Las ruedas de alambre , ruedas de radios de alambre , ruedas de radios tensores o ruedas de "suspensión" son ruedas cuyas llantas se conectan a sus bujes mediante radios de alambre . [1] [2] [3] Aunque estos cables son considerablemente más rígidos que un cable de acero de diámetro similar , funcionan mecánicamente igual que los cables flexibles tensados , manteniendo el borde firme mientras soportan las cargas aplicadas. El término rueda de suspensión no debe confundirse con suspensión de vehículo . [3]
Las ruedas de alambre se utilizan en la mayoría de las bicicletas y todavía se utilizan en muchas motocicletas . Fueron inventadas por el ingeniero aeronáutico George Cayley en 1808. [4] Aunque Cayley propuso por primera vez ruedas de alambre, no solicitó una patente. La primera patente para ruedas de alambre se concedió a Theodore Jones de Londres, Inglaterra, el 11 de octubre de 1826. [5] Eugène Meyer de París, Francia, fue la primera persona en recibir, en 1869, una patente para ruedas de alambre para bicicletas. [6]
Las ruedas de bicicleta no eran lo suficientemente fuertes para los automóviles hasta que se desarrollaron las ruedas de radios tangenciales. Rápidamente se establecieron bien en el mundo de las bicicletas y los triciclos de motor, pero no fueron comunes en los automóviles hasta alrededor de 1907. Esto fue alentado por las ruedas desmontables e intercambiables patentadas por Rudge-Whitworth diseñadas por John Pugh. Estas ruedas debían su resistencia a las tensiones de frenado y aceleración a sus dos filas interiores de radios tangenciales. Una fila exterior de radios radiales proporcionaba resistencia lateral contra las tensiones en las curvas. Estas ruedas estaban profundamente hundidas para que los pasadores de pivote de la dirección quedaran lo más cerca posible de la línea central de los neumáticos. Su segunda característica era que eran fácilmente desmontables al estar montados sobre falsos bujes estriados . Un proceso de ensamblaje de ruedas de alambre se describe como construcción de ruedas .
Desde los primeros días, los automóviles utilizaban ruedas de alambre o artillería con radios pesados de madera o acero prensado. El desarrollo de los bujes desmontables rápidos de diseño Rudge-Whitworth o Riley contribuyó en gran medida a popularizar las ruedas de alambre y, de paso, condujo a la instalación de "ruedas de repuesto". Después de que sus ruedas de artillería con radios de madera resultaron inadecuadas, muchos fabricantes estadounidenses pagaron regalías a John Pugh de Rudge-Whitworth para fabricar ruedas de alambre utilizando sus patentes. Las ruedas de artillería cayeron en desgracia a finales de la década de 1920 y el desarrollo de ruedas de acero prensado más baratas por parte de Joseph Sankey reemplazó a las ruedas de alambre siempre que el precio superior de las ruedas de alambre no estaba justificado por su ahorro de peso.
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Antes de 1960, los autos deportivos/de carreras usualmente tenían ruedas de alambre con bloqueo central Rudge-Whitworth equipadas con cubos estriados y una tapa de bloqueo de liberación rápida "imitación" (tuerca de ala central) [7] que se podía desenroscar golpeando una ala de la tuerca con un mazo de aleación especial o "martillo de imitación". [8] Algunas jurisdicciones, incluidos los Estados Unidos y Alemania Occidental, prohibieron los tapacubos con orejas por razones de seguridad a finales de la década de 1960. En respuesta, algunos fabricantes (por ejemplo, Maserati ) prefirieron sujetar la rueda en el cubo estriado tapándola con una única tuerca hexagonal sin alas convencional, que requiere una llave grande especial. [9]
En la década de 1960, se empezaron a utilizar llantas de aleación fundida aún más ligeras (al principio con cubos estriados y tapas de imitación) y ahora predominan. Todavía se fabrican nuevas versiones de ruedas de alambre, pero a menudo con patrones de pernos de cubo estándar cubiertos por una tapa central para encajar sin adaptadores.
Hubo un tiempo en que las motocicletas usaban ruedas de alambre construidas a partir de componentes separados , pero, a excepción de las motos de aventura, enduro o motos de cross , ahora se usan principalmente por su apariencia retro.
El primer uso comercial exitoso de ruedas con cables fue en bicicletas. Se introdujeron al principio del desarrollo de la bicicleta, poco después de la adopción de neumáticos de caucho macizo. Este desarrollo marcó una mejora importante con respecto a las ruedas de madera más antiguas, tanto en términos de peso como de comodidad (la mayor elasticidad de la rueda ayuda a absorber las vibraciones de la carretera). [11]
En Inglaterra, el ingeniero William Stanley desarrolló la rueda de araña con alambre de acero en 1849, una mejora con respecto a las engorrosas ruedas de radios de madera que entonces se instalaban en los triciclos que fabricaba su empleador. [12] [13] [14]
Los fabricantes de bicicletas fabrican millones de ruedas al año, utilizando patrones comunes de radios cruzados cuyos cruces de radios adyacentes se rigen por el número de radios de la rueda. Los fabricantes de ruedas de equipos de carreras y en buenas tiendas de bicicletas fabrican ruedas con otros patrones, como dos cruces, uno cruce o sin cruce (generalmente llamado radial). Muchos de estos patrones se han utilizado durante más de 100 años. Se afirma que los patrones cruzados tienen más fuerza y estabilidad, y que los patrones irregulares son formas de arte y tienen poco mérito estructural. [15]
En los años 80 comenzaron a aparecer en los Juegos Olímpicos y en las carreras profesionales ruedas de fundición con 5 o 6 radios rígidos. Tienen ventajas en aplicaciones especializadas, como las contrarreloj, pero para la mayoría de los fines se utilizan ruedas de radios de alambre.
Por lo general, cada radio se pretensa con aproximadamente 100 libras de fuerza, en una rueda descargada. Cuando la bicicleta está cargada con un ciclista, los radios debajo del buje tienen menos tensión. Con cada rotación de la rueda, se producen cambios repetidos en la tensión de los radios que pueden contribuir a que los radios se rompan debido a fallas por fatiga. La fatiga suele provocar que los radios fallen. [dieciséis]
Con la presión de aire adecuada, el neumático absorberá golpes y vibraciones leves y rodará más rápido que un neumático duro e inflexible a presiones de aire más altas en el rango de 120 a 130 psig. Los ciclistas más pesados requieren presiones de aire ligeramente más altas. [17]
La reacción a una carga radial de una rueda de radios de alambre bien tensada, como la de un ciclista sentado en una bicicleta, es que la rueda se aplana ligeramente cerca del área de contacto con el suelo. El resto de la rueda sigue siendo aproximadamente circular. [18] [19] [20] [21] La tensión de todos los radios no aumenta significativamente; en cambio, sólo los radios directamente debajo del buje disminuyen su tensión. [15] [22] [23] [24] Se debate la cuestión de cuál es la mejor manera de describir esta situación. [25] Algunos autores concluyen de esto que el cubo "se apoya" sobre los radios inmediatamente debajo de él que experimentan una reducción de tensión, aunque los radios debajo del cubo no ejercen fuerza hacia arriba sobre el cubo y pueden ser reemplazados por cadenas sin muchos cambios. La física de la rueda. [20] [15] Otros autores concluyen que el cubo "cuelga" de los radios que están encima de él y que ejercen una fuerza hacia arriba sobre el cubo, y que tienen una tensión mayor que los radios debajo del cubo, que tiran del cubo hacia abajo. [23] [26]
A pesar de estar compuestas de radios delgados y relativamente flexibles, las ruedas de alambre son radialmente rígidas y proporcionan muy poco cumplimiento de la suspensión en comparación incluso con los neumáticos de bicicleta de alta presión . [27] [28] [29] [30]
cómo la rueda de radios tensores soporta su carga
La rueda de radios tensados y el neumático son dos ejemplos de lo que se llaman estructuras tensadas precargadas, diseños brillantes y contraintuitivos que trabajan juntos de manera notable para soportar hasta 100 veces su propio peso.
Como la rueda de alambre es una rueda de "suspensión", el peso del automóvil se cuelga o se "acuna" de decenas de radios flexibles y resistentes.
En el mismo mes de marzo de 1808, el cuaderno registra su invención de la rueda tensora en su búsqueda de "la rueda más ligera posible para los vehículos de navegación aérea". Su idea es "... eliminar por completo los radios de madera y referir toda la firmeza de la rueda a la resistencia de la llanta únicamente, mediante la intervención de cordones fuertes y apretados".
Echemos un vistazo más de cerca a este conjunto, refiriéndonos a la parte central de la rueda como el "centro de la rueda", que se ajusta al "cubo" y se fija en su lugar con una "tapa de bloqueo".
Concluyo que es perfectamente razonable decir que el cubo se apoya en los radios inferiores y que no cuelga de los radios superiores.
Sigo diciendo, sin lugar a dudas, que el buje cuelga de los radios superiores.
Un debate semántico poco conocido... ha estado arrasando en los grupos de noticias de Usenet desde hace bastante tiempo. El punto de controversia en este debate es si una rueda de bicicleta cargada "se apoya" en los radios inferiores o "cuelga" de los superiores.
El sistema de transmisión de carga es análogo al de una rueda de bicicleta donde el cubo cuelga de los radios de alambre de acero desde la parte superior de la llanta, que se carga en la parte inferior.
Rigidez radial: casi no hay flexibilidad vertical en su rueda y las personas que insisten en que pueden sentir la rigidez vertical o la "dureza" de una rueda están equivocadas. La rigidez radial de una rueda de bicicleta es ~ 3-4000 N/mm. Esto equivale a una deflexión de 0,1 mm bajo una carga de 40 kg. Lo siento princesa, pero eso se oscurece por la cantidad de deflexión en los neumáticos, la horquilla, el sillín, la cinta del manillar, el cuadro e incluso los guantes.
rigidez de la rueda radial (N/mm): 2500-5000
Una rueda de radios radiales es aproximadamente un 4,6% más rígida que una de radios tangenciales. Alternativamente, si aplica 1000 N (aproximadamente 100 kg, 220 lb) a cada una de las ruedas, el radio tangencial (cuatro cruzados) se desvía 0,0075 mm (0,0003 pulgadas) más que el radio radial. Dado que es probable que el neumático se desvíe al menos varios milímetros (si es de 3 mm, eso es 400 veces más deflexión), concluyo que es poco probable que los radios hagan una diferencia perceptible en la rigidez vertical de la rueda.
No hay ningún cambio en la elasticidad radial entre una rueda de radios radiales y cruzados con los mismos componentes, aparte de la longitud de los radios. Un radio de 290 mm es un 3% más rígido que un radio de 300 mm del mismo tipo. Dado que los radios se estiran elásticamente aproximadamente 0,1 mm en un bache duro (no ondulaciones comunes de la carretera), la diferencia elástica entre la rueda radial y la rueda cruzada es 3% x 0,1 mm = 0,003 mm. El papel de fotocopiadora tiene un grosor de 0,075 mm, y si puede sentirlo cuando pase sobre él sobre una superficie de concreto lisa y vidriosa, hágamelo saber. Tienes mayor sensibilidad que la dama de la fábula "La princesa y el guisante".
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![Ruedas de alambre en una motocicleta francesa San Sou Pap[10]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/85/Sans_sou_pap.jpg/1280px-Sans_sou_pap.jpg)
