Rueda de alambre
Ruedas cuyas llantas se conectan a sus ejes mediante radios de alambre.
Ruedas de alambre en una bicicleta de la época victoriana
Ruedas de alambre en un Blériot XI , que hizo su debut en 1909

Las ruedas de alambre , ruedas con radios de alambre , ruedas con radios de tensión o ruedas "de suspensión" son ruedas cuyas llantas se conectan a sus ejes mediante radios de alambre . [1] [2] [3] Aunque estos alambres son considerablemente más rígidos que un cable de alambre de diámetro similar , funcionan mecánicamente de la misma manera que los alambres flexibles tensados , manteniendo la llanta en su lugar mientras soportan las cargas aplicadas. El término rueda de suspensión no debe confundirse con suspensión del 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 fue el primero en proponer las ruedas de alambre, no solicitó una patente. La primera patente para ruedas de alambre fue otorgada 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 en bicicletas. [6]

Las ruedas de bicicleta no eran lo suficientemente resistentes para los automóviles hasta el desarrollo de 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 fomentado 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 internas de radios tangenciales. Una fila externa de radios radiales proporcionaba resistencia lateral contra las tensiones en las curvas. Estas ruedas estaban profundamente cóncavas para que los pasadores de pivote de la dirección pudieran estar lo más cerca posible de la línea central de los neumáticos. Su segunda característica era que eran fácilmente desmontables al montarse en bujes falsos estriados . Un proceso de ensamblaje de ruedas de alambre se describe como construcción de ruedas .

Sobre los automóviles

Desde los primeros tiempos, los automóviles utilizaban ruedas de alambre o ruedas de artillería de radios de madera o de acero prensado. El desarrollo de los bujes de desmontaje rápido 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 de radios de madera resultaran 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 las ruedas de acero prensado más económicas por parte de Joseph Sankey las sustituyó en todos los casos en que el precio superior de las ruedas de alambre no se justificaba por su ahorro de peso.

Coches deportivos

Antes de 1960, los autos deportivos/de carreras generalmente tenían ruedas de alambre Rudge-Whitworth con bloqueo central equipadas con cubos estriados y una tapa de bloqueo de "desmontaje" (tuerca de mariposa central) de liberación rápida [7] que se podía desenroscar golpeando un ala de la tuerca con un mazo de aleación especial o un "martillo de desmontaje". [8] Algunas jurisdicciones, incluidos los Estados Unidos y Alemania Occidental, prohibieron los tapacubos con orejas por razones de seguridad a fines de la década de 1960. En respuesta, algunos fabricantes (por ejemplo, Maserati ) prefirieron sujetar la rueda en el cubo estriado tapándola con una sola tuerca hexagonal convencional sin alas que requería una llave grande especial. [9]

En la década de 1960, las llantas de aleación fundida, incluso más livianas , se volvieron habituales (al principio con bujes estriados y tapas extraíbles) y ahora predominan. Todavía se fabrican nuevas versiones de llantas de alambre, pero a menudo con patrones de pernos de buje estándar cubiertos por una tapa central para que se ajusten sin adaptadores.

En motocicletas

En un tiempo, las motocicletas usaban ruedas de alambre construidas a partir de componentes separados , pero, a excepción de las motos de aventura, enduro o dirt bikes , ahora se usan principalmente por su apariencia retro.

En bicicletas

El primer uso comercialmente exitoso de ruedas de alambre fue en bicicletas. Se introdujeron en las primeras etapas 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 antiguas ruedas de madera, 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 en 1849 la rueda de araña con cables de acero , una mejora respecto de las engorrosas ruedas de radios de madera que se instalaban entonces en los triciclos que fabricaba su empleador. [12] [13] [14]

Los fabricantes de bicicletas construyen millones de ruedas al año, utilizando los patrones comunes de radios cruzados, cuyos cruces de radios adyacentes están determinados por el número de radios de la rueda. Los fabricantes de ruedas de los equipos de carreras y en las buenas tiendas de bicicletas construyen ruedas con otros patrones, como dos cruces, un cruce o sin cruce (generalmente llamados radiales). Muchos de estos patrones se han utilizado durante más de 100 años. Se afirma que los patrones cruzados tienen más resistencia y estabilidad, y que los patrones irregulares son formas de arte y tienen poco mérito estructural. [15]

En la década de 1980, comenzaron a aparecer en los Juegos Olímpicos y en las carreras profesionales ruedas de fundición con 5 o 6 radios rígidos. Estas presentan ventajas en aplicaciones especializadas, como las contrarreloj, pero las ruedas con radios de alambre se utilizan para la mayoría de los fines.

Tensión de los radios y presión de los neumáticos

Por lo general, cada radio se pretensa a unas 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, hay cambios repetidos en la tensión de los radios que pueden contribuir a la rotura de los mismos debido a fallas por fatiga. La fatiga generalmente causa que los radios fallen. [16]

Con la presión de aire adecuada, el neumático absorberá los 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]

Reacción a la carga

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 permanece aproximadamente circular. [18] [19] [20] [21] La tensión de todos los radios no aumenta significativamente; en cambio, solo los radios directamente debajo del buje disminuyen su tensión. [15] [22] [23] [24] La cuestión de cómo describir mejor esta situación es debatida. [25] Algunos autores concluyen de esto que el buje "se apoya" en los radios inmediatamente debajo de él que experimentan una reducción en la tensión, aunque los radios debajo del buje no ejercen fuerza hacia arriba sobre el buje y pueden reemplazarse por cadenas sin cambiar mucho la física de la rueda. [20] [15] Otros autores concluyen que el buje "cuelga" de los radios por encima de él que ejercen una fuerza hacia arriba sobre el buje, y que tienen una tensión más alta que los radios debajo del buje, que tiran hacia abajo del buje. [23] [26]

A pesar de estar compuestas de radios delgados y relativamente flexibles, las ruedas de alambre son radialmente rígidas y proporcionan muy poca flexibilidad de suspensión en comparación incluso con los neumáticos de bicicleta de alta presión . [27] [28] [29] [30]

Referencias

  1. ^ Forester, John (agosto de 1980). "Sostenido por el tirón hacia abajo". American Wheelmen . Consultado el 26 de junio de 2012. Cómo la rueda de radios tensada soporta su carga
  2. ^ Brown, Sheldon . "Neumáticos y cámaras de bicicleta: cómo un neumático soporta su carga" . Consultado el 26 de junio de 2012. La rueda con radios de tensión y el neumático son dos ejemplos de lo que se denomina estructuras de tensión precargadas, diseños brillantes y contraintuitivos que trabajan juntos de manera notable para soportar hasta 100 veces su propio peso.
  3. ^ ab CS Walker (1920). "Wire Wheels". Sociedad de Ingenieros Automotrices . págs. 425–432 . Consultado el 26 de junio de 2012 . 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.
  4. ^ Ackroyd, JAD (2011). "Sir George Cayley: La invención del aeroplano cerca de Scarborough en la época de Trafalgar" (PDF) . Journal of Aeronautical History (6): 152. En el mismo mes, 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 hacer que toda la firmeza de la rueda dependa únicamente de la resistencia de la llanta, mediante la intervención de un cordón fuerte y apretado..."
  5. ^ Ver:
    • Aviso de la patente de Theodore Jones para ruedas de alambre: Repertorio de invenciones patentadas, etc. , n.º 17 (noviembre de 1826), página 320.
    • Ilustraciones y descripción de la rueda de alambre de Jones: Luke Hebert, ed. (20 de abril de 1828) "Ruedas con suspensión patentada", The Register of Arts, and Journal of Patent Inventions , 2.ª serie, 2 (29): páginas 65-66.
  6. ^ Bulletin des lois de la République française (1873) duodécima serie, vol. 6, página 648, patente no. 86.705: "Perfectionnements dans les roues de vélocipèdes" (Mejoras en las ruedas de las bicicletas), expedido: 4 de agosto de 1869.
  7. ^ Nuevas direcciones en el diseño de suspensiones: hacer que el coche rápido sea más rápido Taylor & Francis, 1981, EE. UU. ISBN 0-8376-0150-9 . Colin Campbell: “La rueda de alambre con bloqueo central se asocia tradicionalmente con los coches deportivos y de carreras antiguos, y para aquellos de nosotros que tenemos una edad avanzada, todavía nos conmueve la sangre con los recuerdos de fracciones de segundo ahorradas por la hábil aplicación de martillos con cabeza de cobre en los tapacubos con orejas”. p.5 
  8. ^ Wilson McComb. "Principios de la rueda de alambre con bloqueo central" . Consultado el 18 de mayo de 2013. Echemos un vistazo más de cerca a este conjunto, haciendo referencia 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".
  9. ^ Egan, Peter (21 de marzo de 2016). "El castigo de las imitaciones". Road & Track . Consultado el 21 de marzo de 2020 .
  10. ^ "Motos San-Sou-Pap". Cyber ​​Motorcycle . Consultado el 8 de mayo de 2021 .
  11. ^ Herlihy, David V (2004). Bicicleta: la historia. Yale University Press . Págs. 141-142. ISBN. 0-300-10418-9.
  12. ^ McConnell, Anita (2004). «Stanley, William Ford Robinson (1829–1909)» . Oxford Dictionary of National Biography (edición en línea). Oxford University Press. doi :10.1093/ref:odnb/36250 . Consultado el 9 de septiembre de 2009 . (Se requiere suscripción o membresía a una biblioteca pública del Reino Unido).
  13. ^ Owen, WB (1912). Sir Sidney Lee (ed.). Diccionario de biografía nacional - William Ford Robinson Stanley . Segundo suplemento. Vol. III (Neil-Young). Londres: Smith, Elder & Co. págs. 393–394.
  14. ^ "Buena semana para salir a dar un paseo". The Croydon Guardian . 10 de junio de 2006. Consultado el 9 de septiembre de 2009 .
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  26. ^ Samuel K. Clark, VE Gough (1981). Mecánica de neumáticos . Departamento de Transporte de Estados Unidos. pág. 241. 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.
  27. ^ John Swanson (2006). "Rendimiento de la rueda de bicicleta, un método de análisis" (PDF) . BikePhysics.com . Consultado el 25 de junio de 2012. Rigidez radial: casi no hay flexibilidad vertical en la 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 de ~ 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 ve oscurecido por la cantidad de deflexión en los neumáticos, la horquilla, el sillín, la cinta del manillar, el cuadro e incluso los guantes.
  28. ^ Henri P. Gavin (1996). "Patrones de radios de ruedas de bicicleta y fatiga de los radios" (PDF) . Journal of Engineering Mechanics . Consultado el 25 de junio de 2012. Rigidez radial de la rueda (N/mm): 2500-5000
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  30. ^ Jobst Brandt (1981). "Glosario de bicicletas de Sheldon Brown: radios radiales". Sheldon Brown (mecánico de bicicletas) . Consultado el 25 de junio de 2012. No hay cambios en la elasticidad radial entre una rueda de radios radiales y una de radios 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 en las ondulaciones normales de la carretera), la diferencia elástica entre la rueda radial y la de radios cruzados es del 3 % x 0,1 mm = 0,003 mm. El papel de fotocopiadora tiene un grosor de 0,075 mm y, si puede sentirlo cuando lo pisa sobre una superficie de hormigón lisa y vidriosa, hágamelo saber. Tiene una mayor sensibilidad que la dama de la fábula de "la princesa y el guisante".
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Ruedas de alambre .
  • Astounding.org.uk, un análisis de la desviación de las ruedas de alambre.
  • Duke.edu, un análisis de la desviación de las ruedas de alambre ( formato PDF ).
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