En una bicicleta , el cassette o grupo [1] es el conjunto de múltiples piñones que se fija al buje de la rueda trasera . Un piñón funciona con un desviador trasero para proporcionar múltiples relaciones de transmisión al ciclista. Los cassettes vienen en dos variedades, ruedas libres o cassettes , de los cuales los cassettes son un desarrollo más nuevo. Aunque los cassettes y las ruedas libres realizan la misma función y se ven casi iguales cuando se instalan, tienen diferencias mecánicas importantes y no son intercambiables.
Una rueda libre (también conocida como bloque ) consiste en un solo piñón o un conjunto de piñones montados en un cuerpo que contiene un mecanismo de trinquete interno y se monta en un buje roscado. Los bujes traseros roscados estaban disponibles en diferentes patrones de rosca según el país de fabricación, siendo las roscas francesas y británicas las más comunes. La rosca del British Cycle Engineers Institute (CEI) se adoptó como estándar internacional [ ¿cuándo? ] y ahora se conoce como British Standard Cycle (BSC). Es una rosca estandarizada de 1-3/8″-24 TPI (M34.925×1.058 mm) a la derecha sobre la que se atornilla una rueda libre estándar. [2] Esto permite montar diferentes marcas de ruedas libres en diferentes marcas de bujes.
La principal desventaja del diseño de rueda libre con piñones múltiples es que el cojinete del lado de la transmisión se encuentra en el interior de la rueda libre y, a medida que se añadían piñones con el tiempo, el cojinete se movía hacia dentro, más lejos del soporte del eje del lado de la transmisión. Esto dio como resultado que se colocara más tensión de flexión en el eje , que puede doblarse o incluso romperse. Las ruedas libres de varias velocidades fueron comunes en las bicicletas de alta gama de calidad hasta finales de la década de 1980. [3] Suntour — Maeda Industries (Japón) introdujo una rueda libre compacta de 6 velocidades que reducía el espacio entre los piñones y tenía el mismo ancho que una rueda libre estándar de 5 velocidades, pero requería una cadena más estrecha que la estándar. El concepto fue copiado por los fabricantes europeos de ruedas libres Regina (Italia) y Maillard (Francia). [4] A medida que aumentaba la cantidad de piñones en una rueda libre múltiple y se volvía físicamente más ancha, el diseño de buje libre superó el problema del eje/cojinete asociado con los bujes roscados y comenzó a reemplazar al diseño de rueda libre. Hoy [ ¿cuándo? ] Es raro encontrar una rueda libre en una bicicleta nueva con más de 7 velocidades. Algunas bicicletas nuevas de una sola velocidad (especialmente bicicletas BMX y utilitarias) y bicicletas de gama baja con varias marchas siguen fabricándose y vendiéndose con ruedas libres.
Las fuerzas del pedaleo aprietan la rueda libre sobre el buje, por lo que no se necesitan herramientas para instalarla. El mecanismo de trinquete evita que la rueda libre se afloje cuando los piñones se giran en sentido contrario a las agujas del reloj. Se puede quitar una rueda libre del buje con una de las muchas herramientas específicas para quitar ruedas libres que se acoplan a una ranura o conjunto de muescas en el extremo exterior de la rueda libre. La extracción suele requerir un esfuerzo considerable debido al gran par que aprieta la rueda libre durante el pedaleo, y algunas ruedas libres no se pueden quitar intactas. La extracción futura de una rueda libre se facilita si se engrasa la rosca de la rueda libre antes de la instalación.
Los cassettes se distinguen de las ruedas libres en que un cassette tiene una serie de estrías rectas que forman la conexión mecánica entre las ruedas dentadas y el cubo compatible con el cassette, llamado buje libre , que contiene el mecanismo de trinquete. Todo el cassette se sujeta al cubo por medio de un anillo de bloqueo roscado . Algunos sistemas de cassette de finales de la década de 1980 y principios de la de 1990 utilizan una rueda dentada pequeña roscada para sujetar las ruedas dentadas estriadas más grandes. Los cassettes se parecen a las ruedas libres cuando se instalan, pero son claramente diferentes cuando se quitan, ya que no contienen el mecanismo de trinquete interno de una rueda libre.
Los piñones de un cassette suelen estar unidos por tres pequeños pernos o remaches para facilitar su instalación. Estos mantienen los piñones y los espaciadores en el orden y la posición correctos cuando se quitan del cuerpo del buje libre. Cuando es necesario reemplazar los piñones debido al desgaste o el usuario desea cambiar las relaciones de transmisión disponibles, solo se reemplazan los piñones, no el mecanismo de trinquete. Los cassettes también permiten el uso de piñones con menos dientes, como en los sistemas de microtransmisión . [5]
El mecanismo de trinquete, conocido como cuerpo de rueda libre, todavía se puede reemplazar en la mayoría de los bujes, pero forma parte estructural del buje. Los sistemas de cassette tienen una gran ventaja, ya que el cojinete del eje del lado de la transmisión puede estar afuera, cerca del cuadro, en lugar de estar hacia el centro del eje detrás de la rueda libre. Esto reduce en gran medida la tensión en el eje trasero, lo que hace que los ejes doblados o rotos sean extremadamente raros.
Desde su introducción a finales de los años 70 [6], los cassettes se han utilizado en un número cada vez mayor de bicicletas, comenzando por las de gama alta y, con el tiempo, llegando a estar disponibles en bicicletas menos costosas. Hoy en día [ ¿cuándo? ], la gran mayoría de las bicicletas con cambios automáticos utilizan este diseño más nuevo.
Con el tiempo, el número de piñones en un conjunto de engranajes ha aumentado, de 3 o 4 antes de la Segunda Guerra Mundial , a 5 utilizados desde la década de 1950 hasta la década de 1970, hasta los 8, 9, 10, 11, 12 e incluso 13 en la década de 2010 [ ¿cuándo? ] que se encuentran en las bicicletas modernas. A medida que se agregaron más piñones traseros, la combinación se hizo más ancha y el espaciado de los piñones más estrecho. Una de las formas de hacer espacio para esto fue aumentar la longitud del eje (medida como la distancia de la tuerca de seguridad — OLD. [7] ), lo que requirió más plato en el lado de la tracción trasera con un cubo roscado para centrar la rueda en el marco. El espaciado de las bridas del buje no se acortó en los bujes roscados, sino que la longitud del eje aumentó de 120 mm OLD (5 velocidades/compact-6) a 126 mm OLD (6 velocidades/compact-7) hasta 130 mm OLD (roscado 7 velocidades) para una bicicleta de carretera. El espaciado trasero de MTB normalmente es 135 mm OLD. Otra ventaja de los bujes de cassette Shimano introducidos a partir de 1978 fue que las bridas del buje trasero estaban más separadas que las de un buje roscado, por lo que se construyó una rueda más fuerte con menos hundimiento y sin el problema del aumento de la tensión del cojinete o la falla del eje.
Antes de la introducción del cambio indexado , el ancho de una rueda libre de 5 velocidades o compact-6 era de aproximadamente 32 mm; la introducción del cambio indexado supuestamente hizo necesario un espaciado estandarizado de los piñones. Shimano y Campagnolo propusieron estándares independientes, y SRAM luego siguió el ejemplo de Shimano con respecto al espaciado de los piñones y el ancho del cassette. El ancho de los primeros cassettes Shimano de 6 y 7 velocidades era de 36 mm, y el de los primeros de 8 velocidades de 40 mm. Luego, Shimano cambió nuevamente y estandarizó los cassettes de 8 a 11 velocidades en 41,5 mm y los de 7 velocidades de segunda generación en 38 mm. El ensanchamiento del portapiñones en los bujes del cassette a 41,5 mm resultó en una disminución en la distancia entre las bridas del buje.
En el caso de Shimano y SRAM, el espaciado de los cassettes se desarrolló de la siguiente manera. Los primeros cassettes Shimano de 7 velocidades tienen 36 mm de ancho, con un espaciado entre piñones de 3,65 mm, pero las palancas y los desviadores traseros no son compatibles con los cassettes Shimano de 7 velocidades posteriores, que tienen 38 mm de ancho y un espaciado entre piñones de 3,2 mm. Un cassette de 8 velocidades es más ancho (41,5 mm) que un Shimano de 7 de segunda generación. Esto da como resultado palancas de cambio compatibles funcionalmente, pero cuerpos de buje libre específicos, o que requieren el uso de un espaciador con un cassette de 7 velocidades en un buje de 8 velocidades. Los cassettes de 8 y 9 velocidades y los cuerpos de buje libre tienen el mismo ancho (41,5 mm), pero los piñones del de 9 velocidades están más juntos; como resultado, las palancas de cambio no son compatibles, pero utilizan los mismos cuerpos de buje libre. Este desarrollo continuó con los cassettes de 10 velocidades, pero se expandió para los cassettes de 11 velocidades. Con ellos, aparecieron nuevos cuerpos de rueda libre, o bien más anchos (Shimano de carretera de 11 velocidades) o bien completamente diferentes (SRAM XD, XDr, que difieren en anchura y ambas ofrecen espacio para un piñón de 10 dientes). Para 12 velocidades, Shimano también introdujo un nuevo cuerpo de rueda libre (Microspline).
Esta progresión ha proporcionado un ajuste más fino de la relación de transmisión, sin embargo, el uso de piezas de metal más delgadas ha tenido el efecto de acortar la vida útil de la cadena y las ruedas dentadas debido al llamado " estiramiento " de la cadena. Esto es causado por la abrasión por fricción de las superficies de soporte de carga de la cadena que causa elongación. Como tal, la cadena y las ruedas dentadas de un sistema de 9 velocidades requieren un reemplazo más frecuente que un sistema de 8 velocidades. [ cita requerida ] El estrechamiento de las bridas del buje ha creado más cóncavo en la rueda, lo que debilita la rueda si todos los demás factores son los mismos, pero las mejoras en la resistencia y confiabilidad de los radios y las llantas han compensado esto con creces, y la resistencia de la rueda es generalmente mayor a pesar del aumento del cóncavo.
Las rampas de cambio son perfiles de dientes complejos, en los piñones traseros y los platos delanteros , diseñados para levantar y soltar la cadena durante el cambio. Permiten cambiar con una carga mayor de la que era posible anteriormente y para cambios más suaves y limpios. Los diferentes sistemas tienen las marcas Hyperglide de Shimano , UltraDrive de Campagnolo y OpenGlide de SRAM . La cadena en sí está fabricada específicamente para facilitar el cambio y para interactuar con las rampas de cambio de un fabricante en particular; el uso de un tipo diferente de cadena puede dar como resultado cambios subóptimos.
El buje de rueda libre más pequeño que se puede utilizar es de 13t.