distintos que se describen como de 20 pulgadas y ambos se usan en el deporte BMX.
20 pulgadas / ISO 406 mm
Por lo general, de 20 pulgadas de diámetro (diámetro de la llanta de 406 mm), las ruedas de BMX son pequeñas por varias razones: son adecuadas para ciclistas jóvenes y pequeños; su menor costo es compatible con bicicletas económicas; el tamaño los hace más fuertes para soportar las cargas adicionales generadas por los saltos y acrobacias de BMX; y para reducir la inercia rotacional para facilitar la aceleración de las ruedas.
20 pulgadas / ISO 451 mm
Nominalmente 20 x 1-1/8" o 20 x 1-3/8", con diámetro de llanta 451 mm. Estos están destinados a las carreras de ciclistas de BMX ligeros y, a veces, se los denomina "skinnies". El tamaño también se usa en las clásicas bicicletas plegables o de compras británicas.
Aspectos técnicos
Tamaños
Antes de que se hicieran esfuerzos para estandarizar y mejorar la compatibilidad entre ruedas y neumáticos, había llantas y neumáticos de bicicleta de muchos tipos y tamaños diferentes. La Organización Internacional de Normalización (ISO) y la Organización Técnica Europea de Llantas y Llantas (ETRTO) definen un sistema moderno e inequívoco de designaciones de tamaño y procedimientos de medición para diferentes tipos de llantas y llantas en la norma internacional ISO 5775. Por ejemplo:
- Para neumáticos cableados la designación ISO enumera el ancho del neumático inflado y el "diámetro del asiento", ambos en milímetros y separados por un hifeno: 37-622. El diámetro del asiento de cuentas (BSD) es el diámetro de la superficie de la llanta sobre la que se sienta la llanta.
- Para los bordes la designación ISO enumera el diámetro del asiento de cuentas de rim y el ancho interior del borde, ambos en milímetros y separados por una cruz, junto con un código de letra para el tipo de borde (por ejemplo, "C" = tipo ganchillo): 622x19C
En la práctica, la mayoría de los neumáticos (y las cámaras de aire) que se venden hoy en día llevan, además de la designación moderna ISO 5775-1, algunas marcas de tamaño históricas, que aún se utilizan ampliamente:
- una antigua designación de neumático francés que se basó en el diámetro exterior aproximado del neumático inflado en milímetros. The Japanese Industrial Standard JIS D 9112 sigue proporcionando una definición oficial para las designaciones francesas de neumáticos. Por ejemplo: 700×35 C.
- una antigua designación británica basada en pulgada: 597 mm (26 × 1+1.4), 590 mm (26 × 1+3.8), 630 mm (27 × 1+1.4), y 635 mm (28 × 1+1.2)
La designación más popular varía según la región y el tipo de bicicleta. Para obtener una tabla de equivalencia completa entre las marcas antiguas y nuevas, consulte el artículo ISO 5775, la tabla en el Anexo A de la norma ISO 5772, así como Tire Sizing de Sheldon Brown.
Actualmente, la mayoría de las bicicletas de carrera y carretera usan llantas de 622 mm de diámetro (700C), aunque las llantas de 650C son populares entre los ciclistas más pequeños y los triatletas. El tamaño 650C tiene un diámetro ISO de 571 mm. El tamaño 650B es de 584 mm y el 650A es de 590 mm. 650B se promociona como 'lo mejor de ambos mundos' Tamaño para ciclismo de montaña. La mayoría de las bicicletas de montaña para adultos usan ruedas de 26 pulgadas. Las bicicletas de montaña para jóvenes más pequeñas usan ruedas de 24 pulgadas. Las ruedas más grandes de 700C (29 pulgadas) han disfrutado recientemente de cierta popularidad entre los fabricantes de bicicletas todoterreno. Estos rines tienen el mismo diámetro de asiento del talón que los rines 700C y generalmente son compatibles con cuadros de bicicletas y neumáticos diseñados para el estándar 700C; sin embargo, los rines designados como de 29 pulgadas están diseñados para neumáticos más anchos que los rines designados como 700C, por lo que el espacio libre del cuadro puede ser un problema. El tamaño de rueda de 27 pulgadas (630 mm), antes popular, ahora es raro.
El tamaño de las bicicletas para niños generalmente se basa principalmente en el diámetro de la rueda en lugar de la dimensión de la longitud del tubo del asiento (a lo largo de la entrepierna del ciclista). Por lo tanto, todavía se encuentra una amplia gama de ruedas de bicicleta pequeñas, que van desde 239 mm (9,4 in) de diámetro hasta 400 mm (16 in).
También se encuentran tamaños de rueda más pequeños en las bicicletas plegables para minimizar el tamaño plegado. Estos van desde 16 pulgadas de diámetro (por ejemplo, Brompton) pasando por 20 pulgadas (por ejemplo, Bike Friday) hasta incluso 26 pulgadas.
Las llantas también vienen en una variedad de anchos para brindar un rendimiento óptimo para diferentes usos. Las llantas de carreras de carretera de alto rendimiento son estrechas, de 18 mm más o menos. Los neumáticos de turismo más anchos o los neumáticos todoterreno duraderos requieren llantas de 24 mm de ancho o más.
26 pulgadas
El común "26 pulgadas" La rueda utilizada en bicicletas de montaña y cruceros de playa es de tamaño americano y utiliza una llanta de 559 mm, tradicionalmente con bordes en forma de gancho.
Otras tallas 26"
Hay otros cuatro "26 pulgadas" (designación británica) o "650" (Francés), desde los neumáticos estrechos hasta los más anchos, que tradicionalmente medían todos el mismo diámetro exterior.
- 650 - ISO 32-597 (26 x 1+1.4- Bicicletas deportivas británicas más viejas. Schwinns con neumáticos estrechos.
- 650A - ISO 37-590 (26 x 1+3.8) - Común en muchos marcos vintage que van desde la fabricación americana Murray y Huffy, así como en inglés y francés manufacturas como Raleigh y Peugeot.
- 650B - ISO 40-584 (26 x 1+1.2También 650B demi-ballon. Tódems franceses, Porteurs, bicicletas de gira, disfrutando de un avivamiento. (584 mm rimas con gran volumen ISO 56-584 knobby neumáticos, aka; globo, también se conocen como ruedas de bicicleta de montaña de 27,5 pulgadas)
- 650C - ISO 44-571 (26 x 1+3.4) - Antiguamente 47 mm de ancho en cruceros Schwinn y para bicicletas de comercio / entrega británicas. Actualmente ISO 28-571, el tamaño es el mismo, pero el diámetro de rueda más estrecho y menos general se construye para triatlón, prueba de tiempo y pequeñas bicicletas de carretera.
El ancho de los neumáticos y las designaciones de ancho ISO correspondientes pueden variar, aunque el diámetro exterior de la rueda sigue siendo aproximadamente el mismo.
28 pulgadas
Tradicionalmente había cuatro tamaños diferentes de llantas de 28 pulgadas de diámetro, desde las llantas angostas hasta las más anchas, todas medían el mismo diámetro exterior, que coinciden con cuatro familias diferentes de 700 tamaños de llantas, estas son 700, 700A, 700B y 700C. Las llantas más grandes (ISO 647 mm/642 mm) con neumáticos más estrechos ya no están disponibles.
| Tamaño (en fracción) | Código francés | ISO | Aplicación |
|---|---|---|---|
28 x 1+1.4 | 700 | 647mm | Bicicletas antiguas en inglés y holandés / Bicicletas antiguas de pista |
28 x 1+3.8 | 700A | 642 mm | La mayoría de las viejas motos deportivas inglesas, casi extinguidas, ahora disponibles en las regiones de Asia Pacífico y Medio Oriente |
28 x 1+1.2 | 700B | 635 mm | Bicicletas tipo Roadster de origen inglés, holandés, chino e indio / Classic Path Racer tipo bicicleta de origen inglés / Mantenerse en popularidad en todo el mundo |
28 x 3.4 28 x 1+1.8 28 x 1+1.4 28 x 1+5.8 28 x 1+3.4 29 x 2+3.8 | 700C | 622 mm | ISO 18-622 a través de ISO 28-622, para bicicletas de carreras, ruedas estrechas y el diámetro de la rueda es inferior a 28 pulgadas. ISO 32-622 a través de ISO 42-622, tamaño tradicional de bicicleta urbana. ISO 47-622 (28 x 1+3.4) a través de ISO 60-622 (29 × 2.35). Los 28 x 2.00, ISO 50-622 en adelante, como término de marketing para neumáticos anchos para bicicletas de montaña, son conocidos como 29 pulgadas por su diámetro de rueda más grande y medido en tamaños decimales. |
Resistencia a la rodadura
Hay una serie de variables que determinan la resistencia a la rodadura: la banda de rodadura, el ancho, el diámetro, la construcción del neumático, el tipo de cámara (si corresponde) y la presión son importantes.
Las ruedas de menor diámetro, en igualdad de condiciones, tienen una mayor resistencia a la rodadura que las ruedas más grandes. "La resistencia a la rodadura aumenta casi en proporción a medida que disminuye el diámetro de la rueda para una presión de inflado constante determinada."
Masa giratoria
Debido al hecho de que las ruedas giran y también se trasladan (se mueven en línea recta) cuando una bicicleta se mueve, se requiere más fuerza para acelerar una unidad de masa en la rueda que en el cuadro. En el diseño de ruedas, la reducción de la inercia rotacional tiene el beneficio de ruedas con mayor capacidad de respuesta y aceleración más rápida. Para lograr esto, los diseños de las ruedas emplean materiales de llanta más livianos, moviendo las cabecillas de los radios hacia el buje o usando cabecillas más livianas como el aluminio. Sin embargo, tenga en cuenta que la inercia rotacional es un factor solo durante la aceleración (y la desaceleración/frenado). A velocidad constante, la aerodinámica es un factor importante. Para escalar, la masa total sigue siendo importante. Consulte Rendimiento de la bicicleta para obtener más detalles.
Plato
Las bridas de los cubos de las ruedas de bicicleta modernas con radios tensados siempre tienen una separación mayor que donde los radios se unen a la llanta. Cuando se ve en sección transversal, los radios y el buje forman un triángulo, una estructura que es rígida tanto vertical como lateralmente. En tres dimensiones, si los radios estuvieran cubiertos (visualice papel cubriendo los radios en cada lado), formarían dos conos o "platos". Cuanto mayor sea la separación entre las pestañas del cubo, más profundos serán los platos y más rígida y fuerte puede ser la rueda lateralmente. Cuanto más verticales sean los radios, menos profundo será el plato y menos rígida será la rueda lateralmente.
Los platos a cada lado de una rueda no siempre son iguales. El juego de dientes (rueda libre o casete) de una rueda trasera y los rotores de freno de disco, si están instalados, ocupan el ancho del cubo, por lo que es posible que las bridas no estén ubicadas simétricamente con respecto al plano central del cubo o la bicicleta. Dado que la llanta debe estar centrada, pero las pestañas del cubo no, existe una diferencia en el plato entre los dos lados. Tal rueda asimétrica se llama "convexa" rueda. El lado de la rueda con menos plato tiene radios ligeramente más cortos pero significativamente más tensados que el lado con más plato. Se han probado varias técnicas diferentes para minimizar esta asimetría de los radios. Además de la geometría modificada del buje, algunas llantas tienen orificios para radios descentrados, y el montaje de los radios con curvatura en J comunes en la brida del buje se puede modificar "hacia adentro" o "fuera de borda".
Se puede usar un soporte de nivelación o un calibre de plato para medir la posición de la llanta en relación con el cubo. Por lo tanto, "servir" también se utiliza para describir el proceso de centrado de la llanta en el buje, incluso en el caso de ruedas simétricas.
Rigidez
La rigidez de una rueda de bicicleta se puede medir en tres direcciones principales: radial, lateral y torsional. La rigidez radial es principalmente una medida de qué tan bien la rueda absorbe los baches de la superficie sobre la que rueda. La rigidez lateral, especialmente de la rueda delantera, influye en el manejo de la bicicleta. La rigidez torsional o tangencial es una medida de qué tan bien transmite la rueda las fuerzas de propulsión y frenado, si se aplica en el buje, como en el caso de los frenos de buje o de disco.
Varios factores afectan estas rigideces en diversos grados. Estos incluyen el radio de la rueda, la flexión de la llanta y la rigidez torsional, el número de radios, el calibre de los radios, el patrón de entrelazado, la rigidez del buje, el espacio entre las bridas del buje y el radio del buje. En general, la rigidez lateral y radial disminuye con el número de cruces de radios y la rigidez torsional aumenta con el número de cruces de radios. Un factor que tiene poca influencia en estas rigideces es la tensión de los radios.
Sin embargo, demasiada tensión en los radios puede provocar fallas catastróficas en forma de pandeo. El "factor más significativo que afecta la rigidez del sistema de radios laterales" es el ángulo entre los radios y el plano medio de la rueda. Por lo tanto, cualquier cambio que aumente este ángulo, como aumentar el ancho del cubo, manteniendo todos los demás parámetros constantes, aumenta la resistencia al pandeo.
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