por: Karim Nice - traduzido por HowStuffWorks
Brasil
Nesse artigo vamos conhecer as mountain bikes e
a tecnologia que existe por trás delas, como por exemplo:
Novas marchas (algumas bicicletas chegam a 27)
Avanços na tecnologia da roda motriz que facilita a mudança
de marchas
Alavancas de câmbio automático
Suspensão traseira e dianteira
Novos designs e materiais
Novos freios, inclusive freios a disco hidráulicos
As mountain bikes têm uma tecnologia muito interessante
Marchas
As mountain bikes têm cada vez mais marchas. Algumas chegam a
ter 27 relações de engrenagem. As mountain bikes utilizam
uma combinação de três tamanhos de roda motriz na
parte dianteira e nove na parte traseira para criar estas relações
de marchas.
A idéia de ter todas estas marchas é que
o ciclista pedale em um ritmo constante (cadência), não
importando o tipo de inclinação em que a bicicleta esteja.
Você pode entender isto imaginando uma bicicleta que possui apenas
uma marcha. Nela, cada vez que você faz uma volta no pedal, a
roda traseira também faz uma volta (relação de
engrenagem 1:1).
Se a roda traseira tem 66 cm de diâmetro, então
em uma marcha 1:1, uma revolução do pedal faz com que
a roda percorra 207 cm. Se você pedalar numa cadência de
50 RPM, a bicicleta pode percorrer 103 metros por minuto. Isso equivale
a 6,2 km/h, que é a velocidade de uma pessoa andando. É
uma ótima velocidade para subir uma ladeira íngreme, mas
não é recomendada para descidas ou pedaladas em um chão
plano.
Para andar mais rápido, você precisa de
uma engrenagem diferente. Por exemplo, para descer uma ladeira a 40
km/h em uma cadência de 50 RPM, você precisa de uma relação
de engrenagem de 6:5:1. Uma bicicleta com muitas marchas dá uma
quantidade maior de incrementos entre uma relação de marcha
1:1 e 6:5:1 para que se consiga pedalar a 50 RPM (ou qualquer cadência
que seja mais confortável pra você), não importando
a velocidade da bicicleta.
O câmbio
O câmbio é um dispositivo que muda
as marchas movendo a corrente de uma roda motriz para a outra. Existem
dois câmbios: um na parte traseira e outro na parte dianteira.
A maior relação (aquela em que a bicicleta anda mais rápido)
é produzida quando a corrente está na maior roda motriz,
na frente; e na menor, atrás. A menor relação (é
mais fácil para subir ladeiras, mas a velocidade da bicicleta
é muito pequena) é produzida quando a corrente está
na menor roda motriz na frente, e na maior, atrás.
Câmbio traseiro
O câmbio traseiro tem duas funções principais: manter
a tensão da corrente e mudar as marchas.
O câmbio traseiro
Ele ajusta a posição para manter a tensão
na corrente, não importando a marcha em que você está.
Se a corrente estiver na maior roda motriz dianteira e traseira, mais
corrente é enrolada em volta das rodas motrizes e o câmbio
fica com menos folga para trabalhar. Se a corrente está nas menores
rodas motrizes dianteiras e traseiras, o câmbio pode trabalhar
com mais folga.
Como o câmbio lida com a folga na corrente
O câmbio traseiro muda as marchas movendo a parte inferior da
corrente de um lado para o outro.
Quando se pedala a bicicleta, a parte superior da corrente está
tensa. A força das pernas pedalando a deixa firme.
Esta parte da corrente é que transmite a força das rodas
motrizes dianteiras para as rodas motrizes traseiras. A parte inferior
da corrente fica com uma leve tensão devido à ação
do câmbio traseiro. Como a parte inferior da corrente não
está com muita carga, o câmbio pode mover a corrente para
outra roda motriz mesmo que se esteja pedalando com força.
Uma das rodas motrizes traseiras, perceba as "rampas"
na roda motriz
que auxiliam na mudança de marchas
A tecnologia de roda motriz facilitou a mudança
de marchas mesmo quando a carga é pesada. A roda motriz na figura
acima é uma das nove rodas motrizes traseiras. Alguns dentes
são mais curtos e mais largos do que outros. Estes dentes agarram
a corrente durante a mudança e a colocam de volta na roda motriz.
A roda motriz também tem "rampas", fendas laterais
especiais que ajudam a puxar a corrente para dentro dela.
Câmbio dianteiro
O câmbio dianteiro move a corrente por entre as três rodas
motrizes frontais. Ao contrário do câmbio traseiro, o câmbio
dianteiro move a parte superior da corrente, que fica sob tensão
quando se pedala. Isso significa que, para mudar as rodas motrizes frontais,
é preciso pedalar mais leve.
O câmbio dianteiro
Algumas rodas motrizes frontais também utilizam
um design inteligente para fazer mudanças de marcha quando se
está pedalando forte.
A roda motriz na foto abaixo é o centro das três rodas
motrizes frontais. Perceba as pequenas saliências que saem dos
lados da roda motriz. Elas puxam a corrente para dentro da roda. Assim
como as rodas motrizes traseiras, esta roda motriz dianteira tem rampas
que ajudam a puxar a corrente para cima.
Uma das rodas motrizes dianteiras. Ela também
tem "rampas" e pequenas saliências que ajudam a mudar
as marchas.
Usando as marchas
Em uma mountain bike de 27 marchas, cerca de seis das relações
de marchas são tão próximas umas às outras
que não seria possível notar a diferença entre
elas.
Mas por que toda essa preocupação com as velocidades?
Geralmente, os ciclistas tendem a escolher uma roda motriz compatível
com a inclinação em que eles estão andando. É
difícil mudar a roda motriz dianteira, é muito mais fácil
mudar as marchas da traseira.
Se os ciclistas estão subindo uma ladeira, provavelmente vão
escolher a menor roda motriz frontal e vão alternar entre as
nove marchas disponíveis na parte traseira. É possível
fazer isso sem deixar de pedalar forte. Ter mais velocidades na roda
motriz traseira pode ser uma vantagem.
Alavanca
O design da alavanca de mudança de marchas
reconhece o ponto da mudança para manter uma cadência constante.
Isso significa que na maior parte do tempo, será necessário
fazer pequenos ajustes na marcha para aumentar ou diminuir sua cadência.
As alavancas frontais e traseiras são equipadas com interruptores
que aumentam ou diminuem uma marcha de cada vez.
O interruptor na parte superior muda para
a roda motriz maior e o
interruptor na parte inferior muda para a roda motriz menor
Cada alavanca de câmbio ajusta o cabo que
determina a posição do câmbio. Tanto o câmbio
traseiro quanto o dianteiro contêm molas fortes que as forçam
para um lado ou para o outro. A alavanca da marcha empurra estas molas
para mover o câmbio para um lado ou deixa a mola puxar o cabo
para movê-lo para outra direção.
Suspensão
Muitas bicicletas têm sistemas frontais e traseiros de suspensão.
A suspensão possibilita que as rodas absorvam pequenos solavancos
ao mesmo tempo em que mantém os pneus em contato com o chão
para manter o controle. Além disso, ajuda o ciclista e a bicicleta
a absorverem grandes choques quando aterrisam de um pulo.
Uma bicicleta de downhill
Tanto a suspensão frontal quanto a traseira possuem
dois elementos essenciais: uma mola e um damper. Estes componentes também
são conhecidos como absorvedores de choque.
Mola
A mola permite que a suspensão se mova para cima quando a roda
sofre um solavanco e volte para a posição original quando
o solavanco é superado.
A mola pode ser uma serpentina de aço, como a
maioria das molas que conhecemos, ou pode ser um cilindro com ar pressurizado.
Em qualquer um dos casos, quanto mais comprimida estiver a mola, mais
força é necessária para comprimi-la, e é
exatamente disso que precisamos para uma suspensão de mountain
bike.
Damper
Se a suspensão fosse equipada somente com uma mola, ela iria
quicar diversas vezes depois de um solavanco. Quando a suspensão
é comprimida por um solavanco, o sistema precisa dissipar a energia
armazenada na mola. O damper é um dispositivo que dissipa a energia
e controla os ricochetes da suspensão.
O damper do absorvedor de choque de uma mountain bike.
Ele bombeia óleo por meio de pequenos buracos ao mesmo tempo
em que o pistão se move para cima e para baixo.
O tipo mais comum de damper é cheio de óleo.
Ele é utilizado em suspensão de carros e bicicletas. Quando
o absorvedor de choque é comprimido, o pistão força
o óleo a passar por um pequeno buraco, chamado orifício.
É necessária energia para forçar o fluido a passar
pelo orifício e essa energia é convertida em calor no
óleo. O interessante sobre os dampers é que eles dissipam
mais energia e oferecem mais resistência ao movimento quanto mais
rápido se comprime o absorvedor de choque.
Quando o absorvedor de choque se comprime rapidamente,
um volume maior de fluido tem que passar pelo orifício, então,
mais pressão é necessária para forçar o
fluido. Isso gera duas coisas: o aumento da flexibilidade da suspensão
(porque a pressão resiste ao movimento do absorvedor de choque)
e dissipação maior de energia.
Desenvolver um bom absorvedor de choque é, em
parte, achar um bom equilíbrio entre a taxa da mola (firmeza)
e o damper. Por esse motivo, muitos absorvedores de choque tem taxas
de firmeza e damping ajustáveis. Algumas molas de ar comprimido
podem ser ajustadas aumentando ou diminuindo a pressão do ar.
Vamos ver como o damper é incorporado em uma
suspensão de mountain bike.
Suspensão dianteira
O tipo mais comum de suspensão dianteira é o garfo de
suspensão. Ele funciona como a suspensão dianteira em
uma motocicleta.
Um garfo de suspensão de mountain bike
A parte inferior do garfo que segura a roda se
encaixa nos tubos que conectam o garfo ao quadro. Dentro de cada tubo
do garfo existe um absorvedor parecido com o que vimos no diagrama anterior.
Quando o garfo se move para cima (a bicicleta passa por um solavanco),
a mola se comprime e o pistão força o fluido através
do orifício.
Suspensão traseira
Existem muitos designs diferentes para as suspensões traseiras.
A maioria deles utiliza um absorvedor de choque similar ao do diagrama,
só que com uma mola maior. Em muitos casos, o design do quadro
e das articulações é o que diferencia uma bicicleta
da outra.
Algumas mountain bikes têm uma configuração
de suspensão traseira
com uma geometria similar a um quadro de bicicleta convencional
As suspensões traseiras geralmente precisam de
molas maiores porque a geometria dá à roda uma vantagem
mecânica sobre a mola.
A roda traseira precisa se mover em 7,62 cm para que a mola e o absorvedor
se comprima em 2,54 cm. Isso significa que a força no absorvedor
é três vezes maior que a força no pneu.
Na parte dianteira, existem dois absorvedores de choque, e a força
em cada absorvedor é metade da força que empurra o pneu.
Algumas bicicletas têm a suspensão
traseira parecida com a de uma
motocicleta
O desenvolvimento da suspensão anda de mãos
dadas com o desenvolvimento dos quadros.
Quadros
As suspensões dianteiras e traseiras permitiram que as mountain
bikes fossem usadas e muito bem exploradas em corridas de alta velocidade
em montanhas e vales.
O constante abuso dos sistemas de suspensão traseira mudou a
concepção dos quadros das mountain bikes. Os quadros construídos
somente com tubos de metal e alumínio foram substituídos
por estruturas mais complexas.
Um quadro de bicicleta de tubo soldado
O tubo arredondado não é o formato de
design mais eficiente nos quadros de bicicletas. Ele é resistente
nas direções verticais e horizontais, mas a força
maior tende a vir da direção vertical.
As vigas retangulares utilizadas na construção de uma
casa podem suportar muito peso vertical sem que sejam muito dobradas,
mas se isso acontecer, elas não suportam peso algum.
Se o quadro for feito utilizando formas retangulares,
mais altas do que largas, pode-se ganhar resistência na direção
vertical, sacrificando a resistência horizontal (que não
é necessária).
Criar estas formas requer tecnologia avançada.
Algumas destas peças são feitas através de uma
técnica chamada "hydroforming". Neste processo, as
lâminas ou tubos de metal são colocados dentro de formas,
parecidas com moldes, e pressurizados com água. A pressão
da água molda o formato do metal. Esta técnica permite
a criação de formatos bastante complexos.
Algumas bicicletas são feitas de fibra de carbono.
Este é um material feito em mantas sobre formas de espuma. As
mantas de fibra de carbono são colocadas sobre formas de espuma
fixadas com pasta epóxi. O resultado é uma estrutura muito
leve e resistente que pode ter quase qualquer formato.
Esse quadro de estrutura não-circular torna possível
alguns designs de suspensão traseira. Um exemplo é a suspensão
parecida com a das motocicletas que não têm tubos verticais
ligados ao quadro.
A seção principal do quadro desta bicicleta
de corrida downhill é formada por duas peças de alumínio
soldadas
Uma suspensão como a da figura acima dificilmente
deixa espaço disponível para os freios convencionais.
Esta é uma das razões pela qual as bicicletas usam freios
a disco.
Freios
Os freios das mountain bikes se desenvolveram muito
nos últimos anos.
O design mais comum é uma variação dos freios cantilever,
encontrados na maioria das bicicletas.
Um freio de mountain bike comum
Um cabo que sai da alavanca do guidão puxa ao
mesmo tempo as duas alavancas do freio, pressionando as pastilhas de
freio contra a parte externa da roda.
Algumas bicicletas, especialmente aquelas com sistemas
de suspensão, usam freios a disco. Eles funcionam como os freios
a disco em um carro.
Um freio a disco na roda traseira de uma
mountain bike
A alavanca de freio usa fluido hidráulico para
transmitir a força da sua mão para o freio. Um pequeno
pistão, depois de pressionado, aplica pressão ao fluido
na linha. Nas rodas, um pistão maior aperta as pastilhas contra
o disco. Como esse pistão é maior, a força é
multiplicada nas rodas. Clique aqui para obter mais detalhes sobre multiplicação
da força hidráulica.
A alavanca contém um pequeno dispositivo que
funciona como o cilindro mestre do freio do seu carro. Ele assegura
uma quantidade suficiente de fluido no reservatório para ativar
os freios, mesmo se as pastilhas estiverem gastas ou se o fluido expandir
ou contrair, devido à temperatura.
fonte: esporteuol.com.br
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09/03/2011
