Guía del comprador de cubos de engranajes internos

¿Qué es un cubo de engranajes internos, cómo funcionan y quién los fabrica?

Esta competición se ha cerrado

por Pablo normando

Publicado: 6 de junio de 2023 a las 14:00

Un cubo de engranajes interno proporciona múltiples marchas en una bicicleta en una unidad cerrada alojada dentro del cubo trasero.

Casi todas las bicicletas con cambios ahora cuentan con un sistema de desviador. Pero durante mucho tiempo, los cubos de engranajes internos, también conocidos como "engranajes de cubo", fueron el mecanismo de cambio de marchas preferido.

Todavía puedes comprar una variedad de bicicletas con cubos de engranajes internos, pero se ven más comúnmente en bicicletas diseñadas para andar en la ciudad.

Aquí, la capacidad de cambiar cuando está parado y los bajos requisitos de mantenimiento ofrecen una ventaja atractiva sobre otros tipos de transmisión.

Los cubos de engranajes también funcionan bien con bicicletas eléctricas, y algunos cubos de engranajes ofrecen transmisiones completamente automáticas.

Aunque los cubos de engranajes de dos y tres velocidades todavía están disponibles, los sistemas más nuevos ofrecen siete, ocho o 14 velocidades; incluso hay una opción de variación continua.

La distribución de engranajes en los cubos de engranajes internos modernos puede ser tan grande o mayor que la mayoría de los sistemas de cambio.

En esta guía detallada para el comprador, describiremos todo lo que necesita saber sobre los cubos de engranajes internos, sus ventajas y desventajas, cómo se comparan con las transmisiones de cambios y las opciones disponibles.

Los cubos de engranajes internos proporcionan entre dos y 14 relaciones de transmisión a través de un conjunto de engranajes alojados dentro del cubo trasero de una bicicleta.

El cubo generalmente se gira a través de un tren de transmisión de una sola velocidad, con una sola rueda dentada trasera que transfiere potencia al cubo.

El funcionamiento exacto de un cubo de engranajes interno difiere de un modelo a otro, pero, en términos generales, dentro del cubo hay juegos de engranajes planetarios, como los que se usan en muchas cajas de cambios automáticas de automóviles.

Las ruedas dentadas se acoplan constantemente, con embragues de bloqueo y desbloqueo de cambios para cambiar qué marchas están activas, mientras que las que no están en uso están inactivas dentro del cubo.

En los sistemas más antiguos, el cambio se iniciaba a través de un cable desde el manillar que iba hasta el centro del buje.

Algunos cubos de engranajes todavía usan este mecanismo, pero ahora también hay disponibles cubos de engranajes internos de cambio electrónicos e inalámbricos.

En algunos casos, el buje de cambios también incorpora un freno de contrapedal, donde el freno se acciona con un pedal hacia atrás, o un freno de tambor (la variante de Shimano se llama freno de rodillo). Otros cubos de engranajes tienen montajes estándar para un rotor de freno de disco, mientras que algunos usan frenos de llanta para poder frenar.

El principal beneficio de un cubo de engranaje interno es que sus engranajes son... internos.

Eso significa que están protegidos de las inclemencias del tiempo, lo que se traduce en bajos requisitos de mantenimiento.

El cubo de engranajes Rohloff, por ejemplo, solo necesita un cambio de aceite cada año para mantenerlo funcionando en óptimas condiciones, según la marca.

Shimano dice que sus centros deben recibir servicio cada dos años después de un servicio inicial de 12 meses.

Aún necesitará mantener la parte externa de la transmisión. Sin embargo, como suelen ser de una sola velocidad, por lo general son más fáciles de limpiar y mantener que una transmisión con desviador.

La línea de cadena recta de la parte externa de "velocidad única" del tren motriz significa que hay menos desgaste en la cadena y menos pérdidas por fricción.

Los fabricantes también pueden usar componentes de transmisión más anchos y resistentes, que generalmente son más duraderos.

Esa línea de cadena simple también significa que los cubos de engranajes internos se pueden combinar con una transmisión por correa. Estos pueden proporcionar un rendimiento casi libre de mantenimiento y también tienden a ser más limpios que una cadena.

Otro beneficio de un cubo de engranaje interno es que los engranajes planetarios siempre están acoplados.

Esto significa que los cambios pueden ser muy suaves y se requieren menos ajustes de rutina. También puede cambiar de marcha mientras no pedalea, lo cual es útil, especialmente cuando se detiene en los semáforos.

Los cubos de engranajes internos pueden transmitir cargas elevadas, por lo que son una buena opción para usar con un motor de bicicleta eléctrica.

Los cambios de marcha suelen ser más rápidos que con un sistema de desviador, y si se utiliza un cambio de buje electrónico, incluso son posibles los cambios de marcha automáticos en las bicicletas eléctricas.

El principal inconveniente de un cubo de engranaje interno es su peso.

Incluso los sistemas más simples comienzan con alrededor de 1 kg. Los sistemas más complejos con más de tres velocidades pueden superar los 2 kg.

La excepción es el sistema de engranajes de cubo de dos velocidades Classified de alrededor de 500 g (más información sobre este sistema a continuación). Classified afirma que es solo alrededor de 20 g más pesado que un juego de platos y bielas doble típico y un desviador delantero que está diseñado para reemplazar.

Los cubos de engranajes internos también pueden ser costosos. Un buje de engranajes Rohloff de 14 velocidades tiene un precio de más de £ 1,000 / $ 1,500 y un sistema Classified cuesta alrededor de £ 2,000 / $ 2,500.

Los bujes de engranajes de Shimano son mucho más baratos y cuestan alrededor de £ 250 / $ 250.

Aunque eso no es mucho dinero en efectivo en términos de componentes de ciclismo, para las bicicletas híbridas donde normalmente se usan, es una parte significativa del costo adicional para una bicicleta nueva.

Los centros de la talla de Sturmey-Archer se pueden obtener por tan solo £ 70, pero generalmente son bastante pesados.

Mientras que, con un sistema de desviador, es comparativamente fácil reemplazar su casete con uno que le brinde un conjunto diferente de relaciones de transmisión, con un buje de engranajes está atascado con el rango que proporciona el buje. Sin embargo, puede hacer que el rango total sea más fácil o más difícil cambiando la rueda libre y/o los platos.

Si algo sale mal, el mantenimiento es más complejo y probablemente más costoso que un sistema de cambio.

Arreglar un pinchazo también es, en general, mucho más difícil que con un desviador. La mayoría de los cubos se mantienen en su lugar con tuercas de 15 mm, lo que significa que tendrás que llevar una llave contigo en un viaje.

Debido a que son resistentes a la intemperie, los engranajes de buje suelen ser muy confiables.

Los engranajes orbitales dentro de ellos se engranan continuamente y, por lo tanto, a diferencia de las ruedas dentadas del desviador, no están sujetos a desgaste ni carga en los dientes debido al cambio.

Una de las principales causas de problemas con los sistemas de cambios es que la patilla del cambio se desalinea, lo que provoca cambios incorrectos y un funcionamiento ruidoso.

Es poco probable que se produzca una desalineación de los engranajes en un cubo: solo las piezas externas, como los cables de cambio, pueden dañarse o corroerse y necesitan reemplazo. Esto puede afectar la calidad del cambio.

Los desviadores también son propensos a sufrir daños. Sin brocas colgantes, los cubos de engranajes están mejor protegidos.

Los principales diferenciadores entre los bujes de cambio y los sistemas de cambio son el peso adicional y el precio del buje de cambio.

Sin embargo, los cubos de engranajes también pueden ser menos eficientes que los sistemas de cambio bien mantenidos porque hay más fricción en el mecanismo.

Sin embargo, Rohloff afirma que su eficiencia es comparable a un sistema de cambio, entre el 95 y el 98,5 por ciento. Señala que la eficiencia de los engranajes del desviador depende en gran medida del desgaste de los componentes y del grado de encadenamiento cruzado.

Para algunos ciclistas, la facilidad de alterar las relaciones de transmisión disponibles y la extensión que proporciona un sistema de desviador con un cambio de casete puede ser una atracción. Sin embargo, no es probable que sea un factor importante para la mayoría de las bicicletas en las que se utilizan cubos de cambios.

Los sistemas de cambios de gama alta ofrecen más relaciones de transmisión que un buje de engranajes, aunque debe tenerse en cuenta que con un juego de platos y bielas dobles suele haber cierta superposición de relaciones.

Tenga en cuenta que más relaciones de transmisión no equivalen necesariamente a un mayor rango. En teoría, puede tener más opciones en un rango determinado, pero no necesariamente más rango.

Un cubo de engranajes, por otro lado, generalmente está diseñado para proporcionar una progresión más uniforme de los engranajes, incluso si el número total es menor.

Los bujes de engranajes de mayor especificación ofrecen tanto o más rango entre las relaciones más bajas y más altas que un sistema de desviador, aunque el rango de los sistemas de menor precio puede ser menor.

Otra opción para engranajes internos para bicicletas es una caja de cambios. Esto utiliza una tecnología similar a un cubo de engranajes, pero coloca los engranajes en el extremo del juego de bielas de la transmisión.

Tiene ventajas similares de confiabilidad y capacidad de cambio mientras está parado, pero las mismas desventajas de peso y precio en relación con un sistema de cambio. Sin embargo, la ubicación central ayuda con la distribución del peso.

Pinion es el fabricante de cajas de cambios más conocido.

Sus cajas de cambios están fabricadas en Alemania y proporcionan hasta 18 velocidades. Sin embargo, requieren un cuadro de bicicleta diseñado específicamente para la caja de cambios y, al igual que el cubo de engranajes Rohloff, son caros.

Los cubos de engranajes internos son una opción que se ofrece en algunas bicicletas nuevas en lugar de un desviador.

Estos son típicamente híbridos urbanos, donde la impermeabilización, la alta confiabilidad y el bajo mantenimiento son ventajas.

Otras bicicletas en las que puede encontrar un centro de cambios interno incluyen bicicletas de carga, por razones similares, y bicicletas híbridas eléctricas. En ambos casos, el alto rendimiento de par y la facilidad de cambio son ventajas.

Puede encontrar ejemplos de nicho de casi todos los tipos de bicicletas disponibles con un cubo de engranaje interno. Aparecen en algunas bicicletas de turismo, gravel y de montaña, por ejemplo.

Sí, puede convertir la mayoría de las bicicletas para usar un buje de engranajes interno, porque los bujes de engranajes están disponibles para adaptarse a los espacios de buje estándar.

Tenga en cuenta que, además del propio buje, lo necesitará integrado en una rueda. Puede reutilizar las llantas de las ruedas existentes, pero necesitará radios nuevos, ya que un buje de engranajes suele ser más ancho que un desviador o un buje de una sola velocidad.

La construcción de ruedas es un arte y, a menos que tenga experiencia, es mejor dejarla en manos de un experto, lo que significa más gastos. Puede encontrar ruedas prefabricadas que incorporen un cubo de engranajes, pero no suelen estar disponibles.

Las bicicletas diseñadas alrededor de un cubo de engranajes interno incluirán alguna forma de tensar la cadena, generalmente punteras horizontales que le permiten deslizar la rueda hacia adelante y hacia atrás, tensando la cadena.

Si su bicicleta fue diseñada para un sistema de desviador, seguramente necesitará un tensor de cadena.

La mayoría de las bicicletas con cambio utilizan punteras verticales, que no ofrecen movimiento hacia adelante o hacia atrás. El desviador, en cambio, tensa la cadena.

Un tensor de cadena es, por lo general, una polea suspendida que tensa el tramo inferior de la cadena. Por lo general, son económicos y funcionan bien.

También tendrás que deshacerte del desviador delantero si tienes varios platos.

Además, las palancas de cambios para desviadores tienden a usar diferentes relaciones de tracción del cable en comparación con los cubos de engranajes internos, por lo que también necesitará nuevas palancas de cambios.

Si desea un cubo de engranajes con un freno de rodillo o montaña rusa incorporado, deberá anclar el brazo de acción a su marco.

En algunos casos, el marco debe diseñarse específicamente para trabajar con esto: es posible que un marco estándar no esté construido lo suficientemente fuerte como para manejar la carga adicional del brazo del freno.

Las principales marcas que venden engranajes de cubo de varias velocidades tradicionales son Rohloff de Alemania, con su costoso cubo de 14 velocidades; Shimano con una gama de opciones que tienen entre tres y ocho velocidades, y el siempre confiable Sturmey-Archer, que produce bujes con entre tres y ocho marchas.

La mayoría de los engranajes de buje están destinados a ciclistas de ocio y viajeros, pero un sistema más nuevo es el buje Classified. Es liviano, electrónico inalámbrico y ofrece solo dos marchas, pero es una opción de rendimiento diseñada para funcionar como reemplazo de un juego de platos y bielas doble y un desviador delantero.

La marca alemana Rohloff fabrica un solo producto: su casi legendario Speedhub.

El Speedhub incluye 14 marchas con un rango de marchas del 526 %.

Existe una amplia gama de variantes, que se pueden utilizar con frenos de disco o de llanta.

Hay opciones de cambios electrónicos y mecánicos disponibles, así como versiones compatibles con fat bikes. Los ciclistas de montaña también son atendidos con ejes espaciados Boost.

Rohloff se jacta del bajo mantenimiento de su centro: un cambio de aceite anual es el único requisito de servicio, según la marca.

Dice que también funciona bien con bicicletas eléctricas y ofrece cambios en 180 milisegundos.

Sin embargo, es muy costoso, con un costo superior a £ 1,000 / $ 1,500. También es pesado, con un peso cercano a los 2 kg según la variante.

Shimano ofrece tres sistemas de engranajes de buje.

Su producto estrella es la gama Alfine, que está disponible en variantes de 8 y 11 velocidades.

El buje Alfine de 11 velocidades tiene un rango de marchas del 409 % y se puede usar en bicicletas eléctricas y no eléctricas.

Pesa poco menos de 1,7 kg y acepta un rotor de freno de disco.

La variante de 8 velocidades tiene un peso similar y un rango de marchas del 307 por ciento.

Además de las versiones de cambio mecánico, los bujes Alfine están disponibles en encarnaciones de cambio electrónico Di2.

El buje de cambios Shimano Nexus está disponible con tres, siete u ocho velocidades.

El rango máximo de marchas es del 307 por ciento para el buje de ocho velocidades, para el que hay opciones de cambios mecánicos y Di2.

Los pesos rondan los 1,6 kg, pero la carcasa de acero del buje de siete velocidades significa que ese buje de cambios pesa alrededor de 2 kg. La variante de tres velocidades solo tiene cambios mecánicos y pesa menos de 1 kg.

Shimano también tiene un sistema de engranajes de buje como parte de sus transmisiones de bicicletas eléctricas STEPS.

Este es de cinco velocidades y está disponible en versiones de cambio electrónico y mecánico. También están disponibles versiones con frenos de rodillos o de montaña rusa.

Las versiones de cambios electrónicos se pueden configurar para trabajar con la electrónica del motor para proporcionar cambios automáticos.

Si has hurgado en el cobertizo de tus abuelos, al menos en el Reino Unido, es posible que hayas encontrado una bicicleta de acero oxidada con un engranaje de buje trasero Sturmey-Archer.

La marca existe desde hace más de 100 años, y su principal producto es su cambio de buje de tres velocidades, operado por una palanca de cambios de aspecto de mala hierba atornillada al manillar.

Casi todas las bicicletas con más de una marcha que se fabricaban en el Reino Unido solían tener un eje Sturmey-Archer, justo hasta la invasión francesa con sus nuevos desviadores en la década de 1950 (una palabra francesa y un invento que en realidad es anterior a el engranaje del cubo).

Los tiempos pasan y Sturmey-Archer ahora fabrica engranajes de buje con hasta ocho velocidades y opciones anodizadas de colores. También sigue ofreciendo mazas combinadas de engranajes/frenos de tambor.

Los bujes Sturmey-Archer utilizan el mismo sistema de engranajes planetarios que Rohloff y Shimano. Los pesos para los bujes Sturmey-Archer comienzan en alrededor de 1 kg.

Un recién llegado al mercado de cubos de engranajes internos es la marca belga Classified.

Mientras que los otros bujes de engranajes internos anteriores están destinados a reemplazar el desviador trasero y el casete, el sistema Classified reemplaza el desviador delantero y los platos dobles.

Está diseñado para funcionar con un desviador trasero y el casete de 11 o 12 velocidades propio de Classified.

Un buje Classified te ofrece solo dos relaciones de transmisión, equivalentes a las dos que ofrece un juego de platos y bielas doble, y los ciclistas pueden elegir las relaciones equivalentes a las proporcionadas por un juego de platos y bielas doble estándar, semicompacto, compacto o subcompacto, dependiendo del tamaño del plato único elegido.

Se afirma que el sistema Classified es más rápido que un desviador delantero, además de que las marchas se engranan constantemente, por lo que puede cambiar bajo carga y no hay riesgo de un mal cambio o deslizamiento de la cadena al cambiar las relaciones.

Se acciona mediante una conexión inalámbrica entre una palanca de cambios electrónica y el cubo. También puede ejecutar una palanca de cambios satelital, lo que permite que el concentrador Classified funcione con grupos mecánicos.

Classified reclama un peso similar al de un sistema de cambio estándar de 2 × 11 o 2 × 12, lo que elimina una de las desventajas de otros sistemas de engranajes de buje.

Ahora también está disponible para bicicletas de montaña.

Los cubos de engranajes Enviolo funcionan de manera un poco diferente a otros sistemas, proporcionando engranajes continuamente variables.

En lugar de engranajes, las bolas dentro del cubo transmiten potencia. El eje de rotación de las bolas se cambia manualmente mediante un cambio de giro o automáticamente. Esto permite una variación continua de la relación de transmisión.

Con el sistema automático, especificas la cadencia deseada y el buje ajusta automáticamente el engranaje para mantenerlo en el nivel definido. Cuando se detenga, reducirá automáticamente la velocidad para un arranque más fácil.

Se puede conectar al controlador de un sistema de bicicleta eléctrica para proporcionar un único punto de control. Los engranajes Enviolo ofrecen entre 256 y 380 por ciento de rango de engranajes.

Hay opciones de freno de disco, llanta y rodillo, y modelos diseñados para bicicletas de carga eléctricas que pueden manejar cargas de hasta 100 Nm. El peso de un buje Enviolo comienza en alrededor de 2 kg y sube hasta 2,4 kg o más para las opciones de servicio pesado.

Paul ha estado escribiendo sobre tecnología de bicicletas y revisando todo lo relacionado con el ciclismo durante casi una década. Estuvo cinco años en Cycling Weekly y también ha escrito para títulos como CyclingNews, Cyclist y BikePerfect, además de ser un colaborador habitual de BikeRadar. En cuanto a la tecnología, ha cubierto todo, desde el ancho de la llanta hasta las últimas computadoras de ciclismo. Revisó algunas de las primeras bicicletas eléctricas para Cycling Weekly y ha cubierto su desarrollo hasta convertirse en las sofisticadas máquinas que son hoy en día, convirtiéndose en un experto en todo lo relacionado con la electricidad. A Paul le gustaba la grava incluso antes de que se inventara, montando una bicicleta de ciclocross a través de South Downs y a lo largo de caminos embarrados a través de Chilterns. También incursionó en el ciclismo de montaña a campo traviesa. Lo que más le enorgullece es haber recorrido la longitud de South Downs Way en una crosser y haber cumplido su ambición de mucho tiempo de escalar Monte Grappa en una bicicleta de carretera.

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