Freno de bicicleta

Un freno de bicicleta reduce la velocidad de la bicicleta o impide que las ruedas se muevan. Los dos tipos principales son: frenos de llanta y frenos de disco. Los frenos de tambor son menos comunes en las bicicletas.

La mayoría de los sistemas de frenos de bicicleta constan de tres componentes principales: un mecanismo para que el ciclista aplique los frenos, como palancas de freno o pedales ; un mecanismo para transmitir esa señal, como cables Bowden , mangueras hidráulicas , varillas o la cadena de la bicicleta ; y el propio mecanismo de freno, una pinza o tambor, para presionar dos o más superficies juntas con el fin de convertir, a través de la fricción , la energía cinética de la bicicleta y el ciclista en energía térmica para ser disipada .

Karl Drais incluyó una zapata de freno pivotante que podía presionarse contra la rueda trasera de hierro de su Laufmaschine de 1817. [ 1 ^] Esto se continuó en las primeras bicicletas con pedales, como la Boneshaker , que estaban equipadas con un freno de cuchara para presionar sobre la rueda trasera. ^[2] El freno se operaba mediante una palanca o mediante un cordón que se conectaba al manillar. El ciclista también podía reducir la velocidad resistiendo los pedales de la tracción fija.

El siguiente desarrollo de las bicicletas, las penny-farthings , se frenaban de manera similar con un freno de cuchara o pedaleando hacia atrás. Durante su desarrollo de 1870 a 1878, hubo varios diseños de frenos, la mayoría de ellos operando en la rueda trasera. Sin embargo, a medida que la rueda trasera se hizo cada vez más pequeña, con más peso del ciclista sobre la rueda delantera, el frenado en la rueda trasera se volvió menos efectivo. El freno delantero, introducido por John Kean en 1873, había sido adoptado generalmente en 1880 debido a su mayor poder de frenado. ^[3]

Algunos ciclistas de penny farthing solo usaban el pedaleo hacia atrás y se bajaban y caminaban cuesta abajo, pero la mayoría también usaba un freno. ^[2] Tener un freno significaba que los ciclistas podían bajar cuesta abajo quitando los pies de los pedales y colocando las piernas sobre el manillar, aunque la mayoría de los ciclistas preferían desmontar y caminar cuesta abajo. ^[3] Poner las piernas debajo del manillar con los pies fuera de los pedales colocados en reposapiés en las horquillas había resultado en accidentes graves causados ​​por los pies atrapados en los radios. ^[2]

Una alternativa al freno de cuchara para los penny-farthings fue el freno de pinza patentado por Browett y Harrison en 1887. ^[4] Esta primera versión del freno de pinza utilizaba un bloque de goma para entrar en contacto con el exterior del pequeño neumático trasero del penny-farthing.

En las décadas de 1870 y 1880 se desarrolló la bicicleta de seguridad , que se parece bastante a las bicicletas actuales, con dos ruedas del mismo tamaño, inicialmente con neumáticos de goma maciza. Por lo general, estaban equipadas con un freno de cuchara delantero y ningún mecanismo de freno trasero, pero al igual que las bicicletas de tres ruedas, utilizaban piñones fijos, lo que permitía frenar la rueda trasera al resistir el movimiento de los pedales. La relativa fragilidad de las llantas de madera utilizadas en la mayoría de las bicicletas todavía impedía el uso de frenos de llanta. ^{[ cita requerida ]} A fines de la década de 1890 se introdujeron los frenos de llanta y la rueda libre. ^[2]

Con la introducción de neumáticos de producción masiva por parte de la Dunlop Tyre Company , el uso de frenos de cuchara comenzó a declinar, ya que tendían a desgastarse rápidamente a través de la delgada carcasa de los nuevos neumáticos. Este problema llevó a la demanda de sistemas de frenado alternativos. El 23 de noviembre de 1897, Abram W. Duck de Duck's Cyclery en Oakland, California, recibió una patente para su freno de rodillos Duck (patente estadounidense 594,234). ^[5] El freno Duck usaba una varilla operada por una palanca en el manillar para tirar de dos rodillos de goma contra el neumático delantero, frenando la rueda delantera. ^[6]

En 1898, tras la aparición de los mecanismos de marcha por inercia con rueda libre , se introdujeron los primeros frenos internos de contrapedal para la rueda trasera. El freno de contrapedal estaba integrado en el buje de la rueda trasera y se activaba y controlaba pedaleando hacia atrás, eliminando así el problema del desgaste de los neumáticos. En Estados Unidos, el freno de contrapedal fue el freno más comúnmente instalado durante la primera mitad del siglo XX, y a menudo constituía el único sistema de frenado de la bicicleta.

El freno de cuchara o freno de émbolo fue probablemente el primer tipo de freno de bicicleta y precede al neumático. ^[7] Los frenos de cuchara se utilizaron en penny farthings con neumáticos de goma maciza en el siglo XIX y continuaron utilizándose después de la introducción de la bicicleta de seguridad con neumáticos. El freno de cuchara consiste en una pastilla (a menudo de cuero) o una zapata de metal (posiblemente revestida de goma), que se presiona sobre la parte superior del neumático delantero. Estos casi siempre se operaban con una varilla mediante una palanca derecha. En los países en desarrollo , a veces se instala una forma de freno de cuchara operada con el pie en los viejos roadsters con freno de varilla . Consiste en una aleta accionada por resorte unida a la parte trasera de la corona de la horquilla. Esta se presiona contra el neumático delantero con el pie del ciclista.

Quizás más que cualquier otro tipo de freno de bicicleta, el freno de cuchara es sensible a las condiciones de la carretera y aumenta drásticamente el desgaste de los neumáticos.

Aunque quedaron obsoletos con la introducción del freno Duck, el freno de contrapedal y el freno de varilla, los frenos de cuchara continuaron utilizándose en Occidente de manera complementaria en bicicletas para adultos hasta la década de 1930, y en bicicletas para niños hasta la década de 1950. En el mundo en desarrollo, se fabricaron hasta mucho más recientemente.

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  Freno de cuchara en la rueda delantera de la bicicleta de seguridad Swift de 1886 en el Museo del Transporte de Coventry
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  Variación del freno de cuchara en el Museo Batavus en Heerenveen, Países Bajos
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  Freno de cuchara de bicicleta sin cadena Columbia modelo 51 para damas de 1898
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  Freno de cuchara en la rueda delantera
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  Freno de cuchara improvisado en un triciclo de carga chino

Inventado en 1897, el freno Duck o freno de rodillo Duck utilizaba una varilla operada por una palanca en el manillar para tirar de rodillos de fricción gemelos (generalmente hechos de madera o caucho) contra el neumático delantero. ^[6] Montados en ejes asegurados por arandelas de fricción y colocados en un ángulo para adaptarse a la forma del neumático, los rodillos eran forzados contra sus arandelas de fricción al entrar en contacto con el neumático, frenando así la rueda delantera. ^[6] Un resorte de tensión mantenía los rodillos alejados del neumático excepto al frenar. ^[6] La potencia de frenado se mejoraba con una palanca de freno extra larga montada en paralelo y detrás del manillar, que proporcionaba un apalancamiento adicional al frenar (se podían usar dos manos para tirar de la palanca si era necesario). ^[6] Utilizado en combinación con un freno de contrapedal trasero, un ciclista de la época podía detenerse mucho más rápido y con una mejor modulación del esfuerzo de frenado de lo que era posible utilizando solo un freno de cuchara o un freno de contrapedal trasero. ^{[8] [9]} Conocido coloquialmente como el freno de pato , el diseño fue utilizado por muchos ciclistas notables de la época y se exportó ampliamente a Inglaterra, Australia y otros países. ^[10] En 1902, Louis H. Bill recibió una patente para una versión mejorada del freno de rodillos de pato (patente 708,114) para su uso en bicicletas motorizadas (motocicletas). ^{[11] [12]}

Los frenos de llanta se denominan así porque la fuerza de frenado se aplica mediante pastillas de fricción a la llanta de la rueda giratoria, lo que reduce la velocidad de la misma y de la bicicleta. Las pastillas de freno pueden estar hechas de cuero , caucho o corcho y suelen estar montadas en " zapatas " de metal . Los frenos de llanta suelen accionarse mediante una palanca montada en el manillar .

Los frenos de llanta son económicos, ligeros, mecánicamente simples, fáciles de mantener y potentes. Sin embargo, su rendimiento es relativamente bajo cuando las llantas están mojadas y frenarán de forma desigual si las llantas están incluso ligeramente deformadas. Debido a que las llantas pueden transportar residuos del suelo a las pastillas de freno, los frenos de llanta son más propensos a obstruirse con barro o nieve que los frenos de disco (donde las superficies de frenado están más altas desde el suelo), especialmente cuando se conduce sobre superficies sin pavimentar. El bajo precio y la facilidad de mantenimiento de los frenos de llanta los hacen populares en las bicicletas de cercanías de precio bajo a medio, donde las desventajas se alivian con las condiciones poco desafiantes. El peso ligero de los frenos de llanta también los hace deseables en las bicicletas de carreras de carretera.

Los frenos de llanta requieren un mantenimiento regular. Las pastillas de freno se desgastan y deben reemplazarse. A medida que se desgastan, es posible que sea necesario ajustar su posición a medida que el material se desgasta. Debido a que el movimiento de la mayoría de los frenos no es perfectamente horizontal, las pastillas pueden perder su centrado a medida que se desgastan, lo que hace que se desgasten de manera desigual. Con el tiempo y el uso prolongados, las llantas pueden desgastarse. Las llantas deben revisarse periódicamente para detectar el desgaste, ya que pueden fallar catastróficamente si la superficie de frenado se desgasta demasiado. El desgaste se acelera en condiciones húmedas y fangosas. Los frenos de llanta requieren que las llantas estén rectas (no deformadas ni deformadas). Si una llanta tiene un bamboleo pronunciado, entonces la fuerza de frenado puede ser intermitente o desigual, y las pastillas pueden rozar las llantas incluso cuando no se aplica el freno.

Durante el frenado, las superficies de fricción (pastillas de freno y llantas) experimentan un calentamiento térmico. ^[13] En condiciones normales de uso, esto no es un problema, ya que los frenos se aplican con una fuerza limitada y durante un corto período de tiempo, por lo que el calor se disipa rápidamente al aire circundante. Sin embargo, en una bicicleta muy cargada en un descenso largo, la energía térmica puede agregarse más rápidamente de lo que se puede disipar, lo que provoca una acumulación de calor, que puede dañar los componentes y provocar una falla en los frenos.

Existe un revestimiento cerámico para las llantas que puede reducir el desgaste y también mejorar el frenado tanto en seco como en mojado. También puede reducir ligeramente la transferencia de calor hacia el interior de las llantas porque es un aislante térmico. ^[14]

Las pastillas de freno están disponibles en numerosas formas y materiales. Muchas consisten en una pastilla de goma reemplazable sujeta a un soporte, o zapata de freno , con un poste o perno en la parte posterior para sujetarla al freno. Algunas están hechas de una sola pieza con el accesorio moldeado directamente en la pastilla para menores costos de producción; las pastillas de freno del tipo de cartucho se mantienen en su lugar mediante un pasador partido de metal o un tornillo prisionero roscado y se pueden reemplazar sin mover la zapata de freno de su alineación con la llanta. La goma puede ser más blanda para una mayor fuerza de frenado con menos esfuerzo de palanca, o más dura para una vida útil más larga. Muchos diseños de pastillas tienen una forma rectangular; otras son más largas y curvadas para adaptarse al radio de la llanta. Las pastillas más grandes no necesariamente proporcionan más fuerza de frenado, pero se desgastarán más lentamente (en relación con el grosor), por lo que generalmente pueden ser más delgadas. En general, un freno puede equiparse con una variedad de pastillas, siempre que el montaje sea compatible. Las llantas de fibra de carbono pueden ser más sensibles a los daños causados ​​por pastillas de freno mal ajustadas y, por lo general, deben usarse pastillas de corcho no abrasivas. ^{[ cita requerida ]}

Las llantas revestidas de cerámica se deben utilizar con pastillas especiales debido a la acumulación de calor en la interfaz pastilla-llanta; las pastillas estándar pueden dejar un "esmalte" en la superficie de frenado de cerámica, lo que reduce su rugosidad inherente y provoca una caída severa en el rendimiento de frenado en clima húmedo. ^{[ cita requerida ]} Las pastillas de cerámica generalmente contienen compuestos de cromo para resistir el calor.

Para el uso en climas húmedos, a veces se utilizan pastillas de freno que contienen óxido de hierro (iii), ya que tienen una mayor fricción en una llanta de aluminio mojada que las de goma habituales. Estas pastillas de color salmón fueron fabricadas primero por Scott-Mathauser y ahora las produce Kool-Stop.

Para minimizar el desgaste excesivo de la llanta, una pastilla de freno debe ser lo suficientemente dura como para no incrustar arenilla de la carretera o virutas de metal de la llanta en la superficie de la pastilla, ya que estos actúan como agentes de pulido o raspado y reducen notablemente la vida útil de la llanta.

Entre los muchos subtipos de frenos de llanta se encuentran los siguientes: ^[15]

El freno accionado por varilla , o simplemente freno de varilla ( freno de palanca de rodillo en la terminología de Raleigh), utiliza una serie de varillas y pivotes, en lugar de cables Bowden , para transmitir la fuerza aplicada a una palanca manual para tirar de las pastillas de fricción hacia arriba contra la superficie interior, que mira hacia el cubo, de la llanta de la rueda. A menudo se los llamaba "frenos de estribo" debido a su forma. Los frenos de varilla se utilizan con un perfil de llanta conocido como llanta Westwood , que tiene un área ligeramente cóncava en la superficie de frenado y carece de la superficie exterior plana requerida por los frenos que aplican las pastillas en lados opuestos de la llanta.

El mecanismo de articulación trasera es complicado por la necesidad de permitir la rotación donde la horquilla y el manillar se unen al cuadro. Una configuración común era combinar un freno de varilla delantero con un freno de contrapedal trasero. Aunque pesados ​​y complejos, los varillajes son confiables y duraderos y se pueden reparar o ajustar con herramientas manuales simples. El diseño todavía se usa, típicamente en roadsters africanos y asiáticos como el Sohrab y el Flying Pigeon .

El freno de pinza es un tipo de freno accionado por cable en el que el freno se monta en un único punto por encima de la rueda, lo que teóricamente permite que los brazos se centren automáticamente en la llanta. Los brazos se extienden alrededor del neumático y terminan en zapatas de freno que presionan contra la llanta. Si bien algunos diseños incorporan puntos de pivote dobles (los brazos giran sobre un bastidor auxiliar), todo el conjunto sigue estando montado en un único punto.

Los frenos de pinza tienden a volverse menos efectivos a medida que los neumáticos se hacen más anchos y, por lo tanto, más profundos, lo que reduce la ventaja mecánica de los frenos. Por lo tanto, los frenos de pinza rara vez se encuentran en las bicicletas de montaña modernas . Pero son casi omnipresentes en las bicicletas de carretera , en particular el freno de pinza de tracción lateral de doble pivote.

Los frenos de pinza de tracción lateral con un solo pivote constan de dos brazos curvos que se cruzan en un pivote sobre la rueda y sujetan las pastillas de freno en lados opuestos de la llanta. Estos brazos tienen extensiones en un lado, una unida al cable y la otra a la carcasa del cable. Cuando se aprieta la palanca de freno, los brazos se mueven juntos y las pastillas de freno aprietan la llanta.

Estos frenos son simples y efectivos para neumáticos relativamente estrechos, pero tienen una flexión significativa y, como resultado, un rendimiento deficiente si los brazos están hechos lo suficientemente largos para adaptarse a neumáticos anchos. Si no se ajustan correctamente, las variedades de baja calidad tienden a girar hacia un lado durante el accionamiento y tienden a quedarse allí, lo que dificulta el espaciado uniforme de las zapatas de freno con respecto a la llanta. Estos frenos se utilizan ahora en bicicletas económicas; antes de la introducción de los frenos de pinza de doble pivote, se usaban en todo tipo de bicicletas de carretera.

Los frenos de pinza de tracción lateral con doble pivote se utilizan en la mayoría de las bicicletas de carreras modernas . Un brazo pivota en el centro, como un freno de tracción lateral; y el otro pivota en el lateral, como un freno de tracción central. La carcasa del cable se fija como la de un freno de tracción lateral. Estos frenos ofrecen una mayor ventaja mecánica y dan como resultado un mejor frenado. Los frenos de doble pivote son ligeramente más pesados ​​que las pinzas de tracción lateral convencionales y no pueden seguir con precisión una llanta desalineada o una rueda que se flexiona de lado a lado en el cuadro durante una subida difícil. Es común ver a corredores profesionales escalar montañas con el cierre rápido desabrochado en el freno trasero, para eliminar la resistencia de esta fuente. ^{[ cita requerida ]}

Los frenos de llanta de montaje directo emplean dos puntos de montaje, lo que aumenta la rigidez y la potencia de frenado. Fue desarrollado por Shimano y lanzado como un estándar abierto . Los puntos de montaje individuales para cada brazo facilitan el centrado de los frenos de tracción lateral y se adaptan a anchos de neumáticos de 30 mm y más. ^{[16] [17]}

Los frenos de pinza con tracción central tienen brazos simétricos y, por lo tanto, se centran de manera más efectiva. La carcasa del cable se conecta a un tope de cable fijo fijado al cuadro, y el cable interior se atornilla a una pieza deslizante (llamada "delta de frenado", "triángulo de frenado" o " yugo ") o una polea pequeña, sobre la que corre un cable que conecta los dos brazos del freno. La tensión del cable se distribuye uniformemente entre los dos brazos, lo que evita que el freno se "desplace" hacia un lado o hacia el otro.

Estos frenos tenían un precio razonable y, en el pasado, llenaban el nicho de precios entre los modelos más baratos y los más caros de frenos de tracción lateral. Son más efectivos que los frenos de tracción lateral en aplicaciones de largo alcance, ya que la distancia entre el pivote y la pastilla de freno o el accesorio del cable es mucho más corta, lo que reduce la flexión. Es importante que el puente fijo que sostiene los pivotes sea muy rígido.

Los frenos en U (también conocidos por el término de marca registrada 990-style ) tienen esencialmente el mismo diseño que el freno de pinza de tiro central. La diferencia es que los dos pivotes del brazo se fijan directamente al cuadro o la horquilla, mientras que los del freno de pinza de tiro central se fijan a un marco de puente integral que se monta en el cuadro o la horquilla mediante un solo perno. Al igual que los frenos de leva de rodillo, este es un diseño de pinza con pivotes ubicados sobre la llanta. Por lo tanto, los frenos en U a menudo son intercambiables con los frenos de leva de rodillo y tienen los mismos problemas de mantenimiento que estos.

Los frenos en U se utilizaron en bicicletas de montaña hasta mediados y finales de la década de 1980, en particular debajo de las vainas, una ubicación de montaje del freno trasero que era popular en ese momento. ^[18] Esta ubicación generalmente se beneficia de una mayor rigidez del cuadro, una consideración importante con un freno potente ya que la flexión en las vainas aumentará el recorrido de la palanca y reducirá la fuerza de frenado efectiva. Lamentablemente, también es muy propenso a obstruirse con barro, lo que significó que los frenos en U rápidamente cayeron en desgracia en las bicicletas de cross country.

Los frenos en U son el estándar actual en los cuadros y horquillas de BMX de estilo libre . La principal ventaja de los frenos en U sobre los frenos cantilever y de tracción lineal en esta aplicación es que la protuberancia lateral del sistema de freno y cable es mínima y las partes expuestas son lisas. Esto es especialmente valioso en las bicicletas BMX de estilo libre, donde las partes salientes son susceptibles de sufrir daños y pueden interferir con el cuerpo o la ropa del ciclista.

El freno cantilever es una clase de freno en el que cada brazo está unido a un punto de pivote separado en un lado del soporte del asiento o la horquilla . Por lo tanto, todos los frenos cantilever son de doble pivote. Existen diseños de palanca de primera y segunda clase ; la segunda clase es, con mucho, la más común. En el diseño de palanca de segunda clase, el brazo pivota debajo de la llanta. La zapata de freno está montada sobre el pivote y se presiona contra la llanta a medida que los dos brazos se juntan. En el diseño de palanca de primera clase, el brazo pivota sobre la llanta. La zapata de freno está montada debajo del pivote y se presiona contra la llanta a medida que los dos brazos se separan.

Debido a la mayor distancia posible entre los soportes y las pastillas, los frenos cantilever suelen ser los preferidos para bicicletas que utilizan neumáticos anchos, como las bicicletas de montaña . Como los brazos se mueven solo en sus arcos diseñados, la zapata de freno debe ser ajustable en varios planos. Por lo tanto, las zapatas de freno cantilever son notoriamente difíciles de ajustar. A medida que las zapatas de freno de un freno cantilever de segunda clase se desgastan, se deslizan más abajo en la llanta. Con el tiempo, una puede pasar por debajo de la llanta, de modo que el freno no funciona.

Hay varios tipos de frenos basados ​​en el diseño del freno cantilever: frenos cantilever y frenos de tracción directa, ambos diseños de palanca de segunda clase, y frenos de leva de rodillo y frenos en U, ambos diseños de palanca de primera clase.

Los frenos cantilever tradicionales son anteriores al freno de tracción directa. Se trata de un diseño de cantilever de tracción central con un brazo en ángulo hacia afuera que sobresale a cada lado, un tope de cable en el cuadro o la horquilla para terminar la carcasa del cable y un cable de horquilla entre los brazos similar a los frenos de pinza de tracción central. El cable de la palanca de freno tira hacia arriba del cable de horquilla, lo que hace que los brazos del freno giren hacia arriba y hacia adentro, apretando así la llanta entre las pastillas de freno.

Originalmente, los frenos cantilever tenían brazos casi horizontales y estaban diseñados para una máxima distancia al suelo en bicicletas de turismo o de ciclocross. Cuando la bicicleta de montaña se hizo popular, también se adoptaron los frenos cantilever para ellas, pero los cuadros de MTB más pequeños implicaban que los ciclistas a menudo golpeaban los brazos del freno trasero con los talones. Los frenos cantilever de "perfil bajo" se diseñaron para superar esto, donde los brazos están más cerca de los 45 grados de la horizontal. Los frenos de perfil bajo requieren una atención más cuidadosa a la geometría del cable que los cantilever tradicionales, pero ahora son el tipo más común.

Los frenos cantilever tradicionales son difíciles de adaptar a la suspensión de la bicicleta y sobresalen un poco del cuadro, por lo que normalmente solo se encuentran en bicicletas sin suspensión.

Los frenos de tracción lineal o frenos de tracción directa , comúnmente conocidos por los frenos V-brake de marca registrada de Shimano , son una versión de tracción lateral de los frenos cantilever y se montan en los mismos salientes del cuadro . Sin embargo, los brazos son más largos, con la carcasa del cable unida a un brazo y el cable al otro. A medida que el cable tira contra la carcasa, los brazos se juntan. Debido a que la carcasa entra desde verticalmente por encima de un brazo pero la fuerza debe transmitirse lateralmente entre los brazos, la carcasa flexible se extiende mediante un tubo rígido con una curva de 90° conocido como "fideos" (se utiliza un fideo con una curva de 135° donde el freno delantero se opera con la mano derecha, ya que esto da una curva más suave en la carcasa del cable). El fideo se asienta en un estribo unido al brazo. Un fuelle flexible a menudo cubre el cable expuesto. ^[19]

Como no hay ningún mecanismo intermedio entre el cable y los brazos, el diseño se denomina "tracción directa". Y como los brazos se mueven la misma distancia que el cable con respecto a su carcasa, el diseño también se denomina "tracción lineal". El término "freno V" es una marca registrada de Shimano y representa la implementación más popular de este diseño. Algunos frenos V de alta gama utilizan un movimiento paralelo de cuatro pivotes para que las pastillas de freno entren en contacto prácticamente en la misma posición en la llanta de la rueda independientemente del desgaste.

Los frenos V-brake funcionan bien con los sistemas de suspensión que se encuentran en muchas bicicletas de montaña porque no requieren un tope de cable independiente en el cuadro o la horquilla. Debido a la mayor ventaja mecánica de los frenos V-brake, requieren palancas de freno con un recorrido de cable más largo que las palancas diseñadas para tipos de frenos más antiguos. Los frenos de disco mecánicos (es decir, accionados por cable) utilizan la misma cantidad de recorrido de cable que los frenos V-brake, excepto aquellos que se describen como específicos para "carretera". Como regla general, los frenos de disco mecánicos para las llamadas bicicletas de "manubrio plano" (principalmente bicicletas de montaña e híbridas) son compatibles con las palancas de freno V-brake, mientras que los frenos de disco mecánicos diseñados para bicicletas de "manubrio abatible" son compatibles con el tirón del cable de los diseños de freno más antiguos (cantilever, caliper y U-brake).

Los frenos en V mal diseñados pueden sufrir una falla repentina cuando el extremo del fideo atraviesa el estribo de metal, lo que deja la rueda sin poder de frenado. Aunque el fideo puede considerarse un elemento de servicio y cambiarse regularmente, el orificio en el estribo puede agrandarse por el desgaste. El estribo normalmente no se puede reemplazar, por lo que los frenos en V de buena calidad utilizan un metal duradero para el estribo. ^[20]

Los mini frenos V-brake (o mini Vs ) son frenos V-brake con brazos más cortos, típicamente entre 8 y 9 centímetros. ^{[ cita requerida ]} Esto reduce la tracción del cable requerida, haciéndolos compatibles con palancas de freno diseñadas para frenos cantilever. Los mini frenos V-brake conservan ventajas específicas de los frenos V-brake, como no requerir topes de cable adicionales. En el lado negativo, sus brazos más cortos brindan un espacio libre para neumáticos y ruedas muy pequeño y generalmente hacen que la configuración sea menos indulgente: solo pueden acomodar tamaños de neumáticos más pequeños en comparación con los frenos cantilever, pueden presentar problemas para montar guardabarros, pueden obstruirse más fácilmente con el barro y pueden dificultar el cambio de ruedas.

Los frenos V-brake siempre utilizan pastillas de freno delgadas y relativamente largas. Las pastillas delgadas facilitan la extracción de la rueda, lo que se logra juntando los brazos y desenganchando el fideo del estribo. La longitud adicional brinda una buena vida útil de las pastillas al compensar la profundidad más delgada del material.

Los frenos de leva de rodillos son frenos cantilever de tracción central accionados por el cable que tira de una única leva deslizante de dos lados. (Existen diseños de palanca de primera y segunda clase ; la de primera clase es la más común y se describe aquí). Cada brazo tiene un seguidor de leva . A medida que la leva presiona contra el seguidor, fuerza a los brazos a separarse. A medida que la parte superior de cada brazo se mueve hacia afuera, la zapata de freno debajo del pivote se fuerza hacia adentro contra la llanta. ^[21] Hay mucho a favor del diseño de freno de leva de rodillos. Dado que la leva controla la velocidad de cierre, la fuerza de sujeción puede hacerse no lineal con la tracción. Y dado que el diseño puede proporcionar una ventaja mecánica positiva , la fuerza de sujeción máxima puede ser mayor que la de otros tipos de frenos. Son conocidos por ser fuertes y controlables. En el lado negativo, requieren cierta habilidad para configurarlos y pueden complicar los cambios de rueda. También requieren mantenimiento: como los frenos en U, a medida que la pastilla se desgasta, golpea la llanta más arriba; a menos que se vuelva a ajustar, puede eventualmente entrar en contacto con la pared lateral del neumático.

El diseño de leva de rodillo fue desarrollado por primera vez por Charlie Cunningham ^[21] de WTB alrededor de 1982 y licenciado a Suntour . ^{[ cita requerida ]} Los frenos de leva de rodillo se utilizaron en las primeras bicicletas de montaña en la década de 1980 y en la de 1990, montados en las hojas de la horquilla y los tirantes del asiento en las ubicaciones estándar, así como debajo de los tirantes de la cadena para mejorar la rigidez, ya que no sobresalen para interferir con la manivela . No es inusual que una bicicleta tenga un solo freno de leva de rodillo (o freno en U) combinado con otro tipo. Todavía se utilizan en algunas bicicletas BMX y reclinadas . ^[22]

Existen dos variantes poco frecuentes que utilizan el principio de leva de rodillo. Para lugares donde la tracción central no es adecuada, se desarrolló el freno de leva de palanca de tracción lateral. ^[23] También es un freno en voladizo de primera clase, utiliza una leva deslizante de un solo lado (la palanca) contra un brazo que está unido por un enlace al otro brazo. A medida que la leva presiona contra el seguidor, la fuerza también se transmite al otro brazo a través del enlace. Y específicamente para las horquillas de suspensión donde la carcasa debe terminar en el marco del freno, se desarrolló el "freno de leva de sable" de tracción lateral. ^{[ cita requerida ]} En el diseño de leva de sable, el extremo del cable está fijo y la carcasa mueve la leva de un solo lado.

El freno delta es un freno de bicicleta de carretera que recibe su nombre debido a su forma triangular. El cable entra por el centro, tira de una esquina de un varillaje en paralelogramo alojado dentro del freno a través de dos esquinas opuestas, empujando hacia afuera en las otras dos esquinas sobre los brazos del freno por encima de los pivotes, de modo que los brazos debajo de los pivotes empujan las pastillas contra la llanta. Una característica del diseño es que la ventaja mecánica varía como una función tangente a lo largo de su rango, mientras que la de la mayoría de los otros diseños permanece fija. ^[24]

Muchos ^{[ palabras de comadreja ]} consideran que el freno es atractivo y tiene un perfil de viento más bajo que algunos otros frenos comunes. Sin embargo, Bicycle Quarterly criticó el freno delta por ser pesado, dar una potencia de frenado mediocre y sufrir una ventaja mecánica variable desventajosa. ^[25] En particular, con un paralelogramo pequeño, el desgaste de la pastilla hace que la ventaja mecánica aumente drásticamente. Sin embargo, con un alto apalancamiento, el recorrido de la palanca no es suficiente para aplicar completamente el freno, por lo que el ciclista puede tener frenos que se sienten normales en frenadas suaves pero que no se pueden aplicar con más fuerza para frenadas fuertes.

El diseño básico data al menos de la década de 1930. Fueron fabricados principalmente por Campagnolo en 1985, pero Modolo (Kronos), Weinmann y otros también fabricaron frenos basados ​​en el mismo mecanismo. ^{[26] [27]} Ya no se fabrican y ahora son poco comunes.

Los frenos de llanta hidráulicos son uno de los tipos de frenos menos comunes. Se montan en los mismos puntos de pivote que se utilizan para los frenos cantilever y de tracción lineal o se pueden montar en soportes de freno de cuatro pernos que se encuentran en muchos cuadros de trial . Estaban disponibles en algunas bicicletas de montaña de alta gama a principios de la década de 1990, pero perdieron popularidad con el auge de los frenos de disco. La ventaja moderada de rendimiento (mayor potencia y control) que ofrecen sobre los frenos de llanta accionados por cable se ve compensada por su mayor peso y complejidad. Algunas bicicletas eléctricas continúan usándolos porque son potentes, requieren relativamente poco mantenimiento y el peso es un problema menor cuando se dispone de asistencia eléctrica.

Un freno de disco consiste en un disco de metal, o "rotor", unido al cubo de la rueda que gira con la rueda. Las pinzas están unidas al cuadro o la horquilla junto con las pastillas que aprietan los rotores para frenar. Los frenos de disco pueden accionarse mecánicamente por cable o hidráulicamente.

Los frenos de disco son más comunes en las bicicletas de montaña (incluidas casi todas las bicicletas de descenso ) y también se ven en algunas bicicletas híbridas y bicicletas de turismo . Hacia fines de la década de 2010, los frenos de disco se han vuelto cada vez más comunes también en las bicicletas de carreras . ^[28] A veces se utiliza un freno de disco como freno de arrastre para reducir la velocidad controlada en descensos pronunciados.

Muchos frenos de disco hidráulicos tienen un mecanismo de autoajuste, de modo que a medida que la pastilla de freno se desgasta, los pistones mantienen constante la distancia entre la pastilla y el disco para mantener el mismo recorrido de la palanca de freno. Algunos frenos hidráulicos, especialmente los más antiguos, y la mayoría de los discos mecánicos tienen controles manuales para ajustar la distancia entre la pastilla y el rotor. A menudo se requieren varios ajustes durante la vida útil de las pastillas.

Los frenos de disco tienden a funcionar igualmente bien en todas las condiciones, incluido el agua, el barro y la nieve, debido a varios factores:

• La superficie de frenado está más alejada del suelo y es posible que contaminantes como el barro se acumulen o se congelen en la llanta y las pastillas. Con los frenos de llanta, el primer punto en el que se acumula barro en una bicicleta de montaña que se conduce sobre barro espeso suelen ser los frenos. Una bicicleta de montaña con frenos de disco es menos susceptible a la acumulación de barro siempre que el cuadro trasero y la horquilla delantera tengan suficiente espacio libre respecto de las ruedas.
• Los frenos de disco pueden estar hechos de materiales que disipan el calor mejor que la llanta de la rueda, pero los discos deportivos de tamaño inferior serán demasiado pequeños para aprovechar este hecho.
• Hay agujeros en el rotor que proporcionan un camino para que el agua y los residuos salgan de debajo de las pastillas.
• Las llantas suelen estar hechas de metal liviano. Los discos y las pastillas de freno son más duros y pueden soportar cargas máximas más altas.
• Es posible andar en bicicleta con una rueda doblada si tiene frenos de disco, mientras que con un freno de llanta no sería posible porque la rueda doblada se atascaría en las pastillas de freno.

Otras razones incluyen:

• Si bien todos los tipos de frenos eventualmente desgastan la superficie de frenado, un disco de freno es más fácil y más económico de reemplazar que una llanta o un tambor.
• El uso de neumáticos muy anchos favorece a los frenos de disco, ya que los frenos de llanta requieren brazos cada vez más largos para despejar el neumático más ancho. Los brazos más largos tienden a flexionarse más, lo que degrada la frenada. Los frenos de disco no se ven afectados por el ancho del neumático.
• A diferencia de algunos diseños de frenos de llanta más raros, los frenos de disco son compatibles con la suspensión delantera y trasera .
• Se pueden utilizar ruedas de distintos tamaños con el mismo cuadro: es decir, el mismo cuadro diseñado para neumáticos de 29″ a menudo también puede adaptarse a neumáticos de 27,5″+ (650+), a pesar de que los dos tamaños de rueda tengan diámetros de llanta diferentes. Esto es posible con frenos de disco, siempre que los tamaños de rotor sean consistentes y el cuadro tenga suficiente espacio libre; con frenos de llanta, esto sería imposible, ya que los diferentes tamaños de llanta no permitirían que los mismos frenos de llanta funcionen con ruedas de diferente tamaño. La posibilidad de elegir el tamaño de la rueda con frenos de disco permite al ciclista más opciones, incluido el uso de una rueda de menor diámetro (como 27,5″+) con un neumático más ancho de mayor volumen con el mismo tamaño de diámetro exterior que una rueda de mayor tamaño de llanta (como 29″); la consistencia del diámetro exterior es importante ya que preserva la geometría del cuadro entre los dos tamaños de rueda diferentes.

Existen dos tipos principales de frenos de disco: "mecánicos" (accionados por cable) e hidráulicos. Los usuarios de cada sistema han debatido mucho sobre sus ventajas y desventajas. Como ventajas de los frenos de disco accionados por cable se argumenta que son más económicos, requieren menos mantenimiento y son más ligeros, mientras que los frenos de disco hidráulicos ofrecen más potencia de frenado y un mejor control. Los frenos de disco accionados por cable eran tradicionalmente el único tipo de freno de disco que se podía utilizar con las palancas de freno que se encuentran en los manillares bajos ^[33] , pero ya no es así. ^{[34] [35]}

Muchos frenos de disco tienen sus pastillas accionadas desde ambos lados de la pinza, mientras que algunos tienen solo una pastilla que se mueve. La doble actuación puede mover ambas pastillas en relación con la pinza, o puede mover una pastilla en relación con la pinza y luego mover la pinza y la otra pastilla en relación con el rotor, lo que se denomina diseño de "pinza flotante". Los frenos de actuación simple utilizan un rotor de varias piezas que flota axialmente sobre el cubo o doblan el rotor lateralmente según sea necesario. Doblar el rotor es teóricamente inferior, pero en la práctica brinda un buen servicio, incluso con frenadas de alta fuerza con un disco caliente, y puede brindar mayor progresividad. ^{[ cita requerida ]}

En el caso de los frenos de disco con sistema hidráulico, las pinzas de alto rendimiento suelen utilizar dos o tres pistones por lado; las pinzas de menor coste y rendimiento suelen tener solo uno por lado. ^{[ cita requerida ]} El uso de más pistones permite una mayor superficie de pistón y, por tanto, un mayor apalancamiento con un cilindro maestro determinado. Además, los pistones pueden ser de varios tamaños para que la fuerza de la pastilla se pueda controlar en toda la superficie de la pastilla, especialmente cuando la pastilla es larga y estrecha. Puede ser conveniente utilizar una pastilla larga y estrecha para aumentar la superficie de la pastilla y, por tanto, reducir la frecuencia de los cambios de pastilla. Por el contrario, un solo pistón grande puede ser más pesado.

Existen muchas normas para el montaje de pinzas de freno de disco. ^[36] Sin embargo, la mayoría de los fabricantes actuales utilizan las normas IS o de montaje posterior (PM). Estas se diferencian según el tamaño del disco y el tipo de eje.

Una desventaja de los montajes de poste es que el perno se enrosca directamente en las partes inferiores de la horquilla. Si las roscas están desgastadas o si el perno está atascado, entonces será necesario reparar las roscas o perforar el perno agarrotado. Los fabricantes de cuadros han estandarizado el montaje IS para el montaje del freno de disco trasero. En los últimos años, el montaje de poste ha ganado terreno y se está volviendo más común. Esto se debe principalmente a la disminución del costo de fabricación y de las piezas de las pinzas de freno cuando se usa el montaje de poste. ^{[ cita requerida ]} Una limitación del montaje es que la ubicación del rotor está más restringida: es posible encontrar combinaciones de buje/horquilla incompatibles, donde el rotor está fuera de rango.

Hay muchas opciones para el montaje del rotor. IS es un montaje de seis pernos y es el estándar de la industria . ^{[37] [38]} Center Lock está patentado por Shimano y utiliza una interfaz estriada junto con un anillo de bloqueo para asegurar el disco. Las ventajas de Center Lock son que la interfaz estriada es teóricamente más rígida y quitar el disco es más rápido porque solo requiere que se retire un anillo de bloqueo. Algunas de las desventajas son que el diseño está patentado y requiere una tarifa de licencia de Shimano. Se necesita una herramienta de anillo de bloqueo de cassette Shimano (o una herramienta BB externa en caso de buje de eje pasante) para quitar el rotor y es más cara y menos común que una llave Torx. Las ventajas de IS de seis pernos son que hay más opciones cuando se trata de bujes y rotores. ^[38]

Los adaptadores permiten el uso de discos de seis pernos en bujes Center Lock. ^[38]

A continuación se muestran ejemplos de estándares de montaje:

• Norma internacional (IS), 6 pernos, diámetro del círculo de pernos de 44 mm (BCD)
• Bloqueo central (propiedad de Shimano)
• Patrón de 3 pernos de Hope Technology (patentado)
• Patrón de 4 pernos de Rohloff (patentado)

Los rotores vienen en muchos tamaños diferentes, como 160 mm (6,299 pulgadas), 185 mm (7,283 pulgadas) y 203 mm (7,992 pulgadas) de diámetro. Hay otros tamaños disponibles ya que los fabricantes hacen discos específicos para sus pinzas; las dimensiones a menudo varían en unos pocos milímetros. Los rotores más grandes proporcionan un mayor par de frenado para una presión de pastilla dada, en virtud de un brazo de momento más largo para que actúe la pinza. Los rotores más pequeños proporcionan un menor par de frenado pero también menos peso y mejor protección contra golpes. Los rotores más grandes disipan el calor más rápidamente y tienen una mayor cantidad de masa para absorber el calor , lo que reduce el desvanecimiento o falla de los frenos. Las bicicletas de descenso generalmente tienen frenos más grandes para manejar mayores cargas de frenado. Las bicicletas de cross country generalmente usan rotores más pequeños que manejan cargas más pequeñas pero ofrecen un ahorro de peso considerable. ^[39] También es común usar un rotor de mayor diámetro en la rueda delantera y un rotor más pequeño en la rueda trasera, ya que la rueda delantera es la que más frena (hasta el 90% del total). ^[40]

Los frenos de tambor de las bicicletas funcionan como los de un automóvil, aunque la versión para bicicletas utiliza un accionamiento por cable en lugar de hidráulico. Se presionan dos pastillas hacia afuera contra la superficie de frenado en el interior de la carcasa del buje. Los diámetros interiores de la carcasa de un freno de tambor de bicicleta suelen ser de 70 a 120 mm (2,756 a 4,724 pulgadas). Los frenos de tambor se han utilizado en bujes delanteros y bujes con ruedas libres internas y externas. Se han producido ampliamente sistemas de freno de tambor accionados por cable y por varilla.

Un freno de rodillo es un freno de tambor modular accionado por cable fabricado por Shimano para su uso en bujes delanteros y traseros con estrías especiales. A diferencia de un freno de tambor tradicional, el freno de rodillo se puede quitar fácilmente del buje. Algunos modelos contienen un dispositivo limitador de par llamado modulador de potencia diseñado para dificultar el derrape de la rueda. En la práctica, esto puede reducir su eficacia en bicicletas con ruedas de tamaño adulto.

Los frenos de tambor son los más comunes en las bicicletas utilitarias de algunos países, especialmente en los Países Bajos , y también se encuentran a menudo en las bicicletas de carga y los velomóviles . Las bicicletas tándem más antiguas suelen emplear un freno de tambor trasero como freno de arrastre.

Los frenos de tambor proporcionan un frenado constante en condiciones húmedas o sucias, ya que el mecanismo está completamente cerrado. Suelen ser más pesados, más complicados y, a menudo, más débiles que los frenos de llanta, pero requieren menos mantenimiento. Los frenos de tambor no se adaptan bien a la fijación del eje con liberación rápida , y para quitar una rueda con freno de tambor, el operador debe desconectar el cable del freno y el eje. También requieren un brazo de torsión que debe anclarse al cuadro o la horquilla de la bicicleta, y no todas las bicicletas están construidas para acomodar dichas fijaciones o tolerar las fuerzas que se les aplican.

Inventado en 1898 por Willard M. Farrow, el "freno de contrapedal", también conocido como "freno de pedal" o "freno de pie" ("torpedo" o "contra" en algunos países, en Italia contropedale ), es un tipo de freno de tambor integrado en el buje trasero con una rueda libre interna. La rueda libre funciona como con otros sistemas, pero cuando se pedalea hacia atrás, el freno se activa después de una fracción de revolución. El freno de contrapedal se puede encontrar tanto en bujes de una sola velocidad como con engranajes internos .

Cuando se pedalea hacia adelante con un buje de este tipo, la rueda dentada acciona un tornillo que obliga a un embrague a moverse a lo largo del eje, impulsando la carcasa del buje o el conjunto de engranajes. Cuando se pedalea en sentido inverso, el tornillo impulsa el embrague en la dirección opuesta, forzándolo entre dos zapatas de freno y presionándolas contra el manto de freno (que es un revestimiento de acero dentro de la carcasa del buje), o hacia un collar dividido y expandiéndolo contra el manto. La superficie de frenado suele ser de acero y el elemento de frenado de latón o bronce fosforoso, como en el Perry Coaster Hub fabricado en Birmingham . También existen frenos de contrapedal rudimentarios, generalmente en bicicletas para niños, donde un cono de freno de acero dentado agarra el interior de la carcasa del buje directamente, sin pastillas de freno ni manto separados. Estos ofrecen una acción menos progresiva y es más probable que bloqueen la rueda trasera de forma involuntaria.

A diferencia de la mayoría de los frenos de tambor (pero al igual que un freno de rodillos Shimano), un freno de contrapedal está diseñado para funcionar con todas sus partes internas recubiertas de grasa para un funcionamiento silencioso y un acoplamiento suave. La mayoría de las grasas de disulfuro de molibdeno gris funcionan bien en un freno de contrapedal, con sus superficies de fricción de metal con metal.

Las bicicletas con freno de contrapedal generalmente están equipadas con un solo piñón y rueda de cadena y a menudo utilizan una cadena de 3,2 milímetros ( 1 ⁄ 8  in) de ancho. Sin embargo, ha habido varios modelos de bujes con freno de contrapedal con desviadores , como el Sachs 2×3. Estos utilizan desviadores especiales extracortos que pueden soportar las fuerzas de enderezarse con frecuencia y no requieren una cantidad excesiva de rotación del pedal hacia atrás antes de que se active el freno. Los frenos de contrapedal también se han incorporado a los diseños de engranajes de buje, por ejemplo, el AWC y SRC3 de Sturmey-Archer y el Shimano Nexus de 3 velocidades. Pueden tener hasta ocho marchas, como el Nexus inter-8. ^[41]

Los frenos de contrapedal tienen la ventaja de estar protegidos de los elementos y, por lo tanto, funcionan bien con lluvia o nieve. Aunque los frenos de contrapedal generalmente pasan años sin necesitar mantenimiento, son más complicados de reparar que los frenos de llanta si se hace necesario, especialmente el tipo más sofisticado con zapatas de freno expansibles. Los frenos de contrapedal tampoco tienen suficiente disipación de calor para su uso en descensos largos, una característica que se hizo legendaria a través de eventos como la carrera 'Repack Downhill ', donde los ciclistas casi con certeza necesitarían volver a empaquetar sus frenos de contrapedal después de que la grasa se derritiera o echara humo debido al calor de las largas bajadas. ^[42] Un freno de contrapedal solo se puede aplicar cuando las bielas están razonablemente niveladas, lo que limita la rapidez con la que se puede aplicar. Como los frenos de contrapedal solo están hechos para ruedas traseras, tienen la desventaja común a todos los frenos traseros de patinar la rueda fácilmente. Sin embargo, esta desventaja puede aliviarse si la bicicleta también tiene un freno delantero operado con palanca manual y el ciclista lo usa. Otra desventaja es que el freno de contrapedal depende completamente de que la cadena esté completamente intacta y acoplada. Si la cadena se rompe o se desacopla del plato y/o del piñón trasero, el freno de contrapedal no proporciona potencia de frenado alguna. Como todos los frenos de buje, excepto los de disco, un freno de contrapedal requiere un brazo de reacción que se conecta al cuadro. Esto puede requerir que se desatornille cuando se quita la rueda o se mueve en sus extremos de horquilla para ajustar la tensión de la cadena.

Un freno de arrastre es un tipo de freno definido por su uso más que por su diseño mecánico.

Un freno de arrastre tiene como objetivo proporcionar una fuerza de desaceleración constante para reducir la velocidad de una bicicleta en una bajada larga en lugar de detenerla; se utiliza un sistema de frenado independiente para detener la bicicleta. Un freno de arrastre se emplea a menudo en una bicicleta pesada, como un tándem, en zonas montañosas donde el uso prolongado de frenos de llanta podría hacer que una llanta se caliente lo suficiente como para explotar .; ^{[43] [44]} El freno de arrastre típico ha sido durante mucho tiempo un freno de tambor. El mayor fabricante de este tipo de freno es Arai , cuyos frenos se atornillan a bujes con rosca de rueda libre convencional en el lado izquierdo del buje trasero y se operan a través de cables Bowden . A partir de 2011, el freno de tambor Arai ha estado fuera de producción durante varios años, con las existencias restantes a punto de agotarse y las unidades usadas alcanzando precios superiores en los sitios de subastas de Internet.

Más recientemente, se están utilizando frenos de disco de rotor grande como frenos de arrastre. (Algunos conductores de tándem ^{[ ¿quiénes? ]} con frenos de disco mecánicos Avid BB-7 y rotores de 203 mm informan de menos problemas de calentamiento en frenadas fuertes que cuando utilizan el estándar de comparación anterior, un tambor Arai utilizado como freno de arrastre). DT-Swiss fabrica un adaptador para acoplar los rotores de disco a los bujes roscados para el freno de tambor Arai, pero esto aún deja el problema de colocar la pinza.

Un freno de banda consiste en una banda, correa o cable que se enrolla alrededor de un tambor que gira con una rueda y se tensa para generar fricción de frenado. Los frenos de banda aparecieron ya en 1884 en los triciclos. ^[45] Star Cycles introdujo un freno de banda en 1902 en sus bicicletas con ruedas libres . ^[46] Los frenos de banda todavía se fabrican para bicicletas en la actualidad. ^[47]

Un freno de banda de llanta , como el implementado en la bicicleta Yankee por Royce Husted en la década de 1990, consiste en un cable de acero inoxidable, envuelto en una funda de kevlar , que se desliza en un canal en forma de U en el costado de la llanta de la rueda. Al apretar la palanca de freno, se aprieta el cable contra el canal para producir fricción de frenado. ^[48] Un resorte de retorno afloja el cable cuando se suelta la palanca de freno, no se requiere ajuste y el freno se vuelve más fuerte cuando está mojado. Husted dijo que su inspiración fue el freno de banda utilizado en la maquinaria industrial. ^[49] La bicicleta Yankee solo incluía un freno trasero, pero que cumplía con los estándares de la Comisión de Seguridad de Productos del Consumidor de EE. UU .

El mecanismo de accionamiento es la parte del sistema de frenos que transmite la fuerza del conductor a la parte del sistema que realiza el frenado real. Los mecanismos de accionamiento del sistema de frenos pueden ser mecánicos o hidráulicos.

El mecanismo de accionamiento mecánico moderno primario utiliza palancas de freno acopladas a cables Bowden para mover los brazos de freno, forzando así las pastillas contra una superficie de frenado. Los mecanismos de cable suelen ser menos costosos, pero pueden requerir cierto mantenimiento relacionado con las áreas expuestas del cable. Existen otros mecanismos de accionamiento mecánico: consulte Frenos de contrapedal para mecanismos de accionamiento de contrapedal y frenos accionados por varilla para un mecanismo que incorpora varillas de metal. Los primeros frenos Spoon se accionaban mediante un cable que se tiraba girando el extremo de un manillar. ^[50]

Los frenos hidráulicos también utilizan palancas de freno para empujar el líquido a través de una manguera para mover los pistones en una pinza, forzando así las pastillas contra una superficie de frenado. Si bien existen frenos de llanta hidráulicos, hoy en día el mecanismo de accionamiento hidráulico se identifica principalmente con los frenos de disco. Hoy en día se utilizan dos tipos de líquido de frenos: aceite mineral y líquido DOT. El aceite mineral es generalmente inerte, mientras que el DOT es corrosivo para la pintura del chasis, pero tiene un punto de ebullición más alto. El uso del líquido incorrecto puede hacer que los sellos se hinchen o se corroan. ^{[ cita requerida ]} Un mecanismo hidráulico está cerrado y, por lo tanto, es menos probable que tenga problemas relacionados con la contaminación en áreas expuestas. Los frenos hidráulicos rara vez fallan, pero la falla tiende a ser completa. Los sistemas hidráulicos requieren equipo especializado para su reparación.

Los frenos de disco hidráulicos utilizan dos tipos comunes de fluido: DOT 4 o DOT 5.1 de grado automotriz , que son higroscópicos y tienen un punto de ebullición de 230 °C; y aceite mineral , que no es higroscópico y tiene diferentes puntos de ebullición según el tipo. ^[51] Las juntas tóricas y los sellos dentro del freno están diseñados específicamente para funcionar con uno u otro fluido. El uso del tipo de fluido incorrecto hará que los sellos fallen, lo que dará como resultado una sensación de "blandura" en la palanca y los pistones de la pinza no podrán retraerse, por lo que es común que el disco raspe. El depósito de líquido de frenos generalmente está marcado para indicar el tipo de líquido de frenos que se debe utilizar.

Algunos diseños más antiguos, como los frenos AMP y Mountain Cycles, utilizan un cable desde la palanca hasta la pinza y, a continuación, utilizan un cilindro maestro integrado en el pistón. Algunas bicicletas tándem Santana utilizaban un cable desde la palanca hasta un cilindro maestro montado cerca del tubo de dirección, con una línea hidráulica hasta la pinza de la rueda trasera. Estos diseños "híbridos" permiten el apalancamiento de un sistema hidráulico al mismo tiempo que permiten el uso de palancas de freno con cable, pero pueden ser más pesados ​​y sufrir la intrusión de arenilla en el cable estándar.

Un kit de freno de tambor Sachs más antiguo ("Hydro Pull") permite reconstruir un freno de tambor de bicicleta Sachs normal para que funcione con palanca y mecanismo hidráulicos. Se agrega un pistón fuera del tambor en lugar de la abrazadera Bowden. Esta solución se ve a menudo en las bicicletas de carga Long John modificadas, lo que permite una acción de freno de rueda delantera con palanca de baja fricción. Después de que Sachs cesara la producción de este kit, a veces se utiliza una solución similar soldando un pistón Magura a la palanca del cilindro del tambor. La soldadura era necesaria porque la acción Magura es inversa a la del kit Sachs.

Las palancas de freno suelen estar montadas en el manillar, al alcance de las manos del conductor. Pueden ser independientes del mecanismo de cambio o estar integradas en él. La palanca de freno transmite la fuerza aplicada por el conductor a través de un mecanismo mecánico o hidráulico.

Las bicicletas con manillares bajos pueden tener más de una palanca de freno para cada freno para facilitar el frenado desde múltiples posiciones de la mano. Las palancas que permiten al ciclista accionar los frenos desde la parte superior del manillar, introducidas en los años 70, se denominaban palancas de extensión, palancas de seguridad ^[52] o, debido a su reputación de no poder accionar todo el rango de recorrido del freno, palancas suicidas . Las palancas de freno modernas montadas en la parte superior se consideran más seguras y se denominan palancas de freno de interrupción debido a su mecanismo de acción que "interrumpe" el recorrido del cable desde la palanca principal y acciona el freno empujando la carcasa del cable hacia abajo en lugar de tirar del cable. ^[53] Este tipo de palanca también se conoce como "palanca cruzada" debido a su popularidad en el ciclocross .

La ventaja mecánica de la palanca de freno debe coincidir con el freno al que está conectada para que el conductor tenga suficiente fuerza de palanca y recorrido para accionar el freno. El uso de frenos y palancas que no coincidan puede dar como resultado una ventaja mecánica excesiva y, por lo tanto, un recorrido insuficiente para accionar correctamente el freno (frenos en V con palancas convencionales) o una ventaja mecánica demasiado escasa, lo que requiere una tracción muy fuerte para aplicar los frenos con fuerza (palancas de freno en V con otros tipos de freno).

Las palancas de freno mecánicas (de cable) vienen en dos variedades según la longitud del cable de freno que se tira para una determinada cantidad de movimiento de palanca: ^[54]

• Las palancas de tracción estándar funcionan con la mayoría de los diseños de frenos, incluidos los frenos de pinza, los frenos cantilever tradicionales y los frenos de disco accionados mecánicamente con la marca "Road".
• Las palancas de tiro largo funcionan con frenos cantilever de "tirón directo", como los "V-Brakes" de Shimano, ^[55] y los frenos de disco accionados mecánicamente con la marca "Mountain".

Existen adaptadores disponibles para permitir el uso de un tipo de palanca con un tipo de freno de llanta que de otro modo sería incompatible. ^[56] Algunas palancas de freno tienen un apalancamiento ajustable que se puede hacer funcionar con cualquier tipo de freno. Otras varían su ventaja mecánica a medida que la palanca se mueve para mover la pastilla rápidamente al principio, y luego proporciona más apalancamiento una vez que entra en contacto con la superficie del freno. ^[57] Las palancas de freno hidráulicas mueven un pistón en un depósito de líquido. La ventaja mecánica de la palanca depende del diseño del sistema de freno.

La dinámica de movimiento de una bicicleta provocará una transferencia de peso a la rueda delantera durante el frenado, mejorando la tracción en la rueda delantera. Si el freno delantero se utiliza con demasiada fuerza, el impulso puede hacer que el ciclista y la bicicleta se inclinen hacia adelante, un tipo de choque a veces llamado " endo ". El uso ligero del freno trasero provoca un derrape ligero a medida que la bicicleta se acerca al límite donde se producirá un derrumbe, una señal para reducir la fuerza en el freno delantero. En una superficie de baja tracción o al girar, la rueda delantera se derrapará, la bicicleta no se puede equilibrar y caerá hacia un lado. ^[58]

En las bicicletas tándem y otras bicicletas con una distancia entre ejes larga (incluidas las reclinadas y otras bicicletas especializadas), el centro de masa relativo más bajo hace que sea prácticamente imposible que un frenado delantero fuerte vuelque la bicicleta; la rueda delantera patinaría primero. ^[59]

En algunas situaciones es recomendable reducir la velocidad y utilizar más el freno trasero y menos el delantero:

• Si no está familiarizado con las características de frenado de una bicicleta, es importante probar los frenos y aprender cuánta fuerza manual se necesita al montarla por primera vez.
• Al inclinarse en una curva (o preferiblemente, frenar antes de girar).
• Superficies resbaladizas, como pavimento mojado, barro, nieve, hielo o piedras sueltas o grava. Es difícil recuperarse de un derrape de las ruedas delanteras en una superficie resbaladiza, especialmente cuando el vehículo está inclinado.
• Superficies irregulares: si la rueda delantera se despega del suelo durante el frenado, su rotación se detendrá por completo. Si aterriza sobre una rueda delantera detenida con los frenos aún aplicados, es probable que la rueda delantera patine y el ciclista pueda volcar sobre el manillar.
• Superficies muy sueltas (como grava y tierra suelta): en algunas situaciones en las que la superficie está suelta, puede resultar beneficioso bloquear por completo la rueda trasera para reducir la velocidad o mantener el control. En pendientes muy pronunciadas con superficies sueltas en las que cualquier frenado hará que la rueda patine, puede ser mejor mantener el control de la bicicleta con el freno trasero más de lo que se haría normalmente. Sin embargo, ninguna de las ruedas debe dejar de girar por completo, ya que esto dará como resultado muy poco control.
• Descensos pronunciados: el ángulo de la pendiente hace que el salto frontal sea más fácil de lograr y, además, un derrape de la rueda delantera sería muy difícil de recuperar (choque altamente probable), mientras que un derrape trasero aún arrastra la moto sin perder demasiado el control.
• Descensos largos: alternar el freno delantero y trasero puede ayudar a prevenir la fatiga de las manos y el sobrecalentamiento de las llantas que pueden causar un reventón desastroso del neumático o la ebullición del líquido hidráulico en el caso de frenos de disco hidráulicos.
• Neumático delantero pinchado: frenar con un neumático que tiene poco aire puede provocar que el neumático se salga de la llanta, lo que probablemente cause un accidente. ^[60]

En los países donde se conduce por la derecha, es habitual colocar la palanca del freno delantero a la izquierda y viceversa, ^[61] porque la mano del lado más cercano al centro de la carretera se usa más comúnmente para hacer señales. Colocar la palanca del freno delantero a la derecha también imita la disposición de las motocicletas y es ventajoso para evitar confusiones al cambiar de una bicicleta a una motocicleta.

Las bicicletas de pista se construyen sin frenos para evitar cambios repentinos de velocidad cuando se corre en un velódromo . Dado que las bicicletas de pista tienen un piñón fijo, el frenado se puede lograr invirtiendo la fuerza sobre los pedales para reducir la velocidad, o bloqueando los pedales hacia atrás e induciendo un derrape. Las bicicletas de carretera de piñón fijo también pueden carecer de frenos, y la desaceleración o la detención se logra como con una bicicleta de pista. Sin embargo, muchas bicicletas de piñón fijo están equipadas con un freno delantero por razones de seguridad o porque es un requisito legal. Algunas bicicletas BMX se construyen sin frenos para renunciar al gasto y la complicación de un desenredante . ^{[ cita requerida ]} El método habitual de frenado es que el ciclista ponga uno o ambos pies en el suelo, o calce un pie entre el asiento y el neumático trasero, actuando efectivamente como un freno de cuchara. El Cycle speedway es un tipo de carrera de pista cerrada en el Reino Unido, Polonia, Australia y Francia. La bicicleta de construcción especial tiene una sola rueda libre y no tiene frenos. La desaceleración se realiza durante las curvas arrastrando el pie interior. Estas bicicletas no están destinadas a circular por carretera y se guardan en la pista. ^[62]

En Bélgica, ^[63] Australia, ^[64] Alemania, ^[65] el Reino Unido, ^{[66] [67]} Francia, ^[68] Italia, ^[69] Polonia, ^{[ cita requerida ]} Japón, ^{[ cita requerida ]} Dinamarca, ^[70] Suecia, ^[71] y Finlandia, ^[72] es ilegal andar en bicicleta sin frenos en la vía pública.

El sistema de frenado SureStop utiliza una sola palanca para accionar el freno delantero utilizando la fricción que se aplica a las zapatas del freno trasero mediante la rotación de la rueda trasera desde el freno trasero. Se afirma que esto reduce el riesgo de algunos accidentes relacionados con el frenado, incluido el de caerse por encima del manillar.

Este sistema enfatiza el uso del freno trasero, no optimiza el uso del freno delantero y se comercializa como una solución al miedo a caerse del manillar. El sistema fomenta el uso complaciente de las palancas de freno por parte de los ciclistas y refuerza el mito de que los frenos delanteros de las bicicletas son peligrosos. Dado que este sistema implica que los frenos de ambas ruedas están directamente vinculados, la legalidad de un sistema de este tipo varía según el país.

Los ciclistas jóvenes y mayores deben recibir capacitación sobre el uso eficaz de ambos frenos para detenerse en la menor distancia posible en caso de emergencia. ^{[73] [74]}

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