Câmbios e relação de marchas - breve história

Câmbio de movimento central foi das primeiras invenções para as bicicletas terem marchas. Fiz uma rápida pesquisa e encontrei alguns modelos que se vê nas duas primeiras figuras. Os dois câmbios da primeira figura são para duas marchas, e o da segunda para 3 marchas. Foram inúmeras patentes antes de 1900, com as mais diversas soluções. Já vi ilustração de câmbios fechados numa caixa fixada ao quadro acionado pelo eixo do movimento central, ideia base para os novíssimos câmbios que são a sensação do momento. A saber, a partir destes câmbios é que se desenvolveu os câmbios de automóveis, motos e outros. 

Transmissão por engrenagens e correntes eram bem conhecidos muito antes do surgimento das bicicletas e é provável que a própria ideia de um sistema para obter variação de velocidades ou forças através de sistema de engrenagens já tivesse sido pensado ou projetado. A evolução da engenharia no século XIX foi notável tornando possível executar ou aprimorar ideias do passado. Muitas das inovações que foram patenteadas para as bicicletas foram aperfeiçoamentos até de conceitos seculares, como o sistema de rolamentos por esferas.

   

Na capa deste livro, um dos usei para tirar as imagens, é possível ver no eixo dos pedais um sistema de engrenagens para multiplicar as pedaladas. Sistemas de multiplicação ou desmultiplicação das pedaladas surgem antes dos câmbios. No caso deste em particular foi usado para aumentar a velocidade da bicicleta com uma roda de diâmetro muito menor que a seria ideal para o mesmo ciclista num biciclo, abaixando e muito o centro de gravidade e assim diminuindo e muito a possibilidade de capotar para frente, perigo inerente aos biciclos de rodas imensas e ciclista pedalando praticamente sobre o eixo da roda.

Desde os primórdios da bicicleta foram desenvolvidos diversos projetos, acionados por engrenagens ou correntes, para ou aumentar a velocidade ou para mudar o centro de gravidade. No caso da figura abaixo para mudar o lado da coroa da direita para esquerda. 

O primeiro Tour de France vencido com a ajuda de um câmbio foi com um Sturmey-Archer-Comiot de 3 marchas no cubo traseiro, feito de Lucien Petit-Breton em 1907 e 1908. Antes disto os ciclistas tinham que parar antes das subidas, soltar a roda e inverte-la para ter mais redução. Ou seja, tinha uma catraca de cada lado da roda. Ou tinham que parar e trocar a coroa do pedivela.

O Sturmey-Archer-Comiot não só dava ao ciclista uma relação de 3 marchas, como permitia que se trocasse as marchas com um simples movimento dos dedos e sem ter que parar a bicicleta; uma revolução. Acredito que a relação de marchas deva ser a mesma, ou muito próxima, que os Sturmey-Archer têm até hoje já que o projeto básico pouco mudou. São produzidos até hoje, comuns nas bicicletas europeias, sinônimo de funcionalidade, durabilidade, baixíssima manutenção e confiança.

Entre 1900 e até conseguirem funcionalidade do câmbio traseiro com polias, como os de atualmente, era usado um descarrilhador em forma de forquilha para mudar a corrente entre as duas coroas do pedivela. Para manter a corrente tensa de usavam uma roldana presa na parte inferior do quadro e próxima das coroas do pedivela, o mesmo sistema usado nas bicicletas de downhill. O mesmo sistema de descarrilhador por forquilha também foi usado para mudar as marchas na traseira, com o mesmo tensor de corrente. 

As soluções foram muitas, poucas realmente funcionais ou eficientes. A solução veio com o sistema de um câmbio tensor de corrente que usa mola e um braço com duas polias, usado até hoje.  

Como a diferença do número de dentes entre as marchas era pequena estes primeiros câmbios funcionavam bem, trocando as marchas com facilidade, bastando um mínimo de habilidade do ciclista. Não demorou muito e também foi criado um câmbio dianteiro funcional, mas com uma pequena diferença de dentes entre as duas coroas.

O surgimento no mercado de relações com uma maior diferença de número de dentes só foi com a evolução da geometria dos câmbios, fazendo com que a polia superior trabalhe a corrente sempre o mais próxima possível das engrenagens. 

Na década de 80 a Shimano coloca no mercado o SIS, Shifting Index Sistem, que acaba com a imprecisão na troca de marchas, revolucionando completamente o mercado de bicicletas em todo o planeta. O segredo está na perfeita integração entre passador de marchas, cabo de transmissão, câmbio e engrenagens. A partir daí a qualidade da bicicleta passa a ter mesma qualidade da indústria automobilística, usando as palavras da própria Shimano.

Com o mountain bike, a partir de 1988, a relação mais comum, praticamente padrão, passou a ser a 48/38/28 com 7 marchas com 11/28 na catraca, o que permanece até hoje em boa parte das bicicletas básicas. Com o passar dos anos foram surgindo as 24 e 27. Pelo quanto a profecia de Tom Ritchey, em 1992, que o futuro seria 12 marchas está virou realidade. Até que os câmbios de movimento central tomem o mercado.

21 marchas = 7 x 3 = 14 marchas

Com o mountain bike, a partir de 1989, a relação de marchas quase padrão passou a ser a 48/38/28 no pedivela com 7 marchas com 16 / 28 na catraca, o que permanece até hoje em boa parte das bicicletas básicas. Das 21 marchas 7 relações se repetem, ou seja, sabendo usar todas marchas, trabalhando câmbio dianteiro e traseiro, se tem 14 variações de relação. 

Fácil de explicar: A relação de uma catraca de 7 marchas tradicional é 11-13-15-18-21-24-28 dentes; o pedivela tem 48/38/28; dividindo as relações do pedivela pelas da catraca se obtêm a relação completa das 21 marchas:

Com a coroa 48 engatada: 1,71 / 2,00 / 2,28 / 2,66 / 3,20 / 3,69 / 4,36

Com a coroa 38 engatada: 1,35 / 1,58 / 1,80 / 2,11 / 2,53 / 2,92 / 3,45

Com a coroa 28 engatada: 1,00 / 1,16 / 1,33 / 1,55 / 1,86 / 2,15 / 2,54

A sequência completa das 21 marchas é: 1,00 / 1,16 / 1,33 / 1,35 / 1,55 / 1,58 / 1,71 / 1,80 / 1,86 / 2,00 / 2,11 / 2,15 / 2,28 / 2,53 / 2,54 / 2,66 / 2,92 / 3,20 / 3,45 / 3,69 / 4,36. Ou deveria ser, mas não é.

 

Acontece que para conseguir esta sequência é necessário ficar mudando as marchas do câmbio dianteiro e traseiro juntos e ao mesmo tempo, algumas vezes pulando da coroa 48 para 38, da 48 para a 24, da 38 para a 24; e subindo e descendo marchas do câmbio traseiro. Como dá para ver na sequência completa das 21 relações, 7 relações praticamente se repetem porque a diferença entre elas é tão pouca que a pernas não sentem. Sabendo como usar uma bem coroa tripla você acaba tendo uma bela sequência de 14 marchas, mas requer técnica refinada e cuidado na troca de marchas. Enfim, uma confusão pouco prática para a maioria.

Tem a opção mais barata das 20 marchas, 10 marchas atrás e duas coroas na frente, uma relação mais simples de ser usada que com coroa tripla. Geralmente a diferença das duas coroas é lá pelos 20 dentes o que reduz o número de relações repetidas.

A solução veio com os novos câmbios que têm 11 ou 12 marchas com uma relação que pode chegar a 11 / 53 atrás, o que dispensa as duas coroas no pedivela. O ciclista só tem que usar um passador de marchas, o da direita, o que facilita a condução da bicicleta. O escalonamento das marchas acaba atendendo bem a maioria dos ciclistas.

Outra questão é que o trocar de marcha no câmbio dianteiro, principalmente nas MTB, demanda suavidade ou pode engastalhar, não conseguir a troca de marchas, ou ainda travar a corrente, mesmo em bicicletas caras ou profissionais. Mesmo assim fico com a coroa dupla por necessidade de uma redução maior.

Como curiosidade, Ritchey lá por 1990 já dizia que o futuro seria de 12 marchas. Na época achávamos uma loucura. 

Talvez o futuro esteja no câmbio de movimento central, mas está bem no começo de seu desenvolvimento, mesmo sendo uma tecnologia que vem de antes de 1900. Agora os problemas maiores são preço e peso, mas provavelmente vão ser resolvidos. O peso até que não é tanto assim.

Se quiser ir a fundo neste tópico de uma olhada no https://www.sheldonbrown.com/gain.html

Relação de marchas traseira correta

• 11-13-15-18-21-24-28
• 11-13-15-17-19-21-24-27-31-35-40

Estas duas sequências de números são duas relações de marchas, a boa e velha de 7 marchas e a uma atual de 11 marchas.

Na de 7 marchas o número de dentes sobe de 2 em 2 dentes nas duas primeiras marchas (11-13), de 3 em 3 nas três seguintes (15-18-21), e termina com um salto de 4 dentes para a última marcha (21-28).

Na de 11 marchas as cinco primeiras marchas sobem 2 dentes (11-13-15-17-19-21), as duas seguintes 3 dentes (21-24-27), mais duas subindo 4 dentes (27-31-35) e finalmente a última 5 dentes (35-40). 

Isto é o escalonamento das marchas, que varia conforme o uso e a finalidade. Quanto menor a diferença de dentes entre as marchas mais suave é o escalonamento. Bicicletas speed profissionais para estradas praticamente planas normalmente costumam ter uma diferença de 1 ou no máximo 2 dentes entre as marchas. Mountain bikes profissionais chegam a ter uma grande diferença de dentes entre as últimas marchas, no caso as mais leves. Há uma relação específica para cada terreno, piso e topografia, e ciclista.

Se você já dirigiu um carro sabe que se passar duas ou três marchas de uma vez só o motor "morre", fica sem força, ou sobe o giro até estourar. O escalonamento de marchas é que faz o motor trabalhar no giro ideal para melhor rendimento. O mesmo para a relação de marchas de uma bicicleta e suas pernas, seu coração e pulmões. 

Manter a cadência numa estreita faixa de giros de pedal é o ideal por diversas razões, uma delas é pela inércia que o peso da perna tem quando está girando os pedais. É como a brincadeira de girar pedra amarrada no barbante que quando se chega a uma determinada velocidade de giro fica fácil de manter a pedra voando. Por isto se vê ciclistas profissionais girando alto os pedais no plano ou em subidas leves. Há um giro ideal para todos ciclistas, até os iniciantes, que não deve ficar abaixo dos 60 giros por minuto.

No caso do mountain bike subidas pesadas, terreno irregular, solto ou fofo exigem força, que acaba sendo mais importante que a cadência, daí a diferença entre o número de dentes de uma marcha para a outra ser maior. O ideal mesmo seria que o escalonamento, a diferença do número de dentes entre as marchas, fosse menor, mas não é impossível por razões técnicas, uma delas fácil de explicar.

Imagine o escalonamento feito de duas em duas marchas uma relação de 11 marchas com 11 / 40; teria que ter 14 marchas. Simples: 40 dentes - 11 dentes = 29 dentes; 29 dividido por 2 = 14.5, ou seja, o câmbio teria que ter 14 marchas; três a mais que as 11 atuais. Não dá espaço no quadro, dentre outros problemas. Já existe câmbio de 12 marchas, que creio que seja o limite. Duvido que continue surgindo câmbios com 13, 14 ou mais marchas, até porque a brincadeira fica cada dia mais cara, outro problema. Uma corrente para 11 marchas de boa qualidade custa quase R$ 200,00, muito mais cara que uma de 7 e 8 marchas, além de durar muito menos.

  

Faz uma diferença enorme ter a relação de marchas correta para a situação que se vai pedalar, tanto no escalonamento quanto na multiplicação / desmultiplicação. Quem vai tomando gosto e aprendendo como usar as marchas a brincadeira começa a ser cada vez mais detalhista. O mínimo é ter uma boa relação para mountain bike e outra para rua ou estrada.

Quanto mais suave for o escalonamento mais fácil manter a cadência e a musculatura trabalhando o mais suave e equilibrada possível, o que melhora muito o rendimento. O ideal é pedalar numa estreita faixa de giro, por exemplo, entre 80 e 90, o que se consegue quando de uma marcha para outra há uma pequena diferença do número de dentes.

Em pedalar melhor do site Escola de Bicicleta você encontra dicas sobre o uso do câmbio e manter a cadência.

Dois pedivelas partidos ao meio

As fotos são de um dos pedivelas partidos ao meio que estavam sendo trocados ao mesmo tempo numa mesma bicicletaria. O outro era um pedivela tipo sueco, aqueles que vem nas bicicletas mais simples e baratas e são feitos de uma peça única em forma de "Z" e partiu junto a caixa de movimento central. O proprietário da bicicleta é um garoto que faz entregas e teve muita sorte porque o pedivela partiu quando ele estava parado.

A mesma sorte não teve o outro garoto, dono deste pedivela partido em dois que se vê nas fotos. O detalhe é que o braço da esquerda do pedivela já tinha partido em dois e o dono pediu para trocar só a peça, mesmo sendo avisado pelo dono da bicicletaria, excelente mecânico, que para a segurança dele todo o conjunto do pedivela deveria ser trocado. Avisado foi. Voltou no dia seguinte com o resto do pedivela partido e com um grande rasgo na perna. Como acompanho estas situações faz décadas sei que a burrice saiu muito barata. Já vi ciclista moer o pé por conta de um braço de pedivela partido, só para contar uma historinha horrorosa. 

Porque quebrou? Para baratear as bicicletas. 

Pedivela sueco tem que ser fabricado com aço especial, creio que o ideal um cromo-molibdênio. Um bom pedivela sueco dura décadas, o pedivela e o movimento central, o que raro acontecer nas bicicletas baratinhas vendidas aqui no Brasil que vivo criticando e repetindo "NÃO COMPRE!"

No caso deste absurdo que fotografei até mesmo pela foto é fácil perceber que os braços do pedivela foram fabricados em alumínio fundido, aliás muito mal fundido. O minimamente recomendável é que seja forjado, para deixar a explicação bem simples. Aliás, se tiver um mínimo de auto-respeito nuca vai pedalar com peças marca prego, e no caso deste pedivela partido ao meio não ofenda o prego. 

De novo: comprar bicicleta baratinha acaba custando caro, quando não muito caro. Estou cansado de saber sobre gente que se arrebentou por falha mecânica da bicicleta.

Agora, absurdo, mas absurdo mesmo é dar um defeito absurdo destes e o cara não ir atrás de seus direitos. Por isto é que o Brasil não vai para frente. Triste, muito triste. Aliás, deprimente, literalmente deprimente.

Ou o brasileiro luta pela qualidade, a melhor possível, ou estamos fadados não só ao abismo social que vergonhosamente vivemos, mas não só, estamos fadados a piorar e muito nossa situação e nossa miséria.

Patinete motorizado em 1916 e os patinetes de hoje

Nada se cria, tudo se copia

Texto sobre o significado desta foto em 

https://escoladebicicleta.blogspot.com/2020/07/o-que-uma-antiga-foto-de-patinete.html

Uso correto da própria energia e segurança no trânsito

Ciclistas costumam ter medo de colisão por trás. Quanto menor a diferença de velocidade entre a bicicleta e o automóvel menor a possibilidade de colisão porque a aproximação é mais demorada e o condutor tem mais tempo para reagir. 

A maioria dos acidentes graves com ciclistas é resultado de colisão lateral. Quanto mais rápido o ciclista realizar o cruzamento de rua, avenida ou estrada menor o tempo que ele fica no meio da via, portanto menor a possibilidade de uma colisão.

As duas situações descritas devem ser evitadas com a famosa direção defensiva, mas não só. Dispor de energia para acelerar a bicicleta ou manter uma velocidade maior por um certo tempo para acompanhar o trânsito faz toda diferença para a segurança do ciclista. As pernas são o motor da bicicleta e o uso correto da energia disponível faz toda diferença no pedalar, aí não só para a segurança.

Mesmo o melhor dos ciclistas tem limites de velocidade e tempo pedalando forte. Se numa descida é fácil ir junto com os automóveis, numa subida não dá; automóveis e motos são muito mais rápidos e tem capacidade de resposta muito maior que qualquer ciclista. O cruzamento de acessos e saídas de estradas são os pontos mais perigosos, até mortais, para ciclistas porque o diferencial de velocidade é grande e muitos ciclistas imaginam que tem força e velocidade para fazer uma linha reta sem ser alcançado.  

"Pedalar é a arte de preservar energia"; não sei de onde tirei ou de quem ouvi esta frase, este dogma ciclístico, mas é a mais profunda sabedoria que vale para tudo, não só para que está montado numa bicicleta se movimentando pela cidade. Em qualquer situação saber usar sua energia é usar a inteligência para facilitar absolutamente tudo. Segurança e inteligência andam de mãos dadas, aos beijos e abraços.

Pedalar não é só pedalar. Quem quer pedalar com segurança deve prestar atenção em como está pedalando e o que vai ter pela frente. Chegar desembestado ou feito vaca louca numa subida é morrer no meio dela. O correto é reduzir um pouco o ritmo antes de começar a subida e ir pegando aos poucos a subida, ou seja, aumentando aos poucos o uso de energia até chegar num ritmo cardio - respiratório que faça vencer toda a subida. Ciclistas de ponta pedalam forte no fim da subida, nunca no começo. Ciclistas vencedores preservam a energia até os momentos finais. Quanto melhor o ciclista mais sábio é no uso da própria energia. E é assim que tem que ser no meio do trânsito.

Hoje a maioria das bicicletas vem com marchas, o que pode ajudar muito na preservação da energia; e eu disse "pode ajudar" porque se as marchas forem mal usadas elas matam o ciclista, o que é muito comum. Exatamente como em um carro é necessário trocar as marchas no tempo certo ou o motor vai gastar muita energia ou não vai engasgar na hora de acelerar. 

Descubra qual é sua cadência ideal e mude a marcha sempre que necessário para mantê-la. Vá se acostumando a chegar no semáforo vermelho com uma marcha reduzida. Trate de pedalar solto, descansado, onde não houver perigos, no plano ou descidas para ter agilidade nos cruzamentos ou força nas subidas. Preserve sua energia.

Finalizando: ciclista que usa muito freio não pedala bem. Diminuir a pedalada para diminuir para pegar o sinal verde é muito melhor que frear com força em cima do vermelho. É muito mais fácil retomar a velocidade com a bicicleta em movimento do que parado. "Ciclismo é a arte da suavidade" não custa repetir.

Ciclismo é a arte de preservar energia. Segurança também. 

Um não tão novo Metal Matrix, mas mais duro de cortar

https://www.zmescience.com/science/is-this-the-worlds-first-un-cuttable-material/ 

Fui eu que trouxe para o Brasil a primeira Specialized M2 no começo de 1991. A bicicleta tinha acabado de ser lançada nos Estados Unidos e Luiz Dranger, que junto com seu irmão Beto tinham trazido e eram os representantes da marca aqui, pediu uma para a fábrica, que a enviou para Miami, onde eu estava. Depois de montada numa bicicletaria sai para andar e lembro que foi um espanto, uma experiência desconcertante. Nunca tinha pedalado numa bicicleta tão agradável, tão leve, que rodava tão fácil como aquela M2 preta. Para se ter ideia no meio de uma pedalada mais distante parei, peguei a bicicleta com raro carinho e fiquei olhando para ela para entender o que estava acontecendo, porque ela era tão absurdamente melhor que todas as outras que tinha testado. Um dos segredos estava justamente no seu nome: M2. Só quando cheguei no Brasil é que fui saber que M2 é para "metal matrix", ou seja, a mistura de metais, no caso de alumínio com partículas cerâmicas do qual era fabricado seu quadro. A composição química destas primeiras M2 da Specialized foi modificada uns dois anos depois porque o custo de produção dos quadros era muito alto em decorrência a dureza do material. As ferramentas de corte duravam pouquíssimo.

O link acima da ZME Science traz um artigo sobre a invenção do primeiro material que não se pode cortar; e a partir do qual provavelmente se vai conseguir fabricar lockers, travas, muito mais seguras. Lendo o artigo me lembrei da história da mágica M2 de 1990.

Ladrões profissionais conseguem abrir ou quebrar praticamente todos lockers disponíveis do mercado. Sei que existem uns pouquíssimos que são dificílimos de serem cortados, dois da Alemanha e um americano, todos muito caros. Tenho curiosidade em ver um alemão que feito de várias camadas de tecidos metálicos e de fibra de carbono, que parece ser a papa fina máxima. 

Como tudo indica que os roubos não vão parar, seria ótimo que conseguissem colocar no mercado travas realmente seguras e com preço acessível, que não sei se será o caso deste material no futuro. E que não quebre quando congelado, técnica usada para abrir os mais duros.