Bicicleta: Sistema Frenos

Contexo Histórico

• 

  Freno del Barón Dráis

• 

  Freno de rueda trasera mejorado patentado en 1868. Al girar el manillar, el cable se enrollaba y apretaba el freno contra la rueda trasera.

• 

  Freno de roce con cilindros de goma para velocípedos altos de Timberlake (1878). Para accionarlo se giraba el manillar o se movía el disco de la ruéda del freno.

• 

  Freno de golpe del americano Hanton (alrededor de 1869)

• 

  Freno de cuchara de velocípedo alto (alrededor de 1885)

• 

  Texto de descripción de la imagen

• 

  Texto de descripción de la imagen

• 

  Texto de descripción de la image

• 

  Texto de descripción de la image

• 

  Texto de descripción de la image

• 

  Texto de descripción de la image

• 

  Texto de descripción de la image

• 

  Texto de descripción de la image

• 

  Texto de descripción de la image

• 

  Texto de descripción de la image

• 

  Texto de descripción de la image

• 

  Texto de descripción de la image

• 

  Texto de descripción de la image

El primero fue el barón von Drais. En sus velocípedos de rueda libre, ya en 1817/18, una suela de freno presionaba directamente sobre los neumáticos de hierro de la rueda trasa a través de un cable. En el transcurso de los años, este principio apenas si cambió y todavía en 1870 los biciclos estaban dotados de este tipo de frenos.

En los años sesenta, fue Michaux quien modificó un tanto el sistema. Activaba el cable haciendo girar el manillar, alrededor del cual se enrollaba, encogiéndose y presionando, una suda de freno de aleación de hierro, que retrocedía por medio de un muelle plano puesto en la rueda trasera.

Con la llegada de los velocípedos altos, se generalizó el uso de los frenos de rueda delantera. Generalmente, se basaban en una suela de freno de hierro, en forma de cuchara, que actuaba sobre los neumáticos de goma. Se podía accionar desde el manillar por medio de una palanca. En ocasiones, un cilindro de goma sustituía la cuchara de freno.

Los ciclistas deportivos, que confiaban en sí mismos, rechazaban rigurosamente los frenos. Mientras el cubo de la rueda no estuvo dotado de giro libre, aminoraban la marcha de sus vehículos pedaleando despacio, y, si esto no bastaba, paraban directamente los neumáticos con las manos, enguantadas en cuero. Algunos deportistas despreciaban el freno en tal grado, que montaban en su bicicleta un simulacro para cumplir las normas policíacas de seguridad. Añadamos que las bicicletas de pista actuales tampoco poseen freno.

La llegada de los «pneumáticos» impuso la sustitución definitiva de los frenos metálicos por cilindros de goma. A veces eran sustituidos por bloques de goma recambiables. Tales frenos de bloque y palanca se encuentran todavía, en nuestros días, en muchas bicicletas de paseo. Sólo la forma de la palanca del freno ha cambiado de acuerdo con la moda y el ahora mecanismo de freno se halla colocado en el interior del tubo del manillar.

A finales de siglo, algunos fabricantes lanzaron bicicletas de frenos de bloque, sin protección metálica, accionados por el pie. Eran bastante peligrosos, pues, en la cuesta abajo, ambos pies tenían que refrenar los pedales.

Cuando, a finales del siglo pasado, la rueda libre (sin freno de marcha atrás) introdujo el cable, la bicicleta se hizo cada vez más rápida en los terrenos llanos. Los frenos usuales mostraban excesiva debilidad y las revistas especializadas recomendaron para los paseos largos los llamados «frenos remolcables». Se basaban en que el ciclista incorporara un palo o una vara afilada a su bicicleta. Esta solución, no precisamente técnica, pero elegante, parece ser que inspiró a un cierto señor Hófer para la invención de sus «frenos de montaña», que no actuaban directamente sobre la rueda sino —como una palanca larga y afilada— directamente sobre el terreno, ante la rueda trasera.

En 1895, en su búsqueda de un sistema de frenos convincente, un fabricante dio con la presión del aire. Debajo de los puños del manillar sujetó un balón de aire que se podía hinchar por medio de un tubo, el «Pneumatic Cycle Brake». Una descripción contemporánea aclara el principio: «Presionando una sola vez sobre el balón de aire, incorporado al manillar y en conexión con el freno pneumático, por medio de un tubo de goma, el freno pneumático se hincha, presiona el neumático y funciona como freno.» El freno podía «actuar tanto sobre la rueda delantera como la trasera».

Ni el freno de montaña de Hófer ni el modelo «pneumático» tuvieron éxito, debido a que no tardó en aparecer el freno de llanta para rueda delantera y trasera, que ocupó decididamente el primer puesto entre todos los artefactos de la competencia. Se utilizaba por impulso del suelo, al principio central y más tarde de lado. Durante medio siglo se mantuvo, incuestionable, junto al freno de marcha atrás, el cual, mientras tanto, también se había generalizado. En 1860, el principio se modificó en un detalle muy pequeño, pero ventajoso: desde entonces presiona los dos bloques del freno siempre con la misma intensidad sobre la llanta; es el llamado freno de llanta sincrónico.

El genial constructor e ingeniero, doctor H. Klane —diseñador de frenos de disco para aviones y tanques— desarrolló, tras la Segunda Guerra Mundial, unos eficientes frenos de disco para las ruedas delantera y trasera de la bicicleta. También éstos se montan en el eje de la rueda, pero no se trata propiamente de frenos de cubo, sino de varios discos y construcciones en forma de tambor que no responden a la marcha atrás sino al impulso del suelo. Accionado por la mano, el mecanismo actúa también en la rueda trasera. En 1937, la empresa americana Arnold, Schwing & Co. de Chicago lanzó con gran éxito al mercado un freno de tambor. Las construcciones más recientes son las japonesas de disco (Brigestone Super Disc, Shimano) que frenan tan suavemente como los frenos hidráulicos de un automóvil y su acción es también hidráulica.

Propósito Formal de los Frenos

El sistema de freno en ambas bicicletas se basa en la creación un mecanismo que sea capaz de detener el movimiento o de reducir la velocidad de la bicicleta, de manera eficaz y segura. Esto es posible por medio de la tecnologia en maquinas y procesos disponibles en la época correspondiente a cada bicicleta. Las piezas que se emplean en la construcción del freno concuerdan con los requerimientos de tracción, torque y compresión que la bicicleta genera al frenar. Proposito General Los cambios de la bicicleta sirven para vencer la resistencia que ejerce el aire, nuestro peso y el de la bicicleta durante una subida o la inercia al arrancar. Un buen uso de los cambios permite aprovechar al máximo la fuerza que trasmitimos a la rueda con el consiguiente ahorro de energía. Es decir, el propósito de este sistema es que, combinando las distintas relaciones entre platos y coronas, podamos pedalear a un ritmo constante optimizando nuestro esfuerzo: poder desarrollar un ejercicio anaeróbico parejo que maximice nuestras energías.

• Ficha Sistema Cambios y Frenos Onyx

• Ficha de análisis Sistema Frenos Hercules

Tipos de cambios

Cambio interno: o cambio de buje de bicicleta es un sistema análogo al cambio de bicicletas externo, pero usando engranajes como en una caja de cambios de moto o coche.El cambio interno se encuentra dentro del buje de la rueda trasera y vienen de 2, 3, 5, 7, 8 y hasta 14 marchas. Se utilizan sobre todo en las bicicletas domésticas y de ruedas pequeñas, como las bicicletas plegables. Los cambios internos funcionan por engranajes planetarios, lo que significa que la parte exterior de la unidad del buje (que se adjunta a los radios) haga que cambie de velocidad con respecto al piñón de la rueda trasera, dependiendo de qué marcha se seleccione.

Cambio externo: es un dispositivo que permite que la cadena "baje" o "suba" entre los diferentes piñones que van fijos a la rueda de atrás de la bicicleta. De esta forma, podemos elegir entre diferentes"cambios", "velocidades" que nos permitirán regular la intensidad con la que pedaleamos (fuerza muscular) de una mayor o menor cadencia de pedaleo).

Partes basicas del sistema de cambios

Manilla de cambio

Desviador delantero

Desviador trasero

Relaciones de los cambios

Cuando se cambias de plato o piñón, sueles actuar sobre una palanca que normalmente está situada en el manillar. Dicha palanca lo que hace es generar mayor o menor tensión de forma sobre un cable que mueve un elemento mecánico, llamado desviador, desplazando la cadena hacia un plato u otro. Cuando cambias de piñón el proceso es el mismo,es decir, la cadena se desvía hacia un piñón u otro.Suponiendo que tenemos una bicicleta con 3 platos y 8 piñones, el número máximo de combinaciones posibles es de 24 posibilidades ( 3 platos * 8 piñones ).De hecho, para usar los cambios de la bici correctamente, no se deben utilizar todas las combinaciones posibles, sino solo algunas.

A la hora de usar los cambios de la bicicleta correctamente se debe tratar que la cadena esté lo más recta posible. Esto es así porque cuanto más se cruces a cadena, más sufren los eslabones y los dientes del plato y piñón engranados en ese momento; si los eslabones sufren más de lo debido se pueden partir en plena ruta .Por otra parte, la cadena, al ir cruzada, genera mucho desgaste en los dientes del plato y piñón engranados.

Combinaciones incorrectas de los cambios

• 

  Combinación platos y piñones pequeños

• 

  Combinación platos y piñones grandes

Combinaciones correctas de los cambios

Para realizar cambios seguros, este ultimo dibujo representa las combinaciones adecuadas, estableciendo relaciones entre los mismos colores que se encuentran paralelos de forma que si engranamos la cadena, entre un plato y un piñón del mismo color,siempre está recta o el cruce de la misma es prácticamente despreciable.Por tanto, el número de combinaciones útiles, para una bici de 3 platos y 8 piñones es de 8 velocidades.

Cambio y razones de cambio

Cambios y razones de cambio (o proporción entre plato y piñón) se refiere a la velocidad a la que las piernas del ciclista dan vuelta en comparación con la velocidad a la que giran las ruedas. Un cambio, como una palanca, es un medio para variar el ritmo al que se realiza el trabajo. A este ritmo de variación se le denomina «razón de cambio». En una bicicleta, esta razón viene determinada por los tamaños relativos de los platos y las coronas. Con un plato de 52 dientes (D), una vuelta completa de las bielas hará girar cuatro veces una rueda con una corona de 13 dientes (D), (la razón es de 4:1), mientras que un plato de 28 D hara girar una vez una rueda con una corona de 28 D (la razón des de 1:1). Una combinación de 52/13 D es grande y proporciona velocidad, mientras que una combinación de 28/28 D es baja y proporcionara fuerza para subir cuestas, aunque sea lentamente.

Planos Constructivos

Sistema Frenos

• Frenos Onyx
• Frenos Hercules

Sistema Cambios

• Cambios Onyx

Procesos Productivos de piezas del Sistema

Sistema Frenos

• Frenos Onyx
• Frenos Hercules

Sistema Cambios

• Cambios Onyx

---

Volver a Estudio de la Bicicleta

---