Estos tres tornillos usan cabezas hexagonales para desviadores Box, Microshift, Shimano, Sun Race y TRP. SRAM usa Torx y hex, y Campagnolo se queda con Torx. ¿Por qué?
Al igual que muchos niños que crecieron en las décadas de 1980 y 1990, era un gran admirador de los programas de transmisión pública como Reading Rainbow, que de vez en cuando ahondaban en cómo se hacían las cosas, con recorridos geniales por la fábrica en los que la cámara se convertía en mis ojos. LaVar Burton fue el hermano mayor inteligente que nunca tuve. Sitios como How Stuff Works hacen un trabajo fantástico al alimentar un asombro similar en la actualidad, y tratamos de hacer nuestra parte en el lado de la bicicleta de montaña siempre que sea posible. Algunos ejemplos serían nuestra reciente inmersión en el agarre de los neumáticos, un montón de artículos sobre la construcción de senderos, la construcción de llantas de carbono y el diseño del cuadro de MTB, por nombrar solo algunos.
El otro día, nuestro editor en jefe, Jeff Barber, me envió por un agujero de conejo de investigación para descubrir cómo las marcas seleccionan todos los sujetadores que mantienen unidas nuestras bicicletas y componentes. ¿Por qué una abrazadera de tija de sillín tiene una cabeza de 4 mm y la otra de 6 mm? ¿Cuánto influye el peso en la decisión y qué tan precisas son las recomendaciones de torque? Enviamos correos electrónicos a varios profesionales de la industria para averiguarlo.
Selección de cabezas de fijación
Llave hexagonal de 10 mm, 38-41 Nm
Según las respuestas que recibimos, parece que la selección de la cabeza del perno se basa en gran medida en la conveniencia. Las marcas quieren usar cabezas que estén disponibles en la mayoría de las herramientas múltiples, con la excepción de algunas cabezas Torx que se seleccionan por sus mayores capacidades de torsión. Además, las cabezas Torx requieren una línea recta hacia la cabeza del perno, donde un hexágono se puede girar con la herramienta en ángulo, lo que hace que el hexágono sea la mejor cabeza en espacios reducidos.
Cy de Cotic Cycles dijo que, por lo general, tratamos de usar llaves Allen 4, 5, 6, 8 bien usadas y Torx T25 solo donde necesitamos acceso y un alto torque en ubicaciones particulares. No hay una gran razón de ingeniería al respecto, se trata más de lo que es mejor para los clientes.
Los ingenieros de producto de Ibis Cycles se hicieron eco del sentimiento de Cys. Siempre que sea posible, solo usamos cabezales que funcionarán con la mayoría de las multiherramientas. Torx son buenos para aplicaciones de alto torque, pero el único tamaño que la mayoría de la gente tiene es un T25. Eso es demasiado pequeño para la mayoría del hardware de pivote de marco, por lo que solo usamos hexágonos en todas partes.
Mark Kikkert en PRO profundizó en algunas de las otras variables que deben tenerse en cuenta al seleccionar sujetadores. La selección de la interfaz de la herramienta de pernos es solo una parte de la ecuación. En cuanto a las cabezas de los pernos, también se puede elegir entre formas como cabezas redondas, avellanadas, planas o hexagonales. Hay muchos otros tipos, pero estos son probablemente los más utilizados en la industria del ciclismo. Las cosas que juegan un papel en la selección de la forma del perno y la interfaz de la herramienta son: la fuerza requerida del perno, el tamaño del perno, la accesibilidad al perno y el diseño del producto.
Como ejemplo: los pernos avellanados se asientan al ras de la superficie, pero generalmente tienen una interfaz de herramienta más pequeña. Si se requiere una precarga de par alto, entonces deberá sobredimensionar todo para obtener el acoplamiento adecuado de la herramienta. Para aplicaciones de par de precarga bajo, generalmente está bien usar tornillos o pernos planos o Philips. Hex es la mejor opción para niveles de torque más altos, y Torx es aún mejor ya que la interfaz de la herramienta tiene menos posibilidades de deslizamiento y desgaste.
Paso de rosca
La mayoría de los pernos de una bicicleta encajarán en todos los agujeros que tengan el mismo diámetro, ya que el paso de sus roscas es idéntico. Por ejemplo, los pernos del rotor encajarán en los soportes de la jaula de la botella, la mayoría de las abrazaderas de freno y palanca de cambios, y varios otros orificios. Si pierde un perno del portabidón en el camino, puede evitar que se caiga tomando prestado uno de los doce pernos del rotor de disco. El rotor debe permanecer apretado con cinco sujetadores hasta que llegue a casa. En los días legítimos de peso, muchos corredores de XC solo usaban tres tornillos Torx para sujetar sus discos, ahorrando un total de no muchos gramos. De todos modos, ¿cómo deciden las marcas cuál debe ser el paso de rosca para un componente dado?
Si bien casi todos dijeron que usan un paso de rosca estándar siempre que sea posible, Kikkert mencionó el factor de suciedad de los pernos de bicicleta.
Para la mayoría de los sujetadores usamos paso de rosca estándar. Solo en casos especiales se cambia el tono. Si requiere un ajuste fino o si el espacio disponible es limitado, como con el collarín de la tija telescópica, se puede elegir un hilo más fino. Hay una desventaja para los hilos más finos y es que en entornos sucios hay más riesgo de que el hilo se agarrote, por lo que para estas piezas recomendamos el uso de un compuesto antiagarrotamiento. La mayoría de los pernos visibles en los componentes de la bicicleta casi siempre tendrán un paso de rosca regular.
Los ingenieros de componentes de Rotor Bike Components agregaron la perspectiva de las marcas sobre el paso de rosca más fino, afirmando que funciona bien con pernos más cortos. Si tiene dos tornillos de la misma métrica, el tornillo de paso fino tiene una mayor resistencia a la tracción ya que tiene más superficie de contacto, y los tornillos de paso fino se aflojan menos que los tornillos de paso estándar. Para aplicaciones en las que necesita tornillos cortos para soportar cargas y vibraciones, el paso fino es su aliado.
La frecuencia de uso de los pernos también afecta el paso de rosca elegido, como señaló la gente de Ibis Bikes, se usan roscas gruesas si el ciclista va a meter y sacar mucho el perno porque son más duraderos. Los ejes y los pernos de montaje de amortiguadores serían dos ejemplos en los que las roscas gruesas pueden hacer que un perno de componente que se extrae con frecuencia dure más.
¿Qué hay de los materiales de sujeción? ¿De qué están hechos?
Un perno de aleación masiva.
Es posible que haya escuchado historias de algunos corredores profesionales que usan pernos de aluminio o incluso de plástico para bajar de peso donde sea posible. ¿Cómo se elige el material de fijación para nuestras bicicletas de serie? Similar al paso de rosca, parece depender de dónde se usará un sujetador y qué fuerzas actúan sobre él. Siempre que sea posible, la mayoría de las empresas eligen hardware más ligero.
Janek Ulatowski de NS Bikes compartió su filosofía. Utilizamos pernos o ejes de aluminio en lugares donde estamos seguros de que no afectará la seguridad o la resistencia de la unión. La única razón para eso es la reducción de peso. Recientemente, comenzamos a usar pernos de titanio extremadamente duraderos que se usan en lugares críticos como el amortiguador. El valor adicional de ellos es el acabado aceitoso, que le da un brillo extra a toda la moto.
Cy mencionó un enfoque similar sobre dónde está el sujetador y qué cargas se colocarán sobre él. Depende de cuánto espacio tengas. Por ejemplo, los pivotes del soporte del asiento en nuestras bicicletas Droplink son de acero inoxidable de 8 mm porque no pueden tener un diámetro mayor dentro de los límites de la tubería que usamos en esa ubicación, y deben ser huecos para que un tornillo M5 pueda enroscarse en el otro extremo. El aluminio simplemente no es lo suficientemente fuerte con esa restricción de espacio y espesor de pared. En el otro extremo de ese varillaje, el pivote atraviesa el tubo del sillín donde hay mucho espacio, por lo que un buen eje hueco de aluminio de 15 mm es mucho más ligero y rígido que uno más pequeño de acero.
Las medidas de resistencia estandarizadas que a veces aparecen en las cabezas de los pernos son un punto de partida para Rotor. Existen normas internacionales que definen la calidad de un tornillo y su resistencia tanto a la tracción como al corte, así como los materiales. Los números 8,8 y 12,8 que suelen aparecer en la cabeza de los tornillos nos informan sobre su calidad y resistencia. La cantidad de fuerza que debe soportar el tornillo le dirá qué tornillo elegir.
¿Qué pasa con los materiales que se sujetan juntos? ¿Cómo cambia eso las cosas?
Ahora tenemos una idea de cómo se seleccionan los materiales de los sujetadores, pero ¿cómo afectan los materiales que se unen al proceso de selección? Por ejemplo, recientemente trabajé en un marco de aluminio de doble suspensión, y al volver a unir los triángulos delantero y trasero logré perder una arandela de acero que pertenece al pivote inferior. Esa arandela faltante resultó en un roce de aleación sobre aleación que sonaba como si la bicicleta se estuviera comiendo a sí misma.
Según Thomas Westfeldt de hlins, todo se trata del material en el que se aprieta un sujetador. En general, las limitaciones las establece el material al que se une el perno. En nuestro caso, a menudo es aluminio y luego la resistencia de la aleación establecerá la limitación de la fuerza.
Ruben Torenbeek de Raaw MTB dijo que su enfoque está completamente en la durabilidad. El peso se agrega rápidamente con pequeñas piezas de hardware. Con nuestro enfoque en la durabilidad y la funcionalidad, tenemos más de 700 gramos de hardware en un cuadro. Esa es una parte decente del peso total de los marcos dedicada a sujetadores y cojinetes. Hay cuadros XC de carbono ultraligeros que apenas pesan más que el hardware de un cuadro Raaw y, afortunadamente, las bicicletas Torenbeeks están diseñadas para un tipo de diversión muy diferente.
Algunos materiales pueden crear problemas cuando se sujetan demasiado juntos. Kikkert dijo que los pernos de acero inoxidable y titanio rara vez dan problemas. La aleación sobre aleación puede ser un riesgo potencial de excoriación, por lo que tratamos de evitar esa combinación tanto como sea posible. Dos piezas de aluminio que se frotan entre sí no solo pueden causar daños, sino que también son una fuente común de crujidos en un marco. Las arandelas de acero y los sujetadores entre los componentes de aluminio pueden solucionar esos problemas.
Especificaciones de torque: ¿Son precisas? ¿Los ingenieros rompen cosas para averiguarlo?
Los soportes inferiores reciben algunos de los pares más altos de cualquier componente en un cuadro.
Es lógico que los diseñadores de productos rompan las cosas que hacen de vez en cuando. Alguien tiene que ver cuánta fuerza pueden tomar las cosas y qué sucede cuando alcanzan la marca de sobrecarga. Casi todas las personas con las que hablamos sobre el tema mencionaron la inexactitud inherente a la mayoría de las llaves dinamométricas. Esas herramientas mal calibradas son algo que deben tener en cuenta en la especificación y el diseño del producto.
En Rotor, hay algunos pasos previos a la fiesta let beak stuff. Conociendo las fuerzas que soportan los materiales y la fuerza que se va a aplicar al utilizar la bicicleta (no es lo mismo 80kg en el tornillo de la potencia que 2 kg en el tornillo de la botella de agua), ya tendríamos los valores teóricos para seleccione el tornillo. Luego tienes que hacer las pruebas reales y romper muchas para asegurarte de que son correctas.
Para los marcos de acero, las cosas funcionan de manera un poco diferente, aunque todavía pueden romper cosas en Cotic. Hay un cálculo de ajuste de torque bastante bien entendido que utilizo basado en un porcentaje de precarga nominal, elongación, la elasticidad de los elementos involucrados en la unión, pero particularmente cuando se usan sujetadores de acero estándar, el ajuste es más o menos lo que es. Para las roscas que diseño yo mismo (como en los ejes de pivote, por ejemplo), calcularé el par teórico, luego romperé algunas para asegurarme de que el par de frenado sea mayor.
La gente de PRO también calcula primero y luego rompe las cosas, diseñando las cosas para que el cerrojo se rompa primero siempre que sea posible. Seguro que rompemos cosas para encontrar los límites, pero inicialmente las diseñamos para permanecer en una sola pieza dentro de los límites de carga esperados. Los pernos están relativamente estandarizados de manera que ciertos tamaños, materiales y grados también tienen una capacidad de carga máxima fija. Tratamos de hacer coincidir el perno con el uso previsto. Una especificación de torque recomendada generalmente es tal que un torque (mucho) más bajo podría aumentar el riesgo de deslizamiento, mientras que un torque (mucho) más alto aumenta el riesgo de falla de la pieza. Por ejemplo, un manillar limita la fuerza con la que puede apretar la abrazadera de la potencia antes de que falle, por lo que elegimos pernos que pueden fallar antes que el manillar, para minimizar el riesgo de dañar las piezas más caras de su bicicleta. Un perno es más fácil de reemplazar.
Torenbeek agregó un poco de comedia a la pregunta de hasta qué punto se pueden apretar demasiado los pernos. Muy lejos. Lo que suele fallar primero es la interfaz de la herramienta, que requiere una cara muy roja.
Sobre el tema de la torsión excesiva, Cy agrega que los mecánicos domésticos deben usar algo de sentido común y comprender la sensación de un sujetador apretado que no necesita girarse más. Odio un poco a las personas que se apegan servilmente a los ajustes de torque cuando usan llaves baratas. Especialmente en áreas críticas para la seguridad como los tallos. He visto que las barras se mueven en los vástagos cuando alguien ha usado una configuración de torque exacta en lugar de simplemente apretarlos. Estábamos lidiando con pares de torsión tan pequeños en pernos M5 y M6, y las llaves dinamométricas baratas (y por baratas me refiero a menos de 200) a menudo están tan mal calibradas que los 5 Nm en ese perno del vástago son más como 4 Nm. Ahora, en pernos más grandes, la diferencia de 1 Nm no es ni aquí ni allá. Cuando trabajé en el ferrocarril, atornillábamos cosas a los trenes con llaves de 250 Nm. Pero en un perno de la potencia, si esa llave dinamométrica barata y sin calibrar está fuera de 1 Nm, su torsión es un 20 % inferior, por lo que la barra se moverá y el ciclista se lastimará. Lo hemos tenido algunas veces cuando los clientes insisten en que han usado una llave dinamométrica, pero no ha apretado algo. Lo recuperamos, le ponemos nuestro equipo calibrado y buscamos el camino hacia abajo. Los torques están ahí para su seguridad, pero use su tacto y su sentido un poco también. Si ese perno no se siente lo suficientemente apretado con el par correcto en su llave, probablemente no lo esté.
¿Qué pasa con los fluidos de bloqueo de roscas? ¿Cuándo los necesitamos?
Por lo tanto, algunos pernos usan un paso de rosca más fino para evitar que se aflojen, mientras que otros, como los ejes, son más gruesos para que puedan quitarse fácilmente y reinstalarse con más frecuencia. ¿En qué momento una marca decide agregar líquido de bloqueo de roscas a un sujetador para mantener las cosas en su lugar? Muchos pernos del rotor de disco, por ejemplo, vienen pre-revestidos en azul 242 y, habiendo perdido algunos en el camino, sin duda agregaría algunos si no fuera así.
Para Chris Deverson de Deviate Cycles, la respuesta suele ser … Usamos un Loctite medio para la mayoría de nuestros sujetadores para su tranquilidad. Con nuestro sistema de sellado y diseño de cojinetes, rara vez necesitará quitarlos. Hasta ahora solo hemos vendido un juego de rodamientos.
Rotor trabaja con piezas más pequeñas que las que está creando la gente de Deviate, y sus ingenieros prefieren el método de la tranquilidad. Existen diferentes tipos de Loctite y se pueden utilizar en casi todos los tornillos de nuestra bicicleta. Lo recomiendo en aquellos tornillos que puedan tender a aflojarse como los tornillos del plato, del sillín o de las potencias.
PRO también está a bordo con bloqueo de subprocesos en todos los ámbitos, aunque no la variedad casi permanente. Kikkert dijo que en la bicicleta existe el riesgo de que los pernos se suelten debido a las vibraciones. Por lo tanto, usamos y recomendamos el uso de agentes de bloqueo de roscas en pernos que no son demasiado permanentes para que siempre pueda aflojarlos nuevamente si es necesario.
Con un pequeño giro sobre el tema, Ibis también quiere evitar que los cerrojos se suelten. Su giro en el bloqueo de roscas es este: la única vez que no usamos Loctite es en un perno que actúa como un ajustador. Las bicicletas de montaña están sujetas a vibraciones constantes y cargas complejas, por lo que casi cualquier cosa puede fallar eventualmente.
¿Qué pasa con las cabezas Torx?
Parece que estos días vienen más componentes de gama alta con cabezas Torx. ¿Lo son, y si es así por qué?
La mayoría de las personas con las que hablamos dijeron que las cabezas Torx son más difíciles de alcanzar en la bicicleta porque requieren una línea directa a la cabeza del perno, mientras que las cabezas hexagonales no. Cy dijo que tratamos de evitar Torx, principalmente porque, a diferencia de las llaves Allen, no existe tal cosa como un Torx con punta esférica. Por lo tanto, el acceso debe ser directo a la cabeza, lo que a menudo es un poco complicado en una bicicleta de montaña.
Los ingenieros de Rotor creen que prevalecerá la tendencia de los pernos en forma de estrella. Los tornillos Torx le permiten reducir el peso y el volumen y su llave es más manejable. Acabarán imponiéndose en el mercado.
En hlins, les gusta el Torx por varias razones, pero prefieren usar las cabezas de los pernos que los ciclistas tienen en el bolsillo o en la mochila. Torx puede manejar un torque alto para tornillos pequeños en comparación con hexagonal y Philips. También es un poco menos propenso al redondeo. Nos esforzamos por hacer que nuestros productos sean consistentes y amigables para los ciclistas usando las herramientas que tiene con usted en el camino. Si bien muchas herramientas múltiples tienen al menos un destornillador Torx T25 para apretar rotores de 6 pernos, todavía no todas incluyen las pequeñas puntas de estrella.
En un mundo perfecto, ¿qué sería diferente de los sujetadores?
La pregunta ol en un mundo perfecto debe ser parte de cada discusión con los diseñadores e ingenieros de productos. Si no hubiera que preocuparse por los errores del usuario, el costo no fuera un factor y las empresas pudieran seleccionar sujetadores para lograr una relación perfecta entre resistencia y peso, ¿qué harían diferente?
Para hlins, el mundo perfecto no tiene especificaciones de torque de las que hablar. En un mundo perfecto, el ciclista no necesitaría apretar ningún tornillo a un par específico; Las interfaces súper fáciles que hacen clic cuando están bien sujetas serían geniales. Un desafío al desarrollar mejoras, como nuestro diseño de eje flotante que garantiza una fricción mínima, es que la forma común de hacer las cosas dificulta el progreso. Por ejemplo, tensando el eje delantero como los sistemas utilizados en la mayoría de nuestros competidores. Si lo aprieta demasiado, corre el riesgo de dañar la parte inferior. Si luego omite el proceso de alineación antes de apretar la abrazadera, no obtendrá el beneficio de una horquilla sofocante. Este video muestra una representación visual del procedimiento de montaje del eje que describe Westfeldt.
A los ingenieros de Rotor les encantaría simplificar aún más las cosas. En un mundo perfecto, los pernos serían los mismos, pero la gente se preocuparía por revisar su ajuste cada pocos miles de kilómetros y los cambiaría una vez al año si la bicicleta se usa mucho.
En Cotic Cycles, el cambio sería hacia un tándem más ligero y más fuerte. Si el costo no fuera un problema, usaría sujetadores de Ti en lugar de acero solo porque ahorraría peso, ¡pero es difícil argumentar la relación calidad-precio!
Errores demasiado ligeros y demasiado apretados
Todas estas pruebas y especificaciones de torque no siempre se sostienen mientras saltamos. Golpeamos las bicicletas de montaña con bastante fuerza y, de vez en cuando, las cosas se rompen o se sueltan. Nos aseguramos de pedirles a todos historias sobre sus sujetadores que causan problemas.
La gente de Ibis Ibis compartió una historia de exagerar el bloqueo de hilos en algunos marcos. Tuvimos un problema en el que construí todos los prototipos con una gota de Loctite por perno y se desarmaron perfectamente. Luego tuvimos un tipo en producción que sintió que estaba haciendo un muy buen trabajo al recubrir a fondo las roscas de los pernos y las tuercas con Loctite y, de repente, la gente no podía separar sus marcos sin dañarlos. Ahora somos más específicos con nuestros SOP [procedimientos operativos estándar] de ensamblaje de marcos.
Los problemas con el ajuste de diferentes componentes a veces pueden surgir con cambios en la industria, donde no todos tienen la información de torsión necesaria de inmediato. En NS Bikes, el problema estaba en una tija telescópica en algunos de sus modelos. A medida que los productos y la tecnología se desarrollan a un ritmo acelerado, hemos enfrentado algunos problemas. Es realmente difícil de evitar. Uno de ellos fue cuando aparecieron los postes cuentagotas en la industria. Teniendo en cuenta nuestras motos de cross a prueba de bombas, tendemos a apretar demasiado las abrazaderas de la tija del sillín, lo que podría resultar en un rendimiento deficiente. Una vez que descubrimos el problema, presentamos el procedimiento [torque].
Y, por último, aunque no menos intrigante, las bicicletas Raaw han tenido que aumentar un poco su especificación de torque para cumplir con las fuerzas colocadas en sus dulces marcos de gravedad. Torenbeek dijo que tuvimos que aumentar el torque en el pivote principal porque subestimamos la sujeción que necesita.
Esas son las tuercas y tornillos de esto. ¡Nos vemos aquí mismo en esta web para la próxima entrega de Riding Rainbow!
Muestra tu apoyo
Conviértase en un colaborador de This Web Pro hoy y disfrute de ventajas como la navegación sin publicidad.
Con su apoyo, podemos proporcionar información gratuita sobre senderos en todo el mundo y contenido original creado por nuestro equipo de periodistas independientes.
APOYANOS