La obstinación del ciclista por avanzar crea tensión en la cadena que tira del engranaje de la rueda trasera. La fuerza de torsión (torque) va del buje a la llanta y al suelo, y así avanza.
Dado que la rueda tiene una estructura tan ligera, debe gestionar este par eficientemente sin flexión, fatiga ni sobrepeso. Gracias a la ingeniosa estructura de radios tangenciales, la rueda trasera puede transmitir el par con facilidad.
Las ruedas de radios de alambre se utilizaron durante décadas antes de que se idearan los radios tangenciales. A James Starley se le atribuye el primer producto con radios tangenciales: la bicicleta Ariel de su Coventry Sewing Machine Company.
La rueda delantera Ariel tiene dos palancas radiales (y la trasera, una) entre los radios. Desde el extremo de cada una hay una conexión de cable a la llanta. Al apretarlas, los radios semisueltos de cada rueda quedan ajustados al formar un ángulo ligeramente tangencial entre el buje y la llanta. Este ángulo facilita la transferencia de par.
Esto es exactamente lo que ocurre cuando una rueda completamente radial necesita transmitir par. Se produce una ligera torsión, de modo que cada radio tiene una pequeña palanca para controlar el par. Hasta que se produce esta torsión, una rueda radial, en teoría, no puede transmitir par. Aquí se muestra una rueda simplificada que muestra solo cuatro radios de tracción y cuatro de empuje. Su ángulo tangencial al buje significa que todos trabajan al transmitir par.
La buena noticia es lo bien que la rueda maneja el par motor. La resistencia necesaria para soportar cargas verticales (sin duda su función más importante) provoca, por cierto, un diseño sobredimensionado para el par motor. Las ruedas transportan el par motor como las cadenas. Ningún ser humano es lo suficientemente fuerte como para romper la cadena de una bicicleta con la fuerza de sus piernas. Las cadenas se rompen por óxido, defectos y eslabones defectuosos. Las ruedas pueden soportar todo el par motor de ciclistas superfuertes con radios de calibre y número reducidos.
Cuando una rueda falla durante un pedaleo intenso, por ejemplo, en un sprint, no es el torque lo que la causa. Otros problemas caóticos ocurren durante el pedaleo intenso. Pérdidas de control con patinazos, las ruedas pueden saltar de un lado a otro con los pedaleos como puñetazos de boxeador. Esto crea fuerzas secundarias, laterales y verticales, que pueden fallar una rueda. No fue la fuerza del ciclista, por mucho que quiera creerlo.
Aclaremos la función del patrón de radios. A continuación, se muestra un ejemplo simplificado de una fijación de radios perfectamente tangencial.
Esta geometría tangencial en los radios se debe a un mayor número de cruces. Recuerde que el ángulo se ve afectado por el número de radios. Por lo tanto, la cruceta 2 es perfectamente tangencial para 24 agujeros (imagen superior), la cruceta 3 para 28, la cruceta 4 para 36 y la cruceta 5 para 48.
Un número de cruce más bajo también funciona. Aquí se muestra un ángulo de fijación de radios mucho más bajo.
Un patrón cruzado más bajo, que crea un brazo de palanca más corto, es exactamente como pedalear con un plato delantero más pequeño: la tensión de la cadena es mayor para una fuerza de pedaleo dada. Por eso te sientes más fuerte en cuestas (¡no más rápido!). Para una rueda, una mayor tensión en los radios no es un gran problema, pero ciclos más frecuentes de cambio de tensión contribuyen a la fatiga del metal y a una mayor tensión en el buje y la llanta donde se fija el radio.
Entiende el patrón de radios, pero no te obsesiones porque las ruedas ciertamente no lo hacen. Si quieres un buen ejemplo de lo fácil que las ruedas hacen el trabajo de torque, piensa por un momento en las ruedas de carretera modernas. Debe haber un millón de bicicletas de carretera con ruedas traseras de 24 agujeros. La mayoría de ellas tienen patrones radiales en el lado opuesto a la transmisión para el estilo y el brillo aerodinámico. Radial no puede transmitir torque hasta un pequeño giro. Dado que el lado de la transmisión, el patrón cruzado es rotacionalmente más rígido, soporta la carga de torque antes de que el lado opuesto a la transmisión tenga la oportunidad. No es reacio, solo demasiado lento. El lado izquierdo de la rueda trasera es completamente incapaz de asistir con cargas de torque. Todo lo que puede hacer es soportar peso vertical, por lo que toda la unidad está agradecida.
Así que tenemos millones (quizás) de ruedas traseras con solo 12 radios que gestionan la potencia del pedaleo. Son 6 radios de tracción y 6 de empuje, cada uno con un peso de tan solo 5 gramos. Así, 56 gramos de alambre soportan el esfuerzo muscular de los ciclistas más fuertes, cuyas piernas imponentes producen miles de vatios y cientos de Nm durante años de ciclismo. La efectividad de la rueda ya no me sorprende, pero sigue siendo asombrosa.
¡Nos enorgullece ser creadores, usuarios y aficionados de las ruedas de bicicleta! A continuación, la suspensión. Sí, la rueda cumple su función, de la que depende más la bicicleta que el ciclista.
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Pete
noviembre 02, 2021
Should the peddling spokes be heads in or heads out. looks like more people says its about the same.