De la rueda libre al casete

El primer componente de las bicicletas contemporáneas que me fascinó, es la rueda libre o casete. Las contemporáneas son una exaltación a la ingeniería y la mejor muestra de lo que es pasar del un sistema industrial anterior a 1989 a la ingeniería de alta tecnología apoyada en programas CAD, CAE y CAM, sostenida con miles de millones de dólares provenientes del creciente mercado del ciclismo y las altas demandas de avances tecnológicos en las carreras profesionales, que por reglamento de la UCI, deben estar disponibles en tiendas al público.

Desde que se inventó por allá de los años 30, la rueda libre no había evolucionado mucho hasta finales de la década de 1980, un lustro en el que el sprocket mantuvo sus cinco pasos y el cambio de velocidades basado en un sistema de fricción mediante palancas sujetas al cuadro. En los 1980, llegaron las ruedas libres de 6 y 7 pasos, pero para ir más lejos, se requirió cambiar el sistema radicalmente.

En la década de los 1980 se renacieron los sistemas indexados, la extinta SunTour revivió su propuesta de 1969 luego de que Shimano creó el SIS (Shimano Indexed System). Aquí es donde se pone interesante. Siga leyendo.

Ruedas libres

regina_oro-5sp

Las ruedas libres o sprockets originales, eran piezas monolíticas en cuyo cuerpo se integraban los engranes en torno a la propia rueda libre o matraca. En las de calidad, era posible intercambiar los engranes de acuerdo a la ruta de la carrera, muchos corredores tenían varias ruedas libres para usar según la ocasión. Sin embargo, tenían sus limitaciones, el engrane más pequeño solía ser de 13 o 14 dientes y el más grande podía alcanzar 24. Lo común era traer un 13-19 o 13-21, hubieron hasta de 12 dientes, como en el caso de la Regina Oro de 6 velocidades.

Se atornillaban a la maza o buje de la rueda mediante una cuerda de rosca y ello permitía la compatibilidad,  diferentes fabricantes de bujes seguían un estándar de cuerda y podía haber muchísimos fabricantes que hacían ruedas libres compatibles para el estándar. Ello significaba que podías cambar una SunTour de 5 por una de 6, o por la Regina Oro que tenía una calidad incomparable.

Cassette

Ultegra 6800 casette

Cassette Shimano Ultegra 6800 de 11 velocidades

El gran avance de la transmisión de bicicleta, vino con los cassettes, que aunque algunas fuentes citan nacieron en los 1970 fue hasta que Shimano los popularizó a finales de los 1980, el cuerpo de la rueda libre o matraca, se integró a la maza o buje de la rueda y los engranes se embonan en ésta mediante unas guías en el cuerpo de la rueda libre. Shimano obtuvo varias patentes para sus nuevos sistemas que llamó Uniglide® y que luego con los sistemas indexados evolucionó en Hyperglide® o HG y con ello también terminó la compatibilidad entre fabricantes y muchas marcas que diseñaban sus ruedas libres con pequeños avances semi-artesanales desaparecieron.

Con los sistemas indexados actuales, aunque los engranes que integran el casete vienen sueltos, no es posible intercambiarlos para contar con diferentes combinaciones en el número de dientes en los engranes, debido a que su diseño y construcción está hecho para tener cambios precisos entre ellos, por lo que al final son componentes, que si no son precisamente monolíticos, son juegos integrales de engranes.

Caset Ultegra 6700 explotado, nótese las muescas en el núcleo para insertarse con la orientación correcta en la rueda libre y mantener alineados dientes y rampas

Caset Ultegra 6700 explotado, nótese las muescas en el núcleo que sirven como engrane de tracción y para insertarse con la orientación correcta en la rueda libre y mantener alineados dientes y rampas

La ingeniería moderna ha acelerado su paso vertiginoso junto con toda la tecnología desde mediados del siglo XX hasta el XXI, la bicicleta se ha beneficiado de ello, aprovechando la metalurgia, el diseño por computadora, las simulaciones virtuales y maquinaria automatizada y computarizada que era impensable cuando en los años 30 del siglo XX, Simplex y Campagnolo dieron a luz los cambios de velocidades para la bicicleta, casi con el mismo principio que tienen hoy.

El cambio tecnológico que significó mover el mecanismo de la rueda libre (trinquete o matraca para los mexicanos) a la maza o buje, representó un aligeramiento de los engranes que, permitió junto con avances metalúrgicos, piezas más delgadas para  acomodar más velocidades, hasta llegar a 11 en 2012, por obra de Campagnolo y en 2013 con Shimano. También se pudo reducir el número de dientes del engrane más pequeño (la tuerca) hasta llegar a 11 dientes, recordemos que el estándar hasta los 80 eran 13 y 14 dientes en piñón más pequeño.

Dientes

La mayor precisión en la construcción y la simulación computarizada han dado paso a un diseño de engranes completamente asimétrico en el que se puede observar, cuando el sistema indexado está alineado, las escaleras por las que la cadena sube:

Casete indexado donde se ve la rampa de la cadena alineada

Casete indexado donde se ve la rampa de la cadena alineada

comparacion-engranesCompárense los dientes simétricos de un piñón Regina Oro de los 70-80 (abajo) con la aparente aleatoriedad del corte de los dientes de un casete Ultegra 6700 de 2011, donde el diseño de los mismos está pensado para facilitar atrapar la cadena y hacerla cambiar de engrane en una cuarta parte del  tiempo con respecto al sistema antiguo.

Rampas y pernos

Algo que era impracticable en talleres y plantas industriales antes de los 1990, para operarios de tornos y fresadoras, e inclusive con la tecnología de troquelado existente entonces, era la precisión necesaria para troquelar y modelar los engranes de los casetes contemporáneos. La tecnología, junto con la investigación metalúrgica, ha elevado los estándares de diseño y la precisión requerida para fabricar engranes que tengan rampas para arrastrar la cadena de un engrane al otro con gran rapidez y precisión. En los sistemas indexados al no existir el toque preciso del ciclista que se requería en los sistemas de fricción antiguos para obligar a la cadena a subir o bajar y que quedara alineada en el engrane deseado, los ingenieros crearon el concepto de rampas y pernos, para automatizar y reemplazar el tacto del ciclista.

El perno atrapa la cadena y esta se desliza por fricción sobre la rampa.

rampas

En color azul, se resalta la rampa tallada en la superficie del engrane, su función es ayudar a atrapar la cadena y subirla.

Nótese las muescas en el canto del diente del engrane en este Regina Oro de los 80 (un diferenciador entonces) procurando atrapar la cadena y compárese la solución artesanal con la de alta tecnología de las rampas.

Nótese las muescas en el canto del diente del engrane en este Regina Oro de los 80 (un diferenciador entonces) procurando atrapar la cadena y compárese la solución artesanal con la de alta tecnología de las rampas.

Ligereza

Ahorrar peso es clave en el ciclismo y más en el de competición. La ventaja de los casetes modernos de alta tecnología es que integran engranes aligerados, siempre existió la búsqueda de mayor ligereza, perforando los engranes, pero el casete permite engranes de centro casi hueco mediante radios.

Una vez más, la tecnología industrial de las plantas modernas supera a las que dependían de las máquinas herramientas operadas por un especialista del pasado.

 

Campagnolo SuperRecord

Campagnolo SuperRecord, perforado con taladro o fresadora. Se puede ver la cuerda con la que se conectaba a la rueda, en este caso, de tipo inglés.

Casete Ultegra 6600 del siglo XXI, se ha hecho todo lo posible por eliminar material, además de las perforaciones. Los pernos de unión se integran al sistema de rampas y pernos

Casete Ultegra 6600 del siglo XXI, se ha hecho todo lo posible por eliminar material, además de las perforaciones. Los pernos de unión se integran al sistema de rampas y pernos

Para información adicional véase:

  1. Sheldon Brown.com: Shimano Cassettes & Freehubs (En inglés)
  2. Bicycle sprocket, Patente US 6340338 B1 y otras citadas en esta página (en Inglés)
  3. Shimano Hyperglide System. Con video.
  4. Wikipedia

2 comentarios

Deja un comentario