ES2302606B1 - Sistema de frenado a cable para bicicletas. - Google Patents
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Abstract
Sistema de frenado a cable para bicicletas, que
comprende dos bielas (1) dispuestas en forma de V, articuladas entre
sí en el centro y articuladas en su otro extremo a dos balancines
(2), que a su vez giran en tomo a articulaciones sujetas al cuadro
de la bicicleta, y por debajo de cuyos puntos de giro se disponen
dos zapatas de freno (3) que actúan sobre la llanta. La disposición
es tal que al tirar del cable del freno, éste hace subir el extremo
común de las dos bielas, aumentando el ángulo agudo que las mismas
forman entre sí, lo cual provoca que los extremos superiores de las
manivelas se separen y las zapatas se acerquen para comprimir la
llanta y frenar. Además, solamente es necesario un muelle (5) para
hacer que el sistema recupere su posición de descanso después de
frenar.
Description
Sistema de frenado a cable para bicicletas.
Esta invención se refiere a un innovador sistema
de frenado para bicicletas, que funciona mediante cable, y que
tiene mucha más eficacia de frenado que los sistemas existentes
actualmente, tal y como se demuestra a lo largo de la presente
descripción.
Actualmente existen diversos sistemas de frenado
a cable para bicicletas, todos de sobra conocidos, como el
tradicional de tipo "herradura", el conocido como Cantilever,
o el que se usa con más frecuencia en la actualidad, por su
demostrada mayor eficacia respecto a los anteriores, que es el
Cantilever de tiro directo, conocido como V-Brake.
Unos y otros se diferencian tanto en la fuerza que las zapatas de
freno aplican sobre la llanta como en el desplazamiento de dichas
zapatas desde la posición de descanso hasta la posición de frenado,
dependiendo ambas características de la geometría de los
frenos.
Pues bien, se demostrará cómo el sistema de
frenado objeto de esta invención tiene mejores características
tanto de fuerza aplicada sobre la llanta como de desplazamiento de
las zapatas (es importante un desplazamiento lo más amplio posible
de las zapatas, para impedir rozamientos entre llanta y zapatas con
el freno en posición de descanso, que se producen cuando la llanta
presenta desalineaciones o abolladuras).
Otra importante diferencia entre este sistema de
frenado y los anteriores es que sólo necesita un muelle para hacer
llevar el freno desde su posición de frenado hasta la de descanso,
a diferencia de los sistemas Cantilever y V-Brake
que utilizan un muelle en cada uno de los balancines, hecho que da
lugar a que con frecuencia la tensión de los muelles de sendos
balancines no sea igual, debido a un desajuste o al efecto de la
suciedad en los mismos, provocando que un balancín tenga mayor
fuerza recuperadora que el otro, obligando así el de mayor fuerza al
de menor fuerza a quedar en su posición de frenado e impidiendo el
libre giro de la rueda aún cuando no estemos actuando sobre la
palanca de freno, dificultando el pedaleo y provocando un desgaste
prematuro de las zapatas. Por el contrario, con el sistema objeto
de esta invención, la disposición de las piezas obliga a que ambas
mitades del freno se muevan siempre simétricamente, no quedando
nunca un balancín en la posición de frenado y el otro en la
posición de descanso.
En primer lugar se describirá el mecanismo
fundamental de este sistema de frenado, al que llamaremos conjunto
de biela-balancín, y que se observa en el esquema
de la figura número 1 (hay dos bielas y dos balancines, una biela y
un balancín en cada mitad del freno). En el esquema se han
representado cuatro posiciones del recorrido del freno -desde la
posición de descanso (posición A), hasta la posición de frenado
(posición D), con dos posiciones intermedias (posición B y posición
C).
Consiste en dos bielas y dos balancines
dispuestos simétricamente, como indica el esquema. Las bielas (1)
están articuladas entre sí en su extremo central, y a su vez
articuladas por sus extremos exteriores a dos balancines (2), que a
su vez giran en torno a puntos pertenecientes al cuadro de la
bicicleta, y por debajo de los cuales se disponen las zapatas de
freno que actúan sobre la llanta para frenarla. El ángulo agudo
formado por las dos bielas simétricas (\alpha) crece al frenar (a
diferencia del sistema Cantilever, en que dicho ángulo decrece),
cosa que se consigue disponiendo las bielas en forma de V, y no en
forma de A, como es el caso del sistema Cantilever. Esto obliga a
que las bielas, por trabajar a compresión, sean dos piezas rígidas,
y no dos cables, como es el caso del sistema Cantilever. El hecho de
que en la posición de frenado, el ángulo agudo que forman ambas
bielas esté más próximo a 180º que en el sistema Cantilever (en que
dicho ángulo decrece al frenar en vez de aumentar) hace que la
fuerza de frenado se multiplique respecto a los frenos Cantilever,
como se verá en el análisis de fuerzas que se hace más adelante. Al
aumentar el ángulo agudo que forman las bielas al frenar, los
extremos superiores de los balancines se separan, lo que nos obliga
a situar las zapatas de freno por debajo del punto de giro de los
mismos, consiguiendo así que al separarse los extremos superiores de
los balancines, los extremos inferiores, donde se sitúan las
zapatas, se acerquen.
En segundo lugar se realiza un análisis de las
fuerzas y los desplazamientos que tienen lugar al frenar, y se
comparan con los de los sistemas Cantilever y
V-Brake para demostrar que son mayores a los de
dichos sistemas. El análisis de fuerzas del sistema Cantilever está
representado en la figura número 2, el del sistema
V-Brake está representado en la figura número 3, y
el del sistema objeto de esta invención está representado en la
figura número 4. En los tres sistemas se ha utilizado la misma
proporción entre la distancia del punto de giro del balancín al
extremo del mismo (que es donde se le aplica la fuerza) y la
distancia del punto de giro del balancín al punto donde se sitúan
las zapatas, para que la relación entre la fuerza que se aplica al
balancín y la fuerza que el balancín transmite a la zapata de freno
sea la misma en los tres sistemas. Esta relación de distancias (así
como de fuerzas) es lo que llamaremos la "ventaja mecánica"
del sistema.
En fin, si observamos la figura nº 2, es fácil
deducir que, en el sistema Cantilever, al aplicar al cable de freno
una fuerza F, la fuerza que se transmite a los balancines es igual
a (F/2) / (sen 34º) \approx 0,9 F. (considerando que en la
posición de frenado, el ángulo que forman las bielas con la
horizontal sea de unos 34º).
Si observamos la figura nº 3, es fácil deducir
que, en el sistema V-Brake, al aplicar al cable de
freno una fuerza F, la fuerza que se transmite a los balancines es
igual a F. (pues en la posición de frenado, el ángulo que forman
tanto la fuerza aplicada al cable como el cable de freno con la
horizontal es igual a 0º).
Si observamos la figura nº 4, es fácil deducir
que, en el sistema objeto de esta invención, al aplicar al cable de
freno una fuerza F, la fuerza que las bielas transmiten a los
balancines es igual a (F/2) /
(sen 14º) \approx 2\cdotF. (considerando que en la posición de frenado, el ángulo que forman las bielas con la horizontal sea de unos 14º).
(sen 14º) \approx 2\cdotF. (considerando que en la posición de frenado, el ángulo que forman las bielas con la horizontal sea de unos 14º).
En definitiva, queda probado que a igualdad de
"ventaja mecánica", la fuerza que se transmite a las zapatas
de freno con este sistema es del 200% de la que se transmite con el
sistema V-Brake, y más del 200% de la que se
transmite con el sistema Cantilever.
A continuación se realiza un análisis de los
desplazamientos de las zapatas de freno, tanto en el sistema
Cantilever, como en el V-Brake y como en el sistema
objeto de esta invención, desde la posición de descanso hasta la
posición de frenado, para probar que son mayores en el sistema
objeto de esta invención. El análisis de los desplazamientos en el
sistema Cantilever está representado en la figura número 5, el de
los del sistema V-Brake está representado en la
figura número 6, y el de los del sistema objeto de esta invención
en la figura número 7. De nuevo, los tres sistemas tienen la misma
ventaja mecánica para que la comparación sea realista. En los tres
casos se ha considerado que el cable de freno se desplaza, al
actuar sobre la palanca de freno, una longitud de 18 mm.
Si observamos la figura nº 5 vemos que en el
sistema Cantilever, al tirar del cable una longitud de 18 mm (1,80
cm), y con unas bielas (que en este sistema son cables por trabajar
a tracción) de longitud 66 mm (3,6 veces la longitud de
desplazamiento del cable), cada una de las zapatas se desplaza,
horizontalmente, 1,9 mm.
Si observamos la figura nº 6 vemos que en el
sistema V-Brake, al tirar del cable la longitud de
18 mm, cada una de las zapatas se desplaza, horizontalmente 2
mm.
Si observamos la figura nº 7 vemos que en el
sistema objeto de esta invención, al tirar del cable una longitud
de 18 mm, y con unas bielas de longitud 18 mm (la misma longitud
que la de desplazamiento del cable) cada una de las zapatas se
desplaza, horizontalmente, una longitud de 2,8 mm.
En definitiva, queda probado que a igualdad de
desplazamiento del cable y de ventaja mecánica, el desplazamiento
que mediante este sistema se transmite a las zapatas al actuar
sobre la palanca de freno, es un 47% superior al del sistema
Cantilever, y un 40% superior al del sistema
V-Brake.
Una característica importante de este sistema de
freno, es que al ir desgastándose las zapatas, no disminuye su
eficacia, sino que la aumenta, pues el ángulo formado por las
bielas y la horizontal sería cada vez menor (menor de 14º), y por
tanto la fuerza transmitida a los balancines cada vez mayor (figura
nº 4).
Otro aspecto positivo de este sistema es que si
se quiere montar en una bicicleta cuyo cuadro esté hecho para
montar frenos de otro tipo, con las roscas para atornillarlos en
las posiciones que correspondan a dichos frenos, se puede hacer con
sólo incluir una pieza que sirva de transición entre las posiciones
de roscado del otro sistema de freno y las de este sistema.
Destacar también que con este sistema se
garantiza la apertura de las dos zapatas simultáneamente, evitando
el inconveniente de que las ruedas queden frenadas aún cuando no
actuamos sobre la palanca de freno. También ofrece la ventaja de
poder centrar la rueda perfectamente al montarla, con sólo sujetarla
con los frenos, por la propiedad mencionada de que las zapatas
siempre se disponen simétricamente a ambos lados del plano de la
bicicleta.
Otra ventaja respecto al sistema
V-Brake es que el cable no experimenta un cambio de
dirección de 90º al final de su recorrido, evitando así desgaste del
mismo y también rozamiento entre el cable y su funda.
Nota: En las figuras en que
aparecen distancias acotadas, dichas distancias están dadas en
centímetros. Cuando aparecen ángulos acotados, dichos ángulos están
dados en
grados.
\bullet En la figura nº 1 se representan
cuatro posiciones del recorrido del freno desde la posición de
descanso (posición A) hasta la posición de frenado (posición D),
pasando por dos posiciones intermedias (posición B y posición C).
Los círculos que se observan en la figura representan uniones
articuladas entre las diferentes partes del freno. También se
representa la sección de la horquilla de la bicicleta y de la rueda
con su llanta.
\bullet En la figura nº 2 se han representado
las fuerzas que se producen al frenar con un freno de tipo
Cantilever.
\bullet En la figura nº 3 se han representado
las fuerzas que se producen al frenar con un freno de tipo
V-Brake.
\bullet En la figura nº 4 se han representado
las fuerzas que se producen al frenar con el freno objeto de esta
invención.
\bullet En la figura nº 5 se ha representado
el recorrido del freno, desde la posición de descanso (A) hasta la
de frenado (B), que se produce al frenar con un freno de tipo
Cantilever.
\bullet En la figura nº 6 se ha representado
el recorrido de las zapatas de freno, desde la posición de descanso
(A) hasta la de frenado (B), que se produce al frenar con un freno
de tipo V-Brake.
\bullet En la figura nº 7 se ha representado
el recorrido de las zapatas de freno, desde la posición de descanso
(A) hasta la de frenado (B), que se produce al frenar con el freno
objeto de esta invención.
\bullet La figura nº 8 representa uno de los
múltiples diseños posibles que podría tener este sistema de frenado
llevado a la práctica, visto de frente, en su posición de descanso
(sin frenar). Las uniones entre piezas que están marcadas con una
"a" en la parte derecha de la figura, así como sus simétricas
en la parte izquierda, son uniones articuladas.
\bullet La figura nº 9 representa uno de los
múltiples diseños posibles que podría tener este sistema de
frenado llevado a la práctica, visto de frente, en su posición de
frenado. Las uniones entre piezas que están marcadas con una
"a" en la parte derecha de la figura, así como sus simétricas
en la parte izquierda, son uniones articuladas.
\bullet La figura nº 10 es una vista en
perspectiva de uno de los múltiples diseños posibles que podría
tener este sistema de frenado llevado a la práctica, en su posición
de frenado.
Una vez visto que básicamente, la invención
consta de dos bielas dispuestas en forma de V, dos balancines, y
dos pastillas de freno o zapatas, pasemos a estudiar un ejemplo
detallado de esta invención llevada a la práctica.
En las figuras número 8, 9 y 10, se pueden ver,
respectivamente, una vista de frente del freno en su posición de
descanso, una vista de frente del freno en la posición que tiene al
frenar, y una vista en perspectiva del freno en la posición que
tiene al frenar. En ellas se aprecian claramente las bielas (1), los
balancines (2) y las zapatas de freno (3). Además se observan las
manivelas (4), que son unas piezas que tienen la misión de que el
empuje de las zapatas sobre la llanta sea en dirección
perpendicular a la misma, para aprovechar al máximo la fuerza
transmitida por los balancines. Para ello giran en torno a un punto
(c), desplazado del punto de giro de los balancines, de manera que
en la posición de frenado, dichas manivelas estén perpendiculares a
las zapatas del freno (figura nº 9). También se observa el único
muelle de todo el sistema (5), que tiene por misión llevar el freno
a su posición de descanso después de la frenada. Para enganchar los
extremos del muelle, se disponen, en los extremos exteriores de las
bielas, unas patillas (6) que sobresalen hacia delante para no
interferir con el cable del freno. En el otro extremo de cada biela
(el extremo central) se disponen unos topes (7) (con unos rebajes
para no interferir con el cable del freno) que tienen por misión el
impedir que el ángulo formado por ambas bielas alcance los 180º,
pues a partir de ahí las bielas podrían tender a cerrarse en el
otro sentido, dispuestas en A en vez de en V, lo que resultaría en
que los balancines (2) se acercarían en vez de alejarse. También se
observa en las figuras el cable del freno (8), que se sujeta al
freno atravesando una pieza (9) dispuesta entre los extremos
centrales de ambas bielas para conseguir esa unión entre cable de
freno y freno.
Claims (2)
1. Sistema de frenado a cable para bicicletas,
que comprende dos bielas (1) dispuestas en forma de V, articuladas
entre sí en el centro y a su vez articuladas en su otro extremo a
dos balancines (2), que a su vez giran en torno a articulaciones
sujetas al cuadro de la bicicleta, y por debajo de cuyos puntos de
giro se disponen dos zapatas de freno (3) que actúan sobre la
llanta para frenarla. La disposición es tal que al tirar del cable
del freno para frenar, éste hace subir el extremo común de las dos
bielas, aumentando el ángulo agudo que las mismas forman entre sí,
lo cual provoca que los extremos superiores de los balancines se
separen y las zapatas situadas por debajo de los puntos de giro de
los balancines se acerquen para comprimir la llanta y frenar.
2. Sistema de frenado a cable para bicicletas
según la reivindicación 1, caracterizado porque solamente es
necesario un muelle (5) para hacer que el sistema recupere su
posición de descanso después de frenar.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200600689A ES2302606B1 (es) | 2006-03-09 | 2006-03-09 | Sistema de frenado a cable para bicicletas. |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| ES200600689A ES2302606B1 (es) | 2006-03-09 | 2006-03-09 | Sistema de frenado a cable para bicicletas. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2302606A1 ES2302606A1 (es) | 2008-07-16 |
| ES2302606B1 true ES2302606B1 (es) | 2009-05-04 |
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| ES200600689A Expired - Fee Related ES2302606B1 (es) | 2006-03-09 | 2006-03-09 | Sistema de frenado a cable para bicicletas. |
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| ES159000A1 (es) * | 1941-10-20 | 1943-03-01 | Brun Marcel | NUEVO SISTEMA DE MANDO AXIAL DE POSICIoN VARIABLE APLICABLE, PARTICULARMENTE, A LOS FRENOS DE BICICLETAS, TANDEMS O SIMILARES |
| US3680663A (en) * | 1969-12-23 | 1972-08-01 | Masayoshi Kine | Disk brake for a bicycle |
| GB2217408A (en) * | 1988-04-20 | 1989-10-25 | Brian Timothy Denvir | Brake mechanisms |
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2006
- 2006-03-09 ES ES200600689A patent/ES2302606B1/es not_active Expired - Fee Related
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| ES2302606A1 (es) | 2008-07-16 |
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Legal Events
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