Un cubo de engranaje , [1] cubo de engranaje interno , [2] cubo de engranaje interno [3] o simplemente cubo de engranaje [4] es un sistema de cambio de relación de transmisión comúnmente utilizado en bicicletas que se implementa con engranajes planetarios o epicíclicos . Los engranajes y lubricantes están sellados dentro de la carcasa del engranaje del cubo, a diferencia de los engranajes de cambio 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 con agarre giratorio se han vuelto comunes.
Los sistemas de engranajes de cubo generalmente tienen una vida útil larga y en gran medida no requieren mantenimiento, aunque algunos no son adecuados para un uso de alto estrés en competiciones o en condiciones montañosas y todoterreno. Muchas bicicletas urbanas o de cercanías, como las bicicletas urbanas europeas, ahora suelen estar equipadas con bujes de 7 velocidades y los sistemas de 8 velocidades están cada vez más 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. Están disponibles desarrollos modernos con hasta 18 relaciones de transmisión.
Antes de que se utilizaran los engranajes epicíclicos en los bujes de las bicicletas, se utilizaban en los triciclos. Las patentes de bujes epicíclicos datan de mediados de la década de 1880. [5] [6] La primera patente para un engranaje epicicloidal compacto se concedió en 1895 al maquinista estadounidense Seward Thomas Johnson de Noblesville, Indiana, EE. UU. [7] Este era un engranaje de 2 velocidades, pero no tuvo éxito comercial.
En 1896, William Reilly de Salford, Inglaterra, patentó un buje de dos velocidades que entró en producción en 1898 como "The Hub". [8] Fue un gran éxito, permaneciendo en producción durante una década. Rápidamente estableció la practicidad de los engranajes epicicloidales compactos.
En 1902, Reilly había diseñado un engranaje de cubo de 3 velocidades. Se separó del fabricante de 'The Hub', pero les había cedido los derechos intelectuales de sus futuros diseños de equipos. Para solucionar este problema, las patentes de 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 Raleigh Bicycle Company , formó The Three-Speed Gear Syndicate, habiendo obtenido los derechos de Reilly/Archer y Sturmey de 3 velocidades. El buje de Reilly entró en producción como el primer Sturmey Archer de 3 velocidades. [11]
En 1902, Mikael Pedersen (que también produjo la bicicleta Dursley Pedersen ) patentó un engranaje de cubo de 3 velocidades y este se produjo en 1903. Se decía que se basaba en el principio del "contraeje" [12] , pero podría decirse que era un epicicloidal inusual. engranaje, en el que se utilizó un segundo sol en lugar de una corona. [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 diferentes de 3 velocidades en el mercado británico. [14]
En la década de 1930, los engranajes de cubo se utilizaban en bicicletas de todo el mundo. Fueron 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 utilizan regularmente como transporte diario en lugar de simplemente para deporte o ocio, los cambios de buje todavía se utilizan ampliamente. Ahora han comenzado a aparecer los sistemas de cambio más baratos y resistentes (pero menos fiables) , que ofrecen una gama de marchas más amplia.
En 1987, Sturmey-Archer fabricaba sólo bujes de 3 y 5 velocidades, y Fichtel & Sachs y Shimano sólo fabricaban bujes de 2 y 3 velocidades. Ese año se publicó el primer libro (aparte de los manuales de servicio) en unos 80 años que trata únicamente sobre engranajes epicicloidales para bicicletas. [15] Desde entonces, ha habido un aumento lento pero constante en el interés por los engranajes de cubo, lo que se refleja en la gama más amplia de productos ahora disponibles.
En 1995, Sachs presentó el Elan , el primer cambio de buje con 12 velocidades y una autonomía total del 339%. Tres años más tarde, Rohloff lanzó el Speedhub 500/14 , un buje de cambio con 14 velocidades y una autonomía del 526%, comparable al de un sistema de cambio de 27 velocidades, y además suficientemente robusto y ligero para el ciclismo de montaña . En 2007, NuVinci comenzó a fabricar bujes de velocidad ∞ de transmisión continuamente variable ("continua") para bicicletas de cercanías, con un rango creciente de alrededor del 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 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 engranajes de buje utilizan una rueda dentada 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 epicicloidal/desviador similar. [18]
Las bicicletas Brompton tienen un diseño propio, con un desviador de dos velocidades acoplado a un buje especial Sturmey-Archer de tres velocidades y relación amplia, el "BWR" (Brompton Wide Ratio). El sistema es útil para bicicletas plegables (donde un juego de platos y bielas delanteros múltiples podría dañar el mecanismo de plegado de la bicicleta), bicicletas reclinadas y bicicletas de carga (donde las ruedas pequeñas y/o el aumento de peso requieren una gama más amplia de marchas con pasos más pequeños). En el pasado, los engranajes de buje también se utilizaban en motocicletas , aunque ahora esto es poco común.
Los bujes de 3 velocidades más simples utilizan un único juego de engranajes epicicloidales planetarios. El engranaje solar (en amarillo) está montado sólidamente en el eje y, por lo tanto, queda fijado con respecto al cuadro de la bicicleta.
El eje del cubo de un engranaje de cubo (a diferencia del de un sistema de cambio) transmitirá torsión en todos los engranajes excepto en el de transmisión directa, por lo que debe estar firmemente sujeto contra la rotación. Si bien las arandelas antirrotación entre la puntera y la tuerca del eje a menudo 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 de cercanías) requieren un brazo de reacción de todos modos.
La mayoría de los engranajes de cubo se operan de manera similar, con un solo giro, gatillo o palanca de cambios con el pulgar. Una excepción es el estilo antiguo de Sturmey-Archer de 5 velocidades, que usaba un segundo cable de cambio para cambiar entre engranajes solares de rango cercano y amplio, proporcionando efectivamente dos bujes de 3 velocidades en una unidad. La marcha intermedia en ambas gamas era de transmisión directa, por lo que había cinco marchas distintas. Podían controlarse con una palanca de cambios especial de 5 velocidades que accionaba ambos cables, o con una palanca de cambios normal de 3 velocidades y una palanca de fricción.
Los engranajes de cubo tradicionales están indexados 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 inusuales, excepto en unidades de alto kilometraje. Los reductores de cubo modernos incorporan la indexación dentro de la unidad y, por lo tanto, no se ven afectados por los fallos de cambio causados de esta manera.
La mayoría de los sistemas "Torpedo" de Sturmey-Archer y Fichtel & Sachs ponen por defecto la marcha máxima en el cable flojo, lo que podría hacer que la bicicleta sea utilizable para viajes de larga distancia en terreno plano, incluso si se desarrollara una falla en el mecanismo de cambio. Es más bien como un sistema de cambio, que se puede ajustar manualmente a una velocidad alta en caso de una falla similar. Sin embargo, los primeros bujes Sturmey-Archer utilizaban por defecto una marcha baja. Algunos sistemas de cambio de buje modernos, por ejemplo Shimano de 7 velocidades, también utilizan de forma predeterminada la marcha inferior 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 una rueda dentada adecuada para cadenas estrechas se puede combinar con un juego de bielas doble o triple y un desviador delantero, para proporcionar un rango más amplio y un espaciamiento más estrecho de las relaciones de transmisión. 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 ruedas dentadas de disco, [23] entre las cuales el ciclista puede cambiar con un desviador trasero. Una selección cuidadosa de la rueda dentada puede permitir que las relaciones de transmisión disponibles cuando se usa una rueda dentada queden a mitad de camino entre las disponibles cuando se usa la segunda rueda dentada, proporcionando un cambio de medio paso , como en la bicicleta plegable Brompton de 6 velocidades. Este concepto se utiliza y se amplía en el sistema SRAM Dual Drive, donde se monta un casete convencional de varias velocidades en un buje de 3 velocidades. Sturmey Archer fabrica una versión similar del siempre popular buje AW. Este sistema puede resultar útil en bicicletas que no pueden aceptar un desviador delantero. La empresa alemana Canyon presentó en 2010 el 144 2 , un buje híbrido que utiliza una combinación epicicloidal/desviador similar.
Cuando se utilizan tanto el desviador delantero como el trasero con un buje dentado, el resultado es una transmisión de muy amplio alcance, a expensas de un mayor peso y complejidad.
Un uso particular de los sistemas de doble transmisión es en bicicletas reclinadas donde arrancar desde parado, o después de frenar con fuerza, es muy difícil si se engrana una marcha alta. En una bicicleta vertical, si se acopla una marcha alta, el ciclista puede usar una pierna para ganar un impulso mínimo y pararse 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. Aquí, la configuración dualdrive permite cambiar en parado o a bajas velocidades, lo que no es posible solo con cambios de cambio.
Los engranajes de cubo avanzados ofrecen una mayor cantidad de engranajes mediante el uso de múltiples engranajes epicicloidales impulsados entre sí. Sus relaciones se eligen para dar marchas más espaciadas uniformemente y una gama total de marchas más amplia. El principio de funcionamiento de estas unidades es el mismo que el de los sistemas menos avanzados, con un gatillo o una palanca de cambios giratoria con cambios secuenciales.
![Esta transmisión por correa en un 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)
desviador, n. 1950 Encíclica de Chambers. II. 307/2 La marcha variable más popular en Gran Bretaña es la de buje de 3 y 4 velocidades... 1959 Isabelina 35/1 de abril Mi bicicleta ligera con buje de 4 velocidades...
¡Ahora deberías poder elegir el grupo de bujes de cambio que mejor se adapte a tu propósito personal de ciclismo!
La distancia entre pestañas le da a la rueda su resistencia lateral.
Las ruedas con una separación estrecha entre pestañas y muchas marchas son menos adecuadas para caminos en mal estado que aquellas con una separación más amplia y menos marchas.
Los cubos de brida grande no ofrecen ninguna ventaja funcional y tienen la desventaja de un peso añadido.
Las bicicletas tándem conducidas agresivamente son una excepción.
La línea de su cadena puede verse afectada por si la rueda dentada es plana o abombada: las ruedas dentadas más pequeñas generalmente son planas, las más grandes tienden a ser abombadas y las de tamaño mediano están disponibles en ambas formas.
Trek descubrió que los puntos de contacto entre la correa y la rueda dentada se habían desgastado.
