Un engranaje de buje , [1] buje de engranaje interno , [2] buje con engranaje interno [3] o simplemente buje de engranaje [4] es un sistema de cambio de relación de transmisión que se usa comúnmente en bicicletas y que se implementa con engranajes planetarios o epicicloidales . Los engranajes y lubricantes están sellados dentro de la carcasa del engranaje de buje, en contraste con los engranajes de descarrilador donde los engranajes y el mecanismo están expuestos a los elementos. El cambio de la relación de transmisión se lograba tradicionalmente mediante una palanca de cambios conectada al buje con un cable Bowden , y las palancas de cambio de estilo de empuñadura giratoria se han vuelto comunes.
Los sistemas de cambio de buje suelen tener una vida útil prolongada y prácticamente sin necesidad de mantenimiento, aunque algunos no son adecuados para un uso intensivo en competiciones o en terrenos accidentados. Muchas bicicletas urbanas o de cercanías, como las bicicletas de ciudad europeas, suelen estar equipadas con bujes de cambio de 7 velocidades y cada vez hay más sistemas de 8 velocidades disponibles. Las bicicletas utilitarias más antiguas o menos costosas suelen utilizar bujes de cambio de 3 velocidades, como en los sistemas de bicicletas compartidas . Muchas bicicletas plegables utilizan bujes de cambio de 3 velocidades. Hay desarrollos modernos disponibles con hasta 18 relaciones de cambio.
Antes de que se utilizaran engranajes epicicloidales en los bujes de las bicicletas, se utilizaban en triciclos. Las patentes de bujes epicicloidales datan de mediados de la década de 1880. [5] [6] La primera patente para un engranaje epicicloidal compacto para buje se concedió en 1895 al maquinista estadounidense Seward Thomas Johnson de Noblesville, Indiana, EE. UU. [7] Se trataba de un motor de 2 velocidades, pero no tuvo éxito comercial.
En 1896, William Reilly de Salford, Inglaterra, patentó un buje de 2 velocidades que entró en producción en 1898 con el nombre de "The Hub". [8] Fue un gran éxito y se mantuvo en producción durante una década. Rápidamente estableció la practicidad de los engranajes epicicloidales compactos.
En 1902, Reilly había diseñado un engranaje de buje de 3 velocidades. Se separó del fabricante de "The Hub", pero les había cedido los derechos intelectuales de sus futuros diseños de engranajes. Para evitar este problema, las patentes para la transmisión de 3 velocidades de Reilly se obtuvieron a nombre de su colega, James Archer. [9] Mientras tanto, el conocido periodista e inventor inglés Henry Sturmey también había inventado un buje de 3 velocidades. [10] En 1903, Frank Bowden , director de la Raleigh Bicycle Company , formó The Three-Speed Gear Syndicate, habiendo obtenido los derechos tanto de la Reilly/Archer como de la Sturmey de 3 velocidades. El buje de Reilly entró en producción como la primera Sturmey Archer de 3 velocidades. [11]
En 1902, Mikael Pedersen (que también produjo la bicicleta Dursley Pedersen ) patentó un engranaje de buje de 3 velocidades y este se produjo en 1903. Se decía que se basaba en el principio del "eje intermedio" [12] pero podría decirse que era un engranaje epicicloidal inusual, en el que se usaba un segundo sol en lugar de un engranaje de anillo. [13] En 1904, la empresa Fichtel & Sachs (Alemania, Schweinfurt ) produjo un engranaje de buje bajo licencia de Wanderer y, en 1909, había 14 engranajes de buje de 3 velocidades diferentes en el mercado británico. [14]
En la década de 1930, los cambios de buje se usaban en bicicletas de todo el mundo. Eran especialmente populares en el Reino Unido, los Países Bajos, los países de habla alemana y Escandinavia. Desde la década de 1970, se han vuelto mucho menos comunes en los países de habla inglesa, pero en muchas partes del norte de Europa, donde las bicicletas se usan regularmente como transporte diario en lugar de solo para deporte o ocio, los cambios de buje todavía se usan ampliamente. Ahora han comenzado a aparecer los sistemas de cambio más baratos y más fuertes (pero menos confiables) , que ofrecen un rango de marchas más amplio.
En 1987, Sturmey-Archer fabricaba únicamente bujes de 3 y 5 velocidades, y Fichtel & Sachs y Shimano fabricaban únicamente bujes de 2 y 3 velocidades. Ese año se publicó el primer libro (aparte de los manuales de servicio) en unos 80 años que trataba exclusivamente de engranajes epicicloidales para bicicletas. [15] Desde entonces, ha habido un aumento lento pero constante del interés en los engranajes de buje, que se refleja en la gama más amplia de productos disponibles en la actualidad.
En 1995, Sachs presentó el Elan , el primer buje con 12 velocidades y un alcance total del 339%. Tres años más tarde, Rohloff presentó el Speedhub 500/14 , un buje con 14 velocidades y un alcance del 526%, comparable al de un sistema de cambio con desviador de 27 velocidades, y también lo suficientemente robusto y ligero para el ciclismo de montaña . En 2007, NuVinci comenzó a fabricar bujes de ∞ -velocidades con transmisión continuamente variable ("stepless") para bicicletas de cercanías, con un alcance creciente de aproximadamente el 380% [16] (2016).
A partir de 2008, Sturmey-Archer fabrica bujes de 3, 5 y 8 velocidades, SRAM (sucesor de Fichtel & Sachs) fabrica bujes de 3, 5, 7 y 9 velocidades y Shimano fabrica bujes de 3, 7 y 8 velocidades. En febrero de 2010, Shimano anunció la introducción del Shimano Alfine 700 , un modelo de 11 velocidades. [17]
Aunque la mayoría de los sistemas de cambio de buje utilizan una sola rueda trasera , el sistema Dual Drive de SRAM combina un buje epicicloidal con un sistema de cambio trasero de varias velocidades para proporcionar una transmisión de amplio rango concentrada en la rueda trasera. En 2010, Canyon presentó el concepto 1.44 2 , un buje híbrido que utiliza una combinación similar de cambio de buje epicicloidal y cambio trasero. [18]
Las bicicletas Brompton tienen su propio diseño, con un desviador de dos velocidades acoplado a un buje Sturmey-Archer especial de tres velocidades y relación amplia, el "BWR" (Brompton Wide Ratio). El sistema es útil para bicicletas plegables (en las que un juego de platos y bielas delantero múltiple podría dañar el mecanismo de plegado de la bicicleta), en bicicletas reclinadas y en bicicletas de carga (en las que las ruedas pequeñas o el mayor peso requieren una gama más amplia de marchas con pasos más pequeños). En el pasado, los cambios de buje también se han utilizado en motocicletas , aunque ahora esto es poco común.
Los bujes de 3 velocidades más sencillos utilizan un único engranaje epicicloidal planetario. El engranaje planetario (en amarillo) está montado sólidamente sobre el eje y, por lo tanto, está fijo en relación con el cuadro de la bicicleta.
El eje del buje de un cambio de buje (a diferencia del de un sistema de cambio de marchas) transportará par en todos los engranajes, excepto en el de transmisión directa, y por lo tanto debe estar firmemente sujeto contra la rotación. Si bien las arandelas antirrotación entre la puntera y la tuerca del eje han demostrado ser adecuadas, los sistemas modernos de mayor alcance utilizan un brazo de reacción fijado a la vaina de la cadena. Las ruedas traseras con frenos de tambor (una característica de algunas bicicletas para uso diario) requieren un brazo de reacción de todos modos.
La mayoría de los cambios de buje se operan de manera similar, con un solo giro, gatillo o palanca de cambios con el pulgar. Una excepción es el estilo más antiguo de Sturmey-Archer de 5 velocidades, que utilizaba un segundo cable de cambio para cambiar entre los engranajes solares de rango cerrado y amplio, lo que daba como resultado dos bujes de 3 velocidades en una unidad. El engranaje intermedio en ambos rangos era de transmisión directa, por lo que había cinco marchas distintas. Podían controlarse con una palanca de cambios especial de 5 velocidades que operaba ambos cables, o con una palanca de cambios de 3 velocidades normal y una palanca de cambios de fricción.
Los engranajes de buje tradicionales se indexan en la palanca de cambios, lo que hace que el funcionamiento dependa de la tensión correcta del cable (y de su lubricación). En la práctica, los saltos de marcha y los consiguientes daños internos son poco habituales, excepto en unidades con alto kilometraje. Las unidades de engranajes de buje modernas incorporan el indexado dentro de la unidad y, por lo tanto, no se ven afectadas por los fallos de funcionamiento del cambio provocados de esta manera.
La mayoría de los sistemas Sturmey-Archer y Fichtel & Sachs "Torpedo" utilizan la marcha más alta con el cable flojo, lo que podría hacer que la bicicleta sea utilizable para viajes de larga distancia en terreno llano, incluso si se produjera un fallo en el mecanismo de cambio. Es bastante similar a un sistema de cambio, que se puede configurar manualmente en una marcha más alta en caso de un fallo similar. Sin embargo, los primeros bujes Sturmey-Archer utilizaban la marcha más baja de forma predeterminada. Algunos sistemas de cambio de buje modernos, por ejemplo, Shimano de 7 velocidades, también utilizan la marcha más baja de forma predeterminada y, por lo tanto, dependen más del tirón del cable.
Algunos sistemas combinan bujes con engranajes internos con desviadores externos. Un buje de rueda libre con un piñón adecuado para una cadena estrecha se puede combinar con un juego de bielas doble o triple y un desviador delantero para proporcionar un rango más amplio y una relación de transmisión más estrecha. Se necesita un tensor de cadena o un desviador trasero para compensar la holgura de la cadena y se debe tener cuidado de no apretar demasiado el buje utilizando una relación plato/piñón demasiado pequeña.
Alternativamente, algunos bujes pueden aceptar dos piñones de transmisión cóncavos, [23] entre los cuales el ciclista puede cambiar con un desviador trasero. La selección cuidadosa de los piñones puede permitir que las relaciones de transmisión disponibles cuando se usa un piñón caigan a la mitad entre las disponibles cuando se usa el segundo piñón, lo que proporciona un engranaje de medio paso , como en la bicicleta plegable Brompton de 6 velocidades. Este concepto se utiliza y se extiende en el sistema SRAM Dual Drive, donde se monta un cassette multivelocidad convencional en un buje de 3 velocidades. Sturmey Archer fabrica una versión similar del siempre popular buje AW. Este sistema puede ser útil en bicicletas que no aceptan un desviador delantero. La empresa alemana Canyon presentó el 144 2 en 2010, un buje híbrido que utiliza una combinación similar de desviador/epicicíclico.
Cuando se utilizan desviadores delanteros y traseros con un buje con engranajes, el resultado es una transmisión de rango muy amplio, a expensas de un mayor peso y complejidad.
Un uso particular de los sistemas de doble transmisión es en bicicletas reclinadas, en las que arrancar desde parado o después de frenar con fuerza resulta muy difícil si se ha engranado una marcha alta. En una bicicleta vertical, si se engrana una marcha alta, el ciclista puede usar una pierna para ganar un impulso mínimo y ponerse de pie sobre los pedales y usar la parte superior del cuerpo para equilibrar la bicicleta; esto no es posible en una bicicleta reclinada de 2 ruedas. En este caso, la configuración de doble transmisión permite cambiar de marcha en parado o a baja velocidad, lo que no es posible con cambios de marcha únicamente.
Los engranajes de buje avanzados ofrecen una mayor cantidad de marchas mediante el uso de múltiples engranajes epicicloidales accionados entre sí. Sus relaciones se eligen para brindar engranajes espaciados de manera más uniforme y un rango de marchas total más amplio. El principio de funcionamiento de estas unidades es el mismo que el de los sistemas menos avanzados, con un gatillo o palanca de cambios giratoria con cambios secuenciales.
![Esta transmisión por correa en una Trek Soho también está equipada con una rueda dentada.[24]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/eb/Belt-drive_internal-geared_multi-speed_rear_hub.JPG/1280px-Belt-drive_internal-geared_multi-speed_rear_hub.JPG)
derailleur, n. 1950 Chambers's Encycl. II. 307/2 El cambio variable más popular en Gran Bretaña es el cambio de buje de 3 y 4 velocidades... 1959 Elizabethan Apr. 35/1 Mi bicicleta ligera con cambio de buje de 4 velocidades...
¡Ahora debería poder elegir el grupo de buje de engranajes que mejor se adapte a su propósito personal de ciclismo!
La distancia entre las bridas proporciona a la rueda su resistencia lateral. Las ruedas con un espaciado estrecho entre las bridas y muchos engranajes son menos adecuadas para caminos accidentados que aquellas con un espaciado más amplio y menos engranajes. Los bujes con bridas grandes no ofrecen ninguna ventaja funcional y tienen la desventaja de un peso adicional. Las bicicletas tándem con conducción agresiva son una excepción.
La línea de la cadena puede verse afectada por si el piñón es plano o cóncavo: los piñones más pequeños suelen ser planos, los más grandes tienden a ser cóncavos y los de tamaño mediano están disponibles en ambas formas.
Trek descubrió que los puntos de contacto entre la correa y el piñón se habían desgastado.
