Fone de ouvido (peça de bicicleta) - Headset (bicycle part)

Partes de um fone de ouvido sem fio antes da instalação

O fone de ouvido é o conjunto de componentes em uma bicicleta que fornece uma interface giratória entre o garfo da bicicleta e o tubo da cabeça de um quadro de bicicleta . O tubo através do qual passa o volante do garfo é denominado tubo superior . Um fone de ouvido típico consiste em dois copos que são pressionados na parte superior e inferior do tubo da cabeça. Dentro das duas capas estão os rolamentos que fornecem um contato de baixo atrito entre a capa do rolamento e a direção.

Tamanhos

Fone de ouvido com fio

Os tubos e fones de ouvido de bicicletas tradicionais são dimensionados para um tubo de direção de 25 mm (também conhecido como coluna de garfo). Muitos fabricantes de quadros e garfos estão construindo suas peças em torno de um tubo de direção com diâmetro de 1 of polegada. O diâmetro maior do tubo da cabeça e do fone de ouvido confere rigidez adicional à parte de direção da bicicleta.

Tamanhos comuns

• 1 "ou 1 polegada (25,4  mm ). Isso pode ter uma coroa do garfo (a base do tubo de direção do garfo) de várias dimensões diferentes. O fresamento pode ser necessário para fazer alguns headsets se encaixarem.

26,4 mm ( ISO )

27,0 mm ( JIS )

Outros tamanhos estão se tornando comuns, cada vez mais.

• 1,125 "ou 1⅛ polegada (28,575 mm), originalmente com a marca Tioga" Avenger "
• 1,25 "ou 1¼ polegada (31,75 mm), originalmente com a marca Gary Fisher " Evolution "
• 1,5 "ou 1½ polegada (38,1 mm), conforme usado no Padrão Internacional OnePointFive.
• Cannondale Headshok. Embora a direção Headshok seja próxima a 1,5 ", ela tem na verdade 1,5625" ou 39,6875 mm (1 9/16 pol.). As dimensões do Headtube para 1,5 "e Headshok são muito semelhantes, diferindo apenas na profundidade mínima da prensa.
• Headsets "cônicos" de 1,5 a 1⅛ de polegada (de 2009 em diante). O rolamento inferior tem 1,5 pol. Para maior rigidez e o superior tem 1⅛ pol. Para peso reduzido e para corresponder à interface da haste existente .

A altura da pilha de um fone de ouvido é a altura total montada dos componentes do fone de ouvido e, no caso de um sistema sem rosca, a haste, descontando as pontas que pressionam no tubo da cabeça e (no caso de fones de ouvido) a espessura do vedação superior da contraporca. A altura da pilha de um quadro e garfo é a diferença entre o comprimento do tubo de direção e o comprimento do tubo da cabeça. A altura da pilha é crítica porque um headset com uma altura de pilha maior do que a estrutura e o garfo não caberá; a contraporca não será rosqueada o suficiente (rosqueada) ou não haverá espaço para a haste (sem rosca). Se o fone de ouvido tiver uma altura de pilha menor do que a moldura e o garfo, espaçadores são adicionados para fazer a diferença.

Tipos

Existem alguns tipos diferentes de headset que podem ser distinguidos pela maneira como os rolamentos são mantidos no lugar (com uma porca de trava ou com uma haste de fixação ) ou por onde eles estão localizados (dentro ou fora do tubo superior).

Threaded

Uma vista explodida de um headset roscado de rolamento de esferas solto de 1⅛

Auscultadores roscados com rolamentos internos na bicicleta Brodie Quantum 2016

Os fones de ouvido rosqueados são usados ​​com garfos que têm tubo de direção rosqueado e são do tipo tradicional (como mostrado na imagem acima). Existem oito partes em um fone de ouvido com rosca (de baixo para cima): pista da coroa , rolamentos inferiores, copo da estrutura inferior (representado como "pista do tubo da cabeça inferior"), copo do quadro superior (retratado como "pista do tubo da cabeça superior") , rolamentos superiores, pista ou cone superior, arruela, contraporca.

A ordem de instalação de um fone de ouvido típico é a seguinte. O tubo da direção é cortado no comprimento apropriado pelo fabricante do garfo da bicicleta e o topo 1–2 pol. (2,5–5,1 cm) da direção é rosqueado usando um processo de rolamento . Este processo garante que nenhum material seja perdido e o volante não seja enfraquecido como com uma matriz ou corte de torno. Os garfos roscados exigem que as roscas no volante usem apenas 1–2 polegadas superiores, portanto, os garfos são vendidos em comprimentos variados. Se houver necessidade de usar um garfo muito longo, o que significa que o guiador do garfo não está roscado o suficiente, um mecânico de bicicletas pode usar uma matriz para estender as roscas. Isso não é recomendado se os fios precisarem ser cortados além de uma polegada ou mais. Como uma observação lateral, nunca se deve tentar rosquear uma direção sem rosca após a fabricação, pois isso enfraquecerá o tubo da direção. As roscas são normalmente do padrão ISO, 1 pol. Por 24 tpi, mas existem outros padrões. O tubo superior pode ser revestido e, em seguida, as xícaras são pressionadas no tubo superior usando uma prensa especial que garante que eles sejam quadrados e verdadeiros. A coroa do garfo pode ser enfrentada e, em seguida, a pista da coroa é pressionada sobre a coroa do garfo com uma prensa especial que também garante que ela esteja quadrada e correta. Em seguida, os rolamentos são colocados no topo da pista da coroa, após o que o tubo de direção é inserido no tubo superior. Os rolamentos superiores são colocados no copo superior, e a pista superior é aparafusada na direção. Uma arruela, frequentemente uma arruela chaveada , é colocada no topo da pista superior e uma porca de bloqueio é aparafusada em cima dela.

O ajuste do fone de ouvido para remover a folga é o seguinte: a pista superior ou cone é aparafusado até que entre em contato com os rolamentos na tampa superior. Uma ligeira pré-carga é aplicada girando o cone superior e mais 1/8 ou 1/4 de volta. A contraporca é então apertada e o fone de ouvido é verificado quanto a reprodução e operação suave. O reajuste ocorre conforme necessário.

A haste, da variedade de pena, é fixada ao tubo de direção do garfo por meio de um parafuso expansor que se encaixa na haste de cima com uma cunha na parte inferior, a haste se encaixa dentro do tubo de direção e pode ser ajustada para a altura correta sem perturbando o fone de ouvido. Para liberar a haste para ajuste, solte o parafuso na parte superior da haste algumas voltas e dê uma batida forte no parafuso para soltar a cunha.

interno

Assim como os fones de ouvido sem fio, os fones de ouvido também podem ser internos. Sob o design interno, as pistas e cones são embutidos no tubo superior, criando uma aparência organizada e aerodinâmica. Nenhum componente é visível entre a coroa do garfo e o tubo superior, exceto talvez um anel de plástico, e apenas a contraporca se projeta da parte superior do tubo superior. Na imagem mostrada do conjunto de direção do Brodie Quantum 2016, a porca de bloqueio está oculta da vista por uma tampa de plástico. As seções superior e inferior alargadas do tubo superior contêm os rolamentos. Uma haste de pena é inserida no tubo de direção.

Threadless

Uma vista explodida de um fone de ouvido sem rosca com cartucho de 1⅛ pol.

O fone de ouvido sem fio tem um design mais recente. A patente norte-americana 5095770 é de propriedade da Cane Creek Cycling Components e expirou em 29 de setembro de 2010. Fones de ouvido desse tipo são freqüentemente referidos pela marca comercial registrada Dia-Compe (agora Cane Creek) "Aheadset" e são fabricados sob licença. Como um fone de ouvido tradicional, ele usa dois conjuntos de rolamentos e copos de rolamento. Ao contrário de um fone de ouvido com rosca, um fone de ouvido sem rosca não tem uma pista de fone de ouvido superior rosqueada nem usa um tubo de direção rosqueado. Em vez disso, o tubo de direção se estende do garfo por todo o tubo da cabeça e acima do fone de ouvido e é mantido no lugar pela haste presa na parte superior.

Apertar um fone de ouvido sem rosca requer apertar o parafuso de pré-carga (ou parafuso da tampa) na tampa na parte superior da haste. Esse parafuso é conectado a uma porca em estrela inserida no tubo de direção que atua como uma âncora, prendendo o interior do tubo de direção com uma força para baixo. A porca estrela pode ser substituída por uma cunha autoexpansível em alguns projetos. O parafuso comprime a haste em espaçadores, geralmente de alumínio, que por sua vez comprimem as capas do rolamento do fone de ouvido. O parafuso de pré-carga não segura o garfo na bicicleta; depois de definir a pré-carga, os parafusos da haste devem ser apertados para prender o garfo no lugar. O ajuste deve ser feito de forma que não haja folga nos mancais, mas permita que o garfo gire suavemente sem emperrar ou fricção excessiva.

No sistema de fone de ouvido sem rosca, os espaçadores são importantes para colocar a haste e o parafuso de pré-carga na posição correta no tubo de direção. Assim, a altura da pilha da haste torna-se importante. O tubo de direção do garfo deve ser cortado no comprimento de forma que deixe pelo menos o suficiente do tubo de direção projetando-se acima do fone de ouvido para a haste se prender; se o tubo de direção for cortado mais longo do que a haste, então espaçadores são usados ​​para preencher a lacuna entre a haste e a arruela de compressão cônica. Os ciclistas que buscam a maior queda entre o selim e o guidão para melhor aerodinâmica , muitas vezes renunciam aos espaçadores e cortam o tubo de direção para coincidir exatamente com a altura da pilha do mancal do headset mais a altura do avanço.

Cortar o tubo de direção em seu comprimento mínimo evita a mudança para uma haste mais alta ou para um fone de ouvido com uma altura de pilha maior. Qualquer aumento na altura do guiador após este corte requer a compra de um novo garfo, uma haste com elevação mais angular (algumas hastes podem ser viradas para maior altura), ou um adaptador especial que se fixa no tubo de direção e dá uma posição de fixação mais alta para o haste original. Além disso, muitos pilotos que podem ter menos flexibilidade do que um piloto experiente podem desejar ganhar mais altura no guiador, reduzindo a queda do selim ao guiador e proporcionando uma posição de pilotagem mais ereta e confortável. Se um proprietário deseja simplesmente substituir o fone de ouvido por um que tenha uma altura de pilha ligeiramente maior, pode ser possível para uma loja de bicicletas ou construtor de molduras fresar ou refazer o tubo principal para ganhar 1-2 mm extras de altura de pilha sem ter que substitua o garfo. Muitos tubos de direção do garfo sem rosca são cortados mais longos do que o necessário para permitir ajustes e o tubo de direção acima da haste é empilhado com espaçadores que podem ser movidos acima ou abaixo da haste para ajustar a altura do guidão. Freqüentemente, esses espaçadores são de alumínio ou fibra de carbono , mas espaçadores de titânio também estão disponíveis.

Copos de rolamentos integrados

Um desenvolvimento relativamente recente, os headsets integrados eliminam os casquilhos superior e inferior dos headsets sem rosca e, em vez disso, assentam os rolamentos diretamente contra o tubo superior da estrutura. Favorecidos às vezes por seu apelo estético, os fones de ouvido integrados reduzem o número de peças envolvidas na montagem do fone de ouvido. Padrões proeminentes para fones de ouvido integrados incluem "IS" de Cane Creek e o padrão de Campagnolo , que não tem nome, exceto pelo nome do fabricante. Chris King, um fabricante líder de fones de ouvido, oferece um argumento veemente contra a implementação de fones de ouvido integrados. A base do argumento de King é que os tubos principais com "assentos" de rolamentos estão longe de ser usinados com uma precisão razoável. Os rolamentos do cartucho do headset, portanto, ficam um pouco soltos no tubo da cabeça da bicicleta (em vez de serem encaixados por pressão). Durante o uso, os rolamentos, sob cargas axiais, balançam em seus assentos e danificam facilmente o material mais macio da estrutura (geralmente alumínio , embora algumas estruturas de titânio sejam fabricadas para headsets integrados). Dado o dano suficiente ao quadro, não haveria escolha a não ser substituí-lo, especialmente se o quadro for feito de uma liga de alumínio (titânio e aço podem potencialmente ser reparados, mas geralmente com alto custo para o consumidor). King também argumenta que o fone de ouvido integrado é em grande parte uma medida de corte de custos para muitos dos maiores fabricantes de bicicletas, já que os fones de ouvido integrados são um pouco mais baratos e levam menos tempo para instalar.

interno

Às vezes chamados de headsets semi-integrados, os headsets internos incluem todas as partes dos headsets sem rosca convencionais, mas localizam os rolamentos dentro do tubo superior, em vez de fora. Ao contrário dos headsets integrados, os headsets internos ainda usam protetores entre os rolamentos e a própria estrutura. Padrões proeminentes em fones de ouvido internos incluem InSet de Chris King e ZeroStack de Cane Creek. Esses projetos usam um diâmetro interno do tubo superior de 44,0 mm.

Comparando headsets com e sem rosca

O fone de ouvido com fio foi recentemente substituído pelo fone de ouvido sem fio em bicicletas de melhor qualidade por vários motivos:

• Os garfos com tubo de direção sem rosca são mais baratos para os fabricantes porque podem ser cortados no ponto de venda e o fabricante pode usar os mesmos garfos em tamanhos de quadro diferentes. Em comparação, os garfos com tubo de direção rosqueado devem ser combinados com o comprimento do tubo do headset do quadro; portanto, os fabricantes de bicicletas precisam fazer ou comprar um garfo de tamanhos diferentes para cada tamanho de quadro.
• Chaves allen regulares podem ser usadas para ajustar os rolamentos do headset sem rosca. Em comparação, chaves inglesas grandes e relativamente caras são necessárias para ajustar os rolamentos do headset com rosca; seu tamanho geralmente impede carregá-los na estrada.
• Fones de ouvido sem rosca e garfos são mais rápidos de instalar, economizando custos de fabricação.
• Um fone de ouvido sem rosca e garfo são ligeiramente mais leves do que um fone de ouvido com rosca equivalente e garfo.
• Uma haste sem rosca é fixada de maneira mais rígida aos garfos, proporcionando maior rigidez no guiador.
• Em bicicletas que não foram mantidas, a água pode encontrar seu caminho entre a haste e o tubo de direção dos fones de ouvido rosqueados, causando corrosão e gripagem.

Os fones de ouvido rosqueados também têm algumas vantagens:

• Os tubos de direção roscados são combinados com a estrutura na fábrica, simplificando o ajuste da altura do guiador.
• Os fones de ouvido com rosca usam uma haste de pena que pode ser ajustada verticalmente em uma faixa mais ampla do que as hastes de fone de ouvido sem rosca comuns.

Ângulo da cabeça ajustável

Pelo menos um fabricante, Cane Creek, oferece kits de rolamentos de fone de ouvido sem rosca de reposição que permitem alterar o ângulo do eixo de direção . Quando tudo o mais permanece o mesmo, isso altera a trilha geométrica da bicicleta.

Tipos de rolamentos

Os rolamentos de fone de ouvido de bicicleta são geralmente rolamentos de esferas , sejam esferas soltas, esferas em gaiola ou pré-seladas em um cartucho; rolamentos de agulha também estão disponíveis.

É importante distinguir diferentes padrões de rolamentos de cartucho em headsets integrados de 1⅛ ". Existem três padrões integrados que não são compatíveis entre si. Os números (45/45, 36/45, 36/36) referem-se ao ângulo do rolamento de cartucho que eles usam. Todos esses rolamentos são semelhantes.

Padrão Campagnolo: 45/45. (frequentemente referido como padrão Campagnolo) Isso é comum em quadros BMX, quadros de salto de terra derivados de BMX (como o Trilha ou Parque de Transição). Eles também são comuns em bicicletas de estrada. Os três fabricantes mais comuns são Campagnolo, FSA e Cane Creek. Os tubos principais com este padrão têm um diâmetro interno de 42,0 mm.

Padrão de Cane Creek: 36/45. Muito comum em frames de mountain bike e em um bom número de frames de estradas. A maioria das armações feitas pela Giant que possuem tubos de cabeça integrados usam esse padrão (o que equivale a muitas bicicletas). Dois fabricantes principais: FSA e Cane Creek. Os tubos de cabeça com este padrão têm um diâmetro interno de 41,1 mm e a Cane Creek afirma que seus headsets CC Standard cabem em um tubo de cabeça Campagnolo Standard usando um calço de 0,25 mm sob a tampa superior do fone de ouvido.

Padrão FSA: 36/36. Ninguém usa esse padrão para fones de ouvido totalmente integrados (rolamento sentado no quadro), exceto para algumas marcas de nicho. Ainda existem muitos rolamentos 36/36, já que são usados ​​em todos os headsets semi-integrados (copo interno) da FSA e também em alguns de seus headsets padrão.

Medidas padrão

Os fabricantes de armação e fone de ouvido desenvolveram vários padrões de dimensionamento:

Dimensões do garfo

Tubos de cabeça de furo cilíndrico

(Tradicional e semi-integrado / ZeroStack)

Tubos de cabeça integrados (com chanfros)

Modos de desgaste e falha

Os fones de ouvido das bicicletas, principalmente aquelas sem pára-lamas, ficam expostos à água e à areia lançada pelo pneu dianteiro, o que causa ferrugem e desgaste rápido. Os melhores fones de ouvido usam selos de borracha ou anéis "O" (saia de sujeira) para tentar manter a água fora, com vários graus de sucesso. Bandas externas de neoprene com fecho de velcro estão disponíveis para envolver e proteger a pista inferior e são removíveis para limpeza. Alguns ciclistas removem o garfo e remontam com uma seção do tubo interno antigo sobre a pista inferior, que desempenha a mesma função, embora com menos comodidade.

Em bicicletas conduzidas apenas em condições secas e / ou com para-lamas, o modo de falha normal é um entalhe progressivo na direção, descrito como "indexação" no mundo da bicicleta, causado por pitting das corridas ou falsa brinelling , embora o termo derive de um mal-entendido da causa; O verdadeiro brinelling é causado meramente ao pressionar a bola axialmente na pista, e é quase impossível replicar esse dano, mesmo batendo repetidamente na coroa do garfo com um martelo. As covas são muito mais profundas na frente e atrás do tubo superior e, na verdade, são causadas pela flexão das lâminas do garfo, que são transmitidas para o tubo de direção. Isso desalinha os rolamentos e causa atrito , uma pequena amplitude, grande movimento de tensão que arranca o metal das pistas nos pontos onde as bolas repousam.

A solução é ter uma interface de 45 graus no fone de ouvido onde esse movimento de flexão possa ser acomodado, preservando o alinhamento relativo das pistas e permitindo que os rolamentos de esferas suportem cargas axiais e rotacionais puras. Os headsets de rolamento de cartucho Shimano fazem isso permitindo que os cartuchos se movam em relação aos copos pressionados, enquanto os headsets de rolamento de rolos Stronglight e a maioria dos headsets sem rosca agora têm ranhuras superior e inferior soltas que podem se mover em relação aos copos. Os fones de ouvido modernos, portanto, raramente sofrem de falso brilho.

Uma falha de fone de ouvido menos comum é realmente uma falha de quadro. O tubo superior pode se esticar, permitindo que um copo de fone de ouvido, que deveria ser um ajuste de interferência apertado, se solte no tubo. As armações sem lug são mais vulneráveis; em uma estrutura com lug, o lug reforça a parte superior e inferior do tubo superior e geralmente evita o alongamento desse tipo. Um copo solto pode ser fixado com um composto de retenção, como Loctite 660, e alguns fabricantes produzem copos um pouco maiores para lidar com essa situação. Geralmente, é o copo inferior que é afetado.

Add-ons

A fim de fornecer uma parada de cabo para freios cantilever dianteiros ou freios de tração central, um suspensor pode ser incorporado ao fone de ouvido, como parte da arruela entre a pista superior e a porca de trava no caso de fones de ouvido roscados, ou como parte de um espaçador entre a pista superior e a haste no caso de fones de ouvido sem rosca.

Referências

links externos

• Tipos e padrões de fone de ouvido da Park Tool
• Folha de berço de fone de ouvido por Sheldon Brown