Diseño estándar de trinquete y trinquete

Este diseño es, con mucho, el más común en los cubos libres de bicicletas y, como tal, el menos costoso de emplear.

Mecanismo

En su forma más simple, este diseño consta de una superficie dentada y un trinquete (que es una palanca que se acopla a la superficie dentada y solo permite el movimiento en una dirección).

En una bicicleta, este diseño suele estar invertido, los trinquetes están en el cuerpo del buje libre y se acoplan a una superficie dentada en la pared interior del buje.

una animación básica del mecanismo en acción se puede encontrar aquí . En este diseño, se debe aplicar algo de tensión a los trinquetes para forzarlos constantemente hacia afuera en el cuerpo del cubo. (Aquí también es de donde proviene el zumbido o clic en este diseño, de los trinquetes que se fuerzan sobre los dientes en la superficie del trinquete). Esto generalmente se logra mediante resortes de hoja, pequeños resortes helicoidales y/o un anillo de metal.

este diseño utiliza ballestas

muelles helicoidales

dibujo técnico de un mecanismo que utiliza un anillo de metal

Ventajas y desventajas

Ventajas

• común y barato
• Fácil de mantener

Desventajas

• Menor grado de compromiso (más rápido) limitado por limitaciones físicas. Un menor grado de enganche requiere superficies de contacto de dientes más pequeñas y trinquetes que se vuelven más débiles o pueden desgastarse más rápidamente. (ver más abajo para algunas soluciones inteligentes)
• Propenso a fallar debido al debilitamiento de los resortes o al espesamiento de la grasa con el frío/la edad ("no pasa nada cuando pedaleo")
• En su diseño más básico, un grado relativamente alto de compromiso (lento)
• Propenso al desgaste ya que los dientes y los trinquetes están constantemente en contacto

variaciones

Muchos diseños usarán más de un diente de enganche por trinquete, lo que permite dientes más pequeños y más puntos de enganche (menor grado de enganche). Estos dientes pequeños son más propensos al desgaste. Halo supadrive emplea 120 puntos de compromiso para un compromiso de 3 grados

Halo Supadrive utilizando 120 puntos de compromiso

El diseño Double Time de SRAM utiliza cuatro trinquetes en pares opuestos. Los pares están ligeramente desplazados, lo que hace que solo un par se enganche en cualquier momento, pero le da a su trinquete de 26 dientes 52 puntos de enganche para un enganche de 7 grados.

Diseño de placa de leva clásico americano

El nombre completo es "Sistema de acoplamiento accionado por leva de seis trinquetes". Este diseño es uno de los más complicados, pero según American Classic proporciona un buje libre más fuerte con una resistencia relativamente baja y hace que los 6 trinquetes de dientes dobles se enganchen simultáneamente con alta precisión.

Mecanismo

Hay varias partes para el enganche de este mecanismo, enumeradas en orden de actuación desde la cadena/engranaje:

• El resorte de alambre en el cuerpo del buje libre engancha el..
• Placa de leva dentro del cubo que se acopla con el..
• Trinquetes en el cuerpo del buje que bloquean el buje libre al cuerpo del buje

El resorte de alambre descansa en el lado del buje del cuerpo del buje libre dentro de una pista circunferencial:

Este alambre se mueve a lo largo de los dientes de la placa de leva cuando la rueda gira libremente. Si se aplica energía a los pedales, este cable fuerza un movimiento en el sentido de las agujas del reloj de la placa de la leva

se muestra con un trinquete quitado y los trinquetes en la posición 'acoplada'

Este movimiento en el sentido de las agujas del reloj obliga a los trinquetes a moverse hacia adentro y acoplarse con el cuerpo del buje libre, proporcionando el acoplamiento.

Este video a continuación muestra la acción de la placa de leva, el destornillador actúa como resorte de alambre. Este es otro video útil en el que el diseñador Bill Shook explica el mecanismo. En ~0:33 puedes ver todo el mecanismo en acción a través de un corte.

Una vez que la rueda libre se mueve más lentamente que la rueda, el propio cuerpo de la rueda libre vuelve a mover los trinquetes a su estado retraído, así como la placa de levas.

Ventajas y desventajas

Ventajas

• Baja resistencia, las únicas cosas en contacto son la placa de leva y el resorte de alambre
• Como estas son las únicas piezas en contacto constante, las piezas de repuesto son mínimas.
• Robusto, ya que las superficies de contacto son relativamente grandes
• ¿Encendedor? particularmente por su fuerza. Parte de los objetivos de diseño era hacer que el cuerpo del buje libre/la superficie de contacto y los trinquetes fueran de aluminio, aunque no tengo ningún número aquí.

Desventajas

• Ya sea que esto se relacione o no con el costo de producción, estos solo están disponibles en las ruedas Am Classic y estas ruedas son generalmente costosas, por lo tanto, obtener un juego de ruedas con este diseño es costoso.
• Compromiso relativamente bajo: 24 puntos significa 360/24 = compromiso de 15 grados

Star Ratchet y variaciones

Este diseño en su forma más simple es utilizado por DT Swiss. Este diseño incorpora placas de trinquete fácilmente reemplazables que ofrecen el beneficio adicional de que cada punto de enganche transfiere torsión. Una variación más complicada es la que se usa en los bujes Chris King.

Mecanismo - DT Swiss

1. pieza terminal 2. cojinete 3. anillo roscado 4. eje 5. resorte cónico 6. carraca de estrella 7. cuerpo del rotor

El sistema DT Swiss consta de dos placas de trinquete opuestas que residen en el cuerpo del buje y el buje libre. Estos se mantienen uno contra el otro por un par de resortes cónicos. Cuando el ciclista pedalea, los dientes engranan cuando la placa de trinquete del buje libre gira a través de las estrías a lo largo de su circunferencia. Esto transfiere potencia a la placa de trinquete en el cubo y esta, a su vez, transfiere potencia al cubo a través de las estrías a lo largo de su circunferencia.

Aquí hay una animación muy básica que muestra la acción de las placas de trinquete.

Actualización y mantenimiento

Una de las mayores ventajas de este sistema es la facilidad con la que puede actualizar, reemplazar o reparar las placas de trinquete. ¡Esta es en realidad una reparación sin herramientas! Los bujes DT Swiss más básicos incluyen una placa de trinquete de 18 dientes que ofrece un acoplamiento de 20 grados. Esto se puede actualizar a una placa de 36 t (10 grados) o incluso de 54 t (6,67 grados). Esto se puede hacer con ruedas DT de gama baja, por lo que es posible tomar una rueda menos costosa y obtener un compromiso mucho mayor si se desea. Esto también permite el reemplazo de todas las superficies de contacto (aparte de las estrías dentro del cubo, que es poco probable que se desgasten o se rompan) para prolongar la vida útil de los cubos.

Ventajas y desventajas

Ventajas

• Todos los puntos de contacto están transfiriendo torque, siempre
• Los componentes de desgaste y mantenimiento son fáciles de reemplazar

Desventajas

• Alto contacto que conduce a un mayor desgaste entre las superficies de contacto
• Las placas son empujadas juntas por un resorte, no por el torque del conductor, por lo que es más probable que salten a medida que se aplica más torque (en contraste con Am Classic y Chris King), aunque personalmente nunca he oído que esto suceda.
• Compromiso relativamente bajo por costo en muchas ruedas

Variaciones - Chris King

Este es nuevamente uno de los diseños de mecanismos de rueda libre más complicados. En esencia, es un sistema de trinquete de estrella. Hay un par de diferencias clave:

• Ambos trinquetes están dentro del cubo, lo que les permite ser más grandes.
• La placa de transmisión (la que está sincronizada con el cuerpo de la rueda libre) es la que está más alejada de él.
• la placa de transmisión está suspendida, mientras que la otra está fijada dentro del cuerpo del buje libre
• el mecanismo de 'impulsión de anillo' que fuerza las dos placas juntas bajo torsión

1. resorte 2. placa de transmisión 3. placa fija

izquierda: placa de accionamiento, derecha: placa fija

Lo que realmente lo distingue es el mecanismo de accionamiento del anillo. Esto se logra a través de ranuras helicoidales en el cuerpo del buje libre, que se acoplan con la placa impulsora. A medida que se aplica torsión al buje libre, esto fuerza a las dos placas a unirse. A medida que se aplica más torsión, las placas se unen con más fuerza, lo que elimina efectivamente el deslizamiento o el salto.

anillo impulsor mostrado en la parte superior con ranuras helicoidales

Muchas personas probablemente dirían que los bujes Chris King son excesivos: están extremadamente bien hechos y utilizan muchos cojinetes que deberían contribuir a su longevidad (y los dolores de cabeza de su mecánico). En 72 puntos de compromiso (5 grados), pueden participar tan rápido como cualquier otro centro. Además, debido a que las placas son forzadas a juntarse por el torque del conductor, el resorte puede ser más débil y causar menos arrastre/desgaste y los dientes pueden ser más pequeños sin desgastarse (acoplamiento más rápido). El costo/beneficio puede ser difícil de justificar para muchas personas, pero si te hace sentir bien tener un buje bien hecho en tu bicicleta, es difícil hacerlo mejor que Chris King.

Embrague Sprag

El embrague sprag existe en aplicaciones industriales desde hace algún tiempo: se utiliza en motocicletas, helicópteros, aviones, transmisiones automotrices y otros. Que yo sepa, Onyx es la única empresa que lo lleva a los centros de bicicletas. Los embragues Sprag ofrecen una baja resistencia a la rodadura y un acoplamiento prácticamente instantáneo. También son confiables y duraderos, pero esto puede ser a expensas del peso y el costo.

Mecanismo

A primera vista, un embrague de arrastre puede parecerse mucho a un cojinete de cartucho. La diferencia clave es que, en lugar de cojinetes de bolas redondos, hay lóbulos en forma de leva entre las pistas que permiten el movimiento en una dirección y se unen en la otra. Estos se mantienen en tensión constante mediante un clip de metal.

Como este tipo de embrague tiene muchas aplicaciones industriales, hay una buena cantidad de videos útiles que explican cómo funciona, como este y este (pase a los 37 para omitir el marketing).

Onyx incorpora este diseño de una manera bastante simple. Los lóbulos de leva descansan entre la cubierta del cubo y una superficie maquinada que se extiende dentro del cubo desde el cuerpo del cubo libre.

Ventajas y desventajas

Ventajas

• Compromiso de 0 grados (instantáneo)
• capaz de soportar pares elevados
• menor fricción de cualquier sistema de rueda libre (según Onyx y un estudio de la Universidad de Duke)
• muy bajo mantenimiento requerido

Desventajas

• como siempre, costo
• Peso: ya que las superficies de contacto deben ser de acero para mayor durabilidad. Recientemente, se cambiaron a un cuerpo de buje libre de dos partes con un portador de engranajes de aluminio para reducir el peso (como se muestra en la imagen de arriba)