Freno de bicicleta

El freno de cuchara o freno de émbolo fue probablemente el primer tipo de freno de bicicleta y precede al neumático. ^{[ 7 ]} Los frenos de cuchara se usaban en las bicicletas de rueda alta con neumáticos de caucho macizo en el siglo XIX y continuaron usándose después de la introducción de la bicicleta de seguridad con neumáticos. El freno de cuchara consiste en una almohadilla (a menudo de cuero) o una zapata de metal (posiblemente recubierta de goma), que se presiona sobre la parte superior del neumático delantero. Estos casi siempre se accionaban mediante una palanca derecha. En los países en desarrollo , a veces se adapta una versión accionada con el pie del freno de cuchara a las antiguas bicicletas de carretera con freno de varilla. Consiste en una solapa con resorte unida a la parte posterior de la corona de la horquilla. Esta se presiona contra el neumático delantero con el pie del ciclista.

Quizás más que cualquier otro tipo de freno de bicicleta, el freno de cuchara es sensible a las condiciones de la carretera y aumenta drásticamente el desgaste de los neumáticos.

Aunque quedaron obsoletos con la introducción del freno de contrapedal, el freno de pie y el freno de varilla, los frenos de cuchara se siguieron utilizando en Occidente como complemento en bicicletas para adultos hasta la década de 1930, y en bicicletas infantiles hasta la década de 1950. En los países en desarrollo, se fabricaron hasta hace mucho menos tiempo.

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  Freno de cuchara en la rueda delantera de una bicicleta de seguridad Swift de 1886 en el Museo del Transporte de Coventry.
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  Variación del freno de cuchara en el Museo Batavus en Heerenveen, Países Bajos
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  Freno de cuchara de bicicleta en la Columbia Modelo 51 de 1898 para mujer sin cadena.
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  Freno Spoon en la rueda delantera
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  Freno de cuchara improvisado en un triciclo de carga chino.

Inventado en 1897, el freno Duck o freno de rodillo Duck utilizaba una varilla accionada por una palanca en el manillar para tirar de dos rodillos de fricción (generalmente de madera o caucho) contra el neumático delantero. ^{[ 6 ]} Montados sobre ejes asegurados por arandelas de fricción y colocados en un ángulo que se adaptaba a la forma del neumático, los rodillos se presionaban contra sus arandelas de fricción al entrar en contacto con el neumático, frenando así la rueda delantera. ^{[ 6 ]} Un resorte de tensión mantenía los rodillos alejados del neumático excepto al frenar. ^{[ 6 ]} La potencia de frenado se mejoraba mediante una palanca de freno extralarga montada en paralelo y detrás del manillar, que proporcionaba un apalancamiento adicional al frenar (se podían usar ambas manos para tirar de la palanca si era necesario). ^{[ 6 ]} Utilizado en combinación con un freno de contrapedal trasero, un ciclista de la época podía detenerse mucho más rápido y con una mejor modulación del esfuerzo de frenado que utilizando solo un freno de cuchara o un freno de contrapedal trasero. ^{[ 8 ] [ 9 ]} Conocido coloquialmente como freno de pato , el diseño fue utilizado por muchos ciclistas notables de la época y se exportó ampliamente a Inglaterra, Australia y otros países. ^{[ 10 ]} En 1902, Louis H. Bill obtuvo una patente para una versión mejorada del freno de rodillo de pato (Patente 708,114) para su uso en bicicletas motorizadas (motocicletas). ^{[ 11 ] [ 12 ]}

Los frenos de llanta se denominan así porque la fuerza de frenado se aplica mediante pastillas de fricción al borde de la rueda giratoria, reduciendo así su velocidad y la de la bicicleta. Las pastillas de freno pueden ser de cuero , caucho o corcho y suelen estar montadas en zapatas metálicas . Los frenos de llanta se accionan normalmente mediante una palanca situada en el manillar .

Ventajas y desventajas

Los frenos de llanta son económicos, ligeros, mecánicamente sencillos, fáciles de mantener y potentes. Sin embargo, su rendimiento es relativamente deficiente cuando las llantas están mojadas y la frenada será irregular si están ligeramente deformadas. Debido a que las llantas pueden acumular suciedad del suelo en las pastillas de freno, los frenos de llanta son más propensos a obstruirse con barro o nieve que los frenos de disco (cuyas superficies de frenado están más elevadas), especialmente al circular por superficies sin pavimentar. Su bajo precio y facilidad de mantenimiento los hacen populares en bicicletas urbanas de gama baja a media, donde las condiciones menos exigentes compensan sus desventajas. Su ligereza también los convierte en una opción atractiva para bicicletas de carretera.

Los frenos de llanta requieren mantenimiento regular. Las pastillas de freno se desgastan y deben reemplazarse. A medida que se desgastan, puede ser necesario ajustar su posición. Debido a que el movimiento de la mayoría de los frenos no es perfectamente horizontal, las pastillas pueden perder su centrado al desgastarse, lo que provoca un desgaste irregular. Con el tiempo y el uso, las llantas pueden desgastarse. Se debe revisar el desgaste de las llantas periódicamente, ya que pueden fallar catastróficamente si la superficie de frenado se desgasta demasiado. El desgaste se acelera en condiciones húmedas y fangosas. Los frenos de llanta requieren que las llantas estén rectas (no deformadas ni torcidas). Si una llanta tiene una oscilación pronunciada, la fuerza de frenado puede ser intermitente o irregular, y las pastillas pueden rozar las llantas incluso cuando no se aplica el freno.

Durante el frenado, las superficies de fricción (pastillas y llantas) se calientan. ^{[ 13 ]} En condiciones normales de uso, esto no supone un problema, ya que los frenos se aplican con poca fuerza y ​​durante un breve periodo de tiempo, por lo que el calor se disipa rápidamente en el aire circundante. Sin embargo, en una bicicleta muy cargada durante un descenso prolongado, la energía térmica puede acumularse más rápidamente de lo que se disipa, lo que puede dañar los componentes y provocar fallos en los frenos.

Existe un recubrimiento cerámico para las llantas que puede reducir el desgaste y mejorar el frenado tanto en seco como en mojado. También puede reducir ligeramente la transferencia de calor al interior de las llantas, ya que actúa como aislante térmico. ^{[ 14 ]}

Tipos de frenos de llanta

Los siguientes son algunos de los muchos subtipos de frenos de llanta: ^{[ 15 ]}

Frenos accionados por varilla

El freno de varilla , o simplemente freno de varilla ( freno de palanca de rodillo en la terminología de Raleigh), utiliza una serie de varillas y pivotes, en lugar de cables Bowden , para transmitir la fuerza aplicada a una palanca manual y empujar las pastillas de fricción hacia arriba contra la superficie interior, que da al buje, de la llanta. A menudo se les denominaba "frenos de estribo" debido a su forma. Los frenos de varilla se utilizan con un perfil de llanta conocido como llanta Westwood , que tiene una zona ligeramente cóncava en la superficie de frenado y carece de la superficie exterior plana que requieren los frenos que aplican las pastillas en lados opuestos de la llanta.

El mecanismo de articulación trasera se complica por la necesidad de permitir la rotación en el punto de unión de la horquilla y el manillar con el cuadro. Una configuración común consistía en combinar un freno de varilla delantero con un freno de contrapedal trasero. Aunque pesados ​​y complejos, los mecanismos de articulación son fiables y duraderos, y pueden repararse o ajustarse con herramientas manuales sencillas. Este diseño todavía se utiliza, sobre todo en bicicletas de carretera africanas y asiáticas como la Sohrab y la Flying Pigeon .

frenos de pinza

El freno de pinza es un tipo de freno accionado por cable en el que el freno se monta en un único punto por encima de la rueda, lo que, en teoría, permite que los brazos se autocentren en la llanta. Los brazos se extienden alrededor del neumático y terminan en zapatas de freno que presionan contra la llanta . Si bien algunos diseños incorporan dos puntos de pivote ( los brazos pivotan sobre un subchasis ), todo el conjunto se sigue montando en un único punto.

Los frenos de pinza tienden a ser menos efectivos a medida que los neumáticos se ensanchan y, por lo tanto, se vuelven más profundos, lo que reduce su ventaja mecánica . Por ello, los frenos de pinza rara vez se encuentran en las bicicletas de montaña modernas . Sin embargo, son casi omnipresentes en las bicicletas de carretera , en particular el freno de pinza de doble pivote y tiro lateral .

Frenos de pinza de tiro lateral

Los frenos de pinza de tiro lateral de pivote único constan de dos brazos curvos que se cruzan en un punto de pivote sobre la rueda y sujetan las pastillas de freno en lados opuestos de la llanta. Estos brazos tienen extensiones en un extremo: una unida al cable y la otra a la funda del cable. Al apretar la maneta de freno, los brazos se mueven conjuntamente y las pastillas de freno presionan la llanta.

Estos frenos son sencillos y eficaces para neumáticos relativamente estrechos, pero presentan una flexión considerable y, por consiguiente, un rendimiento deficiente si los brazos son lo suficientemente largos para neumáticos anchos. Si no se ajustan correctamente, los modelos de baja calidad tienden a girar hacia un lado durante la activación y suelen quedarse en esa posición, lo que dificulta la correcta separación de las zapatas de freno de la llanta. Actualmente, estos frenos se utilizan en bicicletas económicas; antes de la introducción de los frenos de pinza de doble pivote, se usaban en todo tipo de bicicletas de carretera.

Los frenos de pinza de tiro lateral de doble pivote se utilizan en la mayoría de las bicicletas de carreras modernas . Un brazo pivota en el centro, como en un freno de tiro lateral; y el otro pivota en el lateral, como en un freno de tiro central. La funda del cable se conecta como en un freno de tiro lateral. Estos frenos ofrecen una mayor ventaja mecánica y, por lo tanto, una mejor frenada. Los frenos de doble pivote son ligeramente más pesados ​​que las pinzas de tiro lateral convencionales y no pueden seguir con precisión una llanta descentrada o una rueda que se flexiona lateralmente en el cuadro durante ascensos pronunciados. Es común ver a ciclistas profesionales subiendo montañas con el cierre rápido del freno trasero suelto para eliminar la resistencia que este produce.

Los frenos de llanta de montaje directo emplean dos puntos de fijación, lo que aumenta la rigidez y la potencia de frenado. Fueron desarrollados por Shimano y lanzados como estándar abierto . Los puntos de fijación individuales para cada brazo facilitan el centrado de los frenos de tiro lateral y admiten anchos de neumático de 30  mm o más. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

Frenos de pinza de tiro central

Los frenos de pinza de tiro central tienen brazos simétricos y, por lo tanto, se centran con mayor eficacia. La funda del cable se fija a un tope de cable fijo en el cuadro, y el cable interior se atornilla a una pieza deslizante (denominada «delta de frenado», «triángulo de frenado» o « horquilla ») o a una polea pequeña, sobre la cual pasa un cable que conecta los dos brazos del freno. La tensión del cable se distribuye uniformemente entre ambos brazos, lo que evita que el freno se desplace hacia un lado u otro.

Estos frenos tenían un precio razonable y, en el pasado, cubrían el nicho de mercado entre los modelos más económicos y los más caros de frenos de tiro lateral. Son más eficaces que los frenos de tiro lateral en aplicaciones de largo alcance, ya que la distancia entre el pivote y la pastilla de freno o la fijación del cable es mucho menor, lo que reduce la flexión. Es importante que el puente fijo que sujeta los pivotes sea muy rígido.

frenos en U

Los frenos en U (también conocidos por la marca registrada estilo 990 ) tienen esencialmente el mismo diseño que los frenos de pinza de tiro central . La diferencia radica en que los dos pivotes del brazo se fijan directamente al cuadro o la horquilla, mientras que los de los frenos de pinza de tiro central se fijan a un puente integral que se monta al cuadro o la horquilla con un solo tornillo. Al igual que los frenos de leva de rodillo , se trata de un diseño de pinza con pivotes ubicados sobre la llanta. Por lo tanto, los frenos en U suelen ser intercambiables con los frenos de leva de rodillo y presentan los mismos problemas de mantenimiento.

Los frenos en U se utilizaron en bicicletas de montaña hasta mediados y finales de la década de 1980, particularmente bajo las vainas, una ubicación de montaje del freno trasero que era popular en ese entonces. ^{[ 18 ]} Esta ubicación generalmente se beneficia de una mayor rigidez del cuadro, una consideración importante con un freno potente, ya que la flexión en las vainas aumentará el recorrido de la palanca y reducirá la fuerza de frenado efectiva. Desafortunadamente, también es muy propenso a obstruirse con barro, lo que hizo que los frenos en U cayeran rápidamente en desuso en las bicicletas de cross-country.

Los frenos en U son el estándar actual en cuadros y horquillas de BMX Freestyle . La principal ventaja de los frenos en U sobre los frenos cantilever y de tiro lineal en esta aplicación es que la protrusión lateral del sistema de freno y cable es mínima, y ​​las partes expuestas son lisas. Esto es especialmente valioso en las bicicletas BMX Freestyle, donde cualquier parte que sobresalga es susceptible de dañarse y puede interferir con el cuerpo o la ropa del ciclista.

Frenos en voladizo

El freno cantilever es un tipo de freno en el que cada brazo está unido a un punto de pivote independiente en un lado del tirante del sillín o de la horquilla . Por lo tanto, todos los frenos cantilever son de doble pivote. Existen diseños de palanca de primera y segunda clase ; la segunda clase es, con mucho, la más común. En el diseño de palanca de segunda clase, el brazo pivota debajo de la llanta. La zapata de freno está montada sobre el pivote y se presiona contra la llanta cuando los dos brazos se juntan. En el diseño de palanca de primera clase, el brazo pivota sobre la llanta. La zapata de freno está montada debajo del pivote y se presiona contra la llanta cuando los dos brazos se separan.

Debido a la mayor distancia posible entre los soportes y las pastillas, los frenos cantilever suelen preferirse en bicicletas con neumáticos anchos, como las de montaña . Dado que los brazos se mueven únicamente en sus arcos de diseño, la zapata de freno debe ser ajustable en varios planos. Por lo tanto, las zapatas de freno cantilever son notoriamente difíciles de ajustar. A medida que las zapatas de un freno cantilever de segunda clase se desgastan, se deslizan más abajo sobre la llanta. Con el tiempo, una puede llegar a quedar debajo de la llanta, impidiendo que el freno funcione.

Existen varios tipos de frenos basados ​​en el diseño de freno de voladizo: frenos de voladizo y frenos de tiro directo (ambos diseños de palanca de segunda clase) y frenos de leva de rodillo y frenos en U (ambos diseños de palanca de primera clase).

Frenos de voladizo tradicionales

Los frenos cantilever tradicionales son anteriores a los frenos de tiro directo . Se trata de un diseño cantilever de tiro central con un brazo inclinado hacia afuera que sobresale a cada lado, un tope de cable en el cuadro o la horquilla para fijar la funda del cable y un cable de refuerzo entre los brazos, similar al de los frenos de pinza de tiro central . El cable de la maneta de freno tira hacia arriba del cable de refuerzo, lo que provoca que los brazos del freno giren hacia arriba y hacia adentro, comprimiendo así la llanta entre las pastillas de freno.

Originalmente, los frenos cantilever tenían brazos casi horizontales y se diseñaron para ofrecer la máxima holgura en bicicletas de cicloturismo o ciclocross. Cuando la bicicleta de montaña se popularizó, también se adoptaron los frenos cantilever para estas, pero los cuadros más pequeños de MTB provocaban que los ciclistas a menudo rozaran los brazos del freno trasero con los talones. Los frenos cantilever de perfil bajo se diseñaron para solucionar este problema, con brazos que se encuentran a unos 45 grados de la horizontal. Los frenos de perfil bajo requieren una mayor atención a la geometría del cable que los cantilever tradicionales, pero actualmente son el tipo más común.

Los frenos cantilever tradicionales son difíciles de adaptar a la suspensión de la bicicleta y sobresalen un poco del cuadro. Por consiguiente, suelen encontrarse únicamente en bicicletas sin suspensión.

frenos V

Freno de tiro lineal en la rueda trasera de una bicicleta de montaña (izquierda). Un fuelle; el fuelle está justo encima del neumático (derecha).

Los frenos de tiro lineal o de tiro directo , comúnmente conocidos como frenos V-brake de Shimano , son una versión de tiro lateral de los frenos cantilever y se montan en los mismos soportes del cuadro . Sin embargo, los brazos son más largos, con la funda del cable unida a un brazo y el cable al otro. A medida que el cable tira contra la funda, los brazos se juntan. Dado que la funda entra verticalmente por encima de un brazo, pero la fuerza debe transmitirse lateralmente entre ellos, la funda flexible se extiende mediante un tubo rígido con una curva de 90° conocido como "noodle" (se utiliza un noodle con una curva de 135° cuando el freno delantero se acciona con la mano derecha, ya que esto proporciona una curva más suave en la funda del cable). El noodle se asienta en un estribo unido al brazo. Un fuelle flexible suele cubrir el cable expuesto. ^{[ 19 ]}

Dado que no existe ningún mecanismo intermedio entre el cable y los brazos, el diseño se denomina de "tracción directa". Y como los brazos se mueven la misma distancia que el cable con respecto a su funda, también se denomina de "tracción lineal". El término "freno V" es una marca registrada de Shimano y representa la implementación más popular de este diseño. Algunos frenos V de gama alta utilizan un movimiento paralelo de cuatro pivotes, de modo que las pastillas de freno hacen contacto prácticamente en la misma posición de la llanta, independientemente del desgaste.

Los frenos V-brake funcionan bien con los sistemas de suspensión de muchas bicicletas de montaña, ya que no requieren un tope de cable independiente en el cuadro o la horquilla. Debido a su mayor ventaja mecánica, los frenos V-brake requieren manetas con un recorrido de cable mayor que las diseñadas para frenos más antiguos. Los frenos de disco mecánicos (accionados por cable) utilizan el mismo recorrido de cable que los V-brake, excepto aquellos específicos para carretera. Por lo general, los frenos de disco mecánicos para bicicletas con manillar plano (principalmente de montaña e híbridas) son compatibles con las manetas de freno V-brake, mientras que los frenos de disco mecánicos para bicicletas con manillar de carretera son compatibles con el recorrido del cable de frenos más antiguos (cantilever, pinza y freno en U).

Los frenos V mal diseñados pueden sufrir una falla repentina cuando el extremo del tubo se sale del estribo metálico, dejando la rueda sin capacidad de frenado. Si bien el tubo se considera una pieza de mantenimiento y se cambia periódicamente, el orificio del estribo puede agrandarse por el desgaste. El estribo normalmente no se puede reemplazar, por lo que los frenos V de buena calidad utilizan un metal duradero para el estribo. ^{[ 20 ]}

Los mini frenos V (o mini V ) son frenos V con brazos más cortos, generalmente de entre 8 y 9 centímetros. Esto reduce la tensión del cable necesaria, lo que los hace compatibles con las manetas de freno diseñadas para frenos cantilever . Los mini frenos V conservan las ventajas propias de los frenos V, como no requerir topes de cable adicionales. Sin embargo, sus brazos más cortos ofrecen un espacio muy reducido para el neumático y la rueda, y generalmente resultan en una configuración menos tolerante a los errores: solo admiten neumáticos de menor tamaño que los frenos cantilever, pueden presentar problemas para el montaje de guardabarros, se obstruyen con mayor facilidad con barro y dificultan el cambio de ruedas.

Los frenos V-brake siempre usan pastillas de freno delgadas y relativamente largas. Estas pastillas delgadas facilitan la extracción de la rueda, que se logra juntando los brazos y desenganchando la pastilla del estribo. La longitud adicional proporciona una mayor durabilidad a las pastillas al compensar el menor grosor del material.

frenos de leva de rodillos

Los frenos de leva de rodillo son frenos de voladizo de tiro central accionados por el cable que tira de una única leva deslizante de dos lados. (Existen diseños de palanca de primera y segunda clase ; la de primera clase es la más común y se describe aquí). Cada brazo tiene un seguidor de leva . A medida que la leva presiona contra el seguidor, separa los brazos. A medida que la parte superior de cada brazo se mueve hacia afuera, la zapata de freno debajo del pivote se empuja hacia adentro contra la llanta. ^{[ 21 ]} El diseño del freno de leva de rodillo tiene muchas ventajas. Dado que la leva controla la velocidad de cierre, la fuerza de sujeción puede ser no lineal con respecto a la tracción. Y como el diseño puede proporcionar una ventaja mecánica positiva , la fuerza de sujeción máxima puede ser mayor que la de otros tipos de frenos. Son conocidos por ser fuertes y controlables. Como desventaja, requieren cierta habilidad para su ajuste y pueden complicar los cambios de rueda. También requieren mantenimiento: al igual que los frenos en U , a medida que la pastilla se desgasta, golpea la llanta más arriba; a menos que se reajuste, eventualmente puede entrar en contacto con el flanco del neumático.

El diseño de leva de rodillo fue desarrollado por primera vez por Charlie Cunningham ^{[ 21 ]} de WTB alrededor de 1982 y licenciado a Suntour . Los frenos de leva de rodillo se utilizaron en las primeras bicicletas de montaña en los años 80 y principios de los 90, montados en las horquillas y tirantes del sillín en las ubicaciones estándar, así como debajo de las vainas para mejorar la rigidez, ya que no sobresalen e interfieren con la biela . No es raro que una bicicleta tenga un freno de leva de rodillo simple (o freno en U ) combinado con otro tipo. Todavía se utilizan en algunas bicicletas BMX y reclinadas . ^{[ 22 ]}

Existen dos variantes poco comunes que utilizan el principio de leva de rodillo. Para lugares donde el tiro central no es apropiado, se desarrolló el freno de leva de palanca de tiro lateral. ^{[ 23 ]} También un voladizo de primera clase, utiliza una leva deslizante de un solo lado (la palanca) contra un brazo que está unido por un enlace al otro brazo. A medida que la leva presiona contra el seguidor, la fuerza también se transmite al otro brazo a través del enlace. Y específicamente para horquillas de suspensión donde la carcasa debe terminar en el bastidor del freno, se desarrolló el freno de leva de "sable" de tiro lateral. En el diseño de leva de sable, el extremo del cable está fijo y la carcasa mueve la leva de un solo lado.

Frenos Delta

El freno delta es un freno de bicicleta de carretera que recibe su nombre por su forma triangular. El cable entra por el centro, tira de una esquina de un mecanismo de paralelogramo alojado dentro del freno a través de dos esquinas opuestas, empujando en las otras dos esquinas sobre los brazos del freno situados encima de los pivotes, de modo que los brazos situados debajo de los pivotes empujan las pastillas contra la llanta. Una característica de este diseño es que la ventaja mecánica varía como una función tangente a lo largo de su rango, mientras que la de la mayoría de los demás diseños permanece fija. ^{[ 24 ]}

Muchos consideran atractivo este freno, y tiene un perfil aerodinámico menor que otros frenos comunes. Sin embargo, Bicycle Quarterly criticó el freno delta por ser pesado, ofrecer una potencia de frenado mediocre y sufrir una desventaja en la ventaja mecánica variable. ^{[ 25 ]} En particular, con un pequeño paralelogramo, el desgaste de las pastillas provoca un aumento drástico de la ventaja mecánica. Sin embargo, con un alto apalancamiento, el recorrido de la palanca no es suficiente para aplicar el freno por completo, por lo que el ciclista puede tener frenos que se sienten normales en frenadas suaves, pero que no se pueden aplicar con más fuerza para frenadas bruscas.

El diseño básico data de al menos la década de 1930. Campagnolo fue el principal fabricante en 1985, pero Modolo (Kronos), Weinmann y otros también fabricaron frenos basados ​​en el mismo mecanismo . ^{[ 26 ] [ 27 ]} Ya no se fabrican y son poco comunes.

Frenos hidráulicos de llanta

Los frenos de llanta hidráulicos son uno de los tipos de freno menos comunes. Se montan en los mismos puntos de pivote que los frenos cantilever y de tiro lineal, o bien en los soportes de freno de cuatro tornillos que se encuentran en muchos cuadros de trial . Estuvieron disponibles en algunas bicicletas de montaña de gama alta a principios de la década de 1990, pero su popularidad disminuyó con el auge de los frenos de disco. La ventaja de rendimiento moderada (mayor potencia y control) que ofrecen sobre los frenos de llanta accionados por cable se ve contrarrestada por su mayor peso y complejidad. Algunas bicicletas eléctricas siguen utilizándolos, ya que son potentes, requieren relativamente poco mantenimiento y el peso no supone un problema cuando se dispone de asistencia eléctrica.

Un freno de disco consta de un disco metálico, o rotor, fijado al buje de la rueda, que gira con ella. Las pinzas de freno están fijadas al cuadro o a la horquilla, junto con las pastillas que presionan los rotores para frenar. Los frenos de disco pueden accionarse mecánicamente mediante cable o hidráulicamente.

Los frenos de disco son más comunes en las bicicletas de montaña (incluidas casi todas las bicicletas de descenso ) y también se encuentran en algunas bicicletas híbridas y de turismo . Hacia finales de la década de 2010, los frenos de disco se han vuelto cada vez más comunes también en las bicicletas de carreras . ^{[ 28 ]} Un freno de disco se emplea a veces como freno de arrastre para reducir la velocidad de forma controlada en descensos pronunciados.

Muchos frenos de disco hidráulicos cuentan con un mecanismo de autoajuste que permite que, a medida que las pastillas se desgastan, los pistones mantengan constante la distancia entre la pastilla y el disco para conservar el mismo recorrido de la maneta. Algunos frenos hidráulicos, sobre todo los más antiguos, y la mayoría de los frenos de disco mecánicos disponen de controles manuales para ajustar la distancia entre la pastilla y el disco. A menudo se requieren varios ajustes durante la vida útil de las pastillas.

Ventajas

Los frenos de disco tienden a funcionar igual de bien en todas las condiciones, incluyendo agua, barro y nieve, debido a varios factores:

• La superficie de frenado está más alejada del suelo, lo que reduce la posibilidad de que se acumulen contaminantes como barro, que puede recubrir o congelarse en la llanta y las pastillas. En las bicicletas de montaña con frenos de llanta, el primer punto donde se acumula barro al circular por terrenos muy embarrados suele ser en los frenos. Una bicicleta de montaña con frenos de disco es menos propensa a la acumulación de barro, siempre que el cuadro trasero y la horquilla delantera tengan suficiente espacio libre con respecto a las ruedas.
• El rotor tiene orificios que permiten que el agua y los residuos salgan de debajo de las pastillas.
• Las llantas suelen estar hechas de metal ligero. Los discos y pastillas de freno son más duros y pueden soportar cargas máximas más elevadas.
• Es posible montar en bicicleta con una rueda deformada si tiene frenos de disco, cosa que no sería posible con un freno de llanta, ya que la rueda deformada se atascaría en las pastillas de freno.

Otras razones incluyen:

• Si bien todos los tipos de frenos eventualmente desgastan la superficie de frenado, un disco de freno es más fácil y económico de reemplazar que una llanta o un tambor.
• El uso de neumáticos muy anchos favorece a los frenos de disco, ya que los frenos de llanta requieren brazos cada vez más largos para dejar espacio libre al neumático más ancho. Los brazos más largos tienden a flexionarse más, lo que reduce la eficacia de frenado. Los frenos de disco no se ven afectados por el ancho del neumático.
• A diferencia de algunos diseños de frenos de llanta menos comunes, los frenos de disco son compatibles con la suspensión delantera y trasera .
• Se pueden usar diferentes tamaños de rueda con el mismo cuadro: es decir, el mismo cuadro construido para neumáticos de 29" a menudo también puede acomodar neumáticos de 27,5" o más (650 o más), a pesar de que los dos tamaños de rueda tengan diámetros de llanta diferentes. Esto es posible con frenos de disco, siempre que los tamaños de los rotores sean consistentes y el cuadro tenga suficiente espacio libre; con frenos de llanta, esto sería imposible, ya que los diferentes tamaños de llanta no permitirían que los mismos frenos de llanta funcionen con una rueda de diferente tamaño. La opción de tamaño de rueda con frenos de disco ofrece al ciclista más opciones, incluyendo el uso de una rueda de llanta de menor diámetro (como 27,5" o más) con un neumático más ancho y de mayor volumen con el mismo diámetro exterior que una rueda de llanta de mayor tamaño (como 29"). La consistencia del diámetro exterior es importante, ya que preserva la geometría del cuadro entre los dos tamaños de rueda diferentes.

Estándares de montaje de discos

Hay muchas opciones para el montaje del rotor. Los rotores de freno de disco estándar internacional (IS) de seis tornillos se fijan normalmente a los bujes con tornillos M5×10 mm que utilizan una cabeza Torx T25. IS es un montaje de seis tornillos y es el estándar de la industria . ^{[ 38 ] [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]} Center Lock está patentado por Shimano y utiliza una interfaz estriada junto con un anillo de bloqueo para asegurar el disco. Las ventajas de Center Lock son que la interfaz estriada es teóricamente más rígida y la extracción del disco es más rápida porque solo requiere quitar un anillo de bloqueo. Algunas de las desventajas son que el diseño está patentado y requiere una tarifa de licencia de Shimano. Se necesita una herramienta para el anillo de bloqueo del cassette de Shimano (o una herramienta externa para el pedalier en caso de un buje de eje pasante) para quitar el rotor y es más cara y menos común que una llave Torx. Las ventajas de IS de seis tornillos son que hay más opciones en cuanto a bujes y rotores. ^{[ 39 ]}

Los adaptadores permiten el uso de discos de seis pernos en cubos Center Lock. ^{[ 39 ]}

Aquí se muestran ejemplos de soportes de montaje:

• Norma Internacional (IS), 6 pernos,  diámetro del círculo de pernos (BCD) de 44 mm
• Bloqueo central (tecnología patentada de Shimano)
• Patrón de 3 pernos de Hope Technology (patentado)
• Patrón de 4 pernos de Rohloff (patentado)

Los frenos de tambor de bicicleta funcionan de forma similar a los de un automóvil, aunque en el caso de las bicicletas se utiliza un sistema de accionamiento por cable en lugar de hidráulico. Dos pastillas se presionan hacia afuera contra la superficie de frenado en el interior de la carcasa del buje. El diámetro interior de la carcasa de un freno de tambor de bicicleta suele ser de 70 a 120 mm (2,756 a 4,724 pulgadas) . Los frenos de tambor se han utilizado en bujes delanteros y en bujes con ruedas libres tanto internas como externas. Se han fabricado ampliamente sistemas de frenos de tambor accionados por cable y por varilla.  

Los frenos de tambor son más comunes en las bicicletas utilitarias en algunos países, especialmente en los Países Bajos , y también se encuentran a menudo en bicicletas de carga y velomóviles . Las bicicletas tándem más antiguas suelen emplear un freno de tambor trasero como freno de arrastre .

Los frenos de tambor proporcionan una frenada constante en condiciones húmedas o sucias, ya que su mecanismo está completamente cerrado. Suelen ser más pesados, más complejos y, a menudo, menos potentes que los frenos de llanta, pero requieren menos mantenimiento. Los frenos de tambor no se adaptan bien a los ejes de liberación rápida , y para desmontar una rueda con freno de tambor es necesario desconectar tanto el cable como el eje. Además, requieren un brazo de torsión que debe anclarse al cuadro o a la horquilla de la bicicleta, y no todas las bicicletas están diseñadas para este tipo de fijaciones ni para soportar las fuerzas que se aplican a ellas.

Un freno de rodillo es un freno de tambor modular especializado, accionado por cable, fabricado principalmente por Shimano, diseñado para adaptarse a bujes con una interfaz estriada patentada. El mecanismo de frenado está contenido en una unidad fácilmente extraíble que se monta sobre el núcleo del buje.

El mecanismo de accionamiento hace girar una leva interna que empuja un conjunto de rodillos, los cuales ejercen presión sobre las zapatas de freno contra la superficie interior del tambor. Los rodillos transmiten la fuerza, pero no constituyen superficies de fricción. Muchos modelos de frenos de rodillos utilizan un disipador de calor con aletas para mejorar la refrigeración, ya que el diseño cerrado puede acumular calor durante frenadas prolongadas.

Algunos modelos incorporan un dispositivo limitador de par, comercializado como “modulador de potencia”, diseñado para reducir la probabilidad de bloqueo de las ruedas. Si bien esto puede mejorar el control, también puede limitar la fuerza máxima de frenado en bicicletas con ruedas más grandes.

Al igual que otros frenos cerrados, los frenos de rodillo ofrecen un rendimiento fiable en condiciones climáticas adversas y requieren poco mantenimiento, pero son relativamente pesados ​​y necesitan soportes en el cuadro o la horquilla para el brazo de torsión. La compatibilidad se limita a los bujes diseñados para este sistema, y ​​se recomienda una lubricación regular para garantizar un funcionamiento óptimo.

Inventado en 1898 por Willard M. Farrow, el freno de contrapedal, también conocido como freno de pedal trasero o freno de pie (en algunos países se le llama "torpedo" o "contra", y en Italia " contropedale "), es un tipo de freno de tambor integrado en el buje trasero con rueda libre interna. La rueda libre funciona como en otros sistemas, pero al pedalear hacia atrás, el freno se activa tras una fracción de vuelta. El freno de contrapedal se puede encontrar tanto en bujes de una sola velocidad como en bujes con engranajes internos .

Cuando se pedalea hacia adelante con un buje de este tipo, el piñón acciona un tornillo que fuerza el embrague a moverse a lo largo del eje, impulsando así la carcasa del buje o el conjunto de engranajes. Al pedalear en sentido inverso, el tornillo acciona el embrague en la dirección opuesta, forzándolo a pasar entre dos zapatas de freno y presionándolas contra el manto de freno (que es un revestimiento de acero dentro de la carcasa del buje), o bien contra un collarín partido y expandiéndolo contra el manto. La superficie de frenado suele ser de acero, y el elemento de frenado de latón o bronce fosforoso, como en el buje Perry Coaster fabricado en Birmingham . También existen frenos de contrapedal rudimentarios, generalmente en bicicletas infantiles, donde un cono de freno de acero dentado sujeta directamente el interior de la carcasa del buje, sin pastillas ni manto de freno independientes. Estos ofrecen una acción menos progresiva y son más propensos a bloquear la rueda trasera involuntariamente.

A diferencia de la mayoría de los frenos de tambor (pero similar a un freno de rodillo Shimano), un freno contrapedal está diseñado para funcionar con todas sus piezas internas recubiertas de grasa, lo que garantiza un funcionamiento silencioso y un acoplamiento suave. La mayoría de las grasas de disulfuro de molibdeno gris funcionan bien en un freno contrapedal, debido a sus superficies de fricción metal con metal.

Las bicicletas con freno contrapedal suelen estar equipadas con un solo piñón y plato, y a menudo utilizan una cadena de 3,2 milímetros (1/8 de pulgada) de ancho. Sin embargo, han existido varios modelos de bujes con freno contrapedal y desviadores , como el Sachs 2 × 3 . Estos utilizan desviadores especiales extracortos que pueden soportar las fuerzas de enderezarse con frecuencia y no requieren una cantidad excesiva de rotación del pedal en sentido inverso antes de que se active el freno. Los frenos contrapedal también se han incorporado a diseños de bujes con cambio, por ejemplo, el AWC y el SRC3 de Sturmey-Archer , y el Shimano Nexus de 3 velocidades. Pueden tener hasta ocho marchas, como el Nexus inter-8. ^{[ 44 ]} 

Los frenos de contrapedal tienen la ventaja de estar protegidos de las inclemencias del tiempo y, por lo tanto, funcionan bien bajo la lluvia o la nieve. Aunque los frenos de contrapedal generalmente pasan años sin necesidad de mantenimiento, son más complicados de reparar que los frenos de llanta si llega a ser necesario, especialmente el tipo más sofisticado con zapatas de freno expandibles. Los frenos de contrapedal tampoco tienen suficiente disipación de calor para su uso en descensos largos, una característica que se hizo legendaria gracias a eventos como la carrera "Repack Downhill ", donde los ciclistas casi con seguridad tenían que volver a engrasar sus frenos de contrapedal después de que la grasa se derritiera o humeara debido al calor de los largos descensos. ^{[ 45 ]} Un freno de contrapedal solo se puede aplicar cuando las bielas están razonablemente niveladas, lo que limita la rapidez con la que se puede aplicar. Como los frenos de contrapedal están hechos solo para ruedas traseras, tienen la desventaja común a todos los frenos traseros de que la rueda patina fácilmente. Sin embargo, esta desventaja puede mitigarse si la bicicleta también tiene un freno delantero accionado por palanca y el ciclista lo usa. Otra desventaja es que el freno contrapedal depende completamente de que la cadena esté intacta y bien sujeta. Si la cadena se rompe o se sale del plato o del piñón trasero, el freno contrapedal no proporciona ninguna potencia de frenado. Al igual que todos los frenos de buje, excepto los de disco, el freno contrapedal requiere que un brazo de reacción esté conectado al cuadro. Esto puede requerir desmontarlo al quitar la rueda o al moverla en la horquilla para ajustar la tensión de la cadena.

Un freno de arrastre es un tipo de freno que se define por su uso más que por su diseño mecánico.

Un freno de arrastre está diseñado para proporcionar una fuerza de desaceleración constante para reducir la velocidad de una bicicleta en un descenso largo, en lugar de detenerla; se utiliza un sistema de frenado independiente para detener la bicicleta. Un freno de arrastre se emplea a menudo en una bicicleta pesada, como un tándem, en zonas montañosas donde el uso prolongado de frenos de llanta podría hacer que la llanta se caliente lo suficiente como para reventar . ^{[ 46 ] [ 47 ]} El freno de arrastre típico ha sido durante mucho tiempo un freno de tambor . El mayor fabricante de este tipo de freno es Arai , cuyos frenos se atornillan a bujes con rosca de rueda libre convencional en el lado izquierdo del buje trasero y se accionan mediante cables Bowden . Desde 2011, el freno de tambor Arai lleva varios años fuera de producción, con las existencias restantes a punto de agotarse y las unidades usadas alcanzando precios elevados en sitios de subastas de Internet.

Más recientemente, se están utilizando frenos de disco de gran tamaño como frenos de arrastre. (Algunos ciclistas de tándem con frenos de disco mecánicos Avid BB-7 y discos de 203 mm reportan menos problemas de sobrecalentamiento durante frenadas bruscas que con el sistema de comparación anterior, un freno de tambor Arai utilizado como freno de arrastre). DT-Swiss fabrica un adaptador para acoplar discos de freno a bujes roscados para el freno de tambor Arai, pero aún queda el problema de la instalación de la pinza. 

Un freno de banda consiste en una banda, correa o cable que se enrolla alrededor de un tambor que gira con la rueda y se tensa para generar fricción de frenado. Los frenos de banda aparecieron ya en 1884 en triciclos. ^{[ 48 ]} Star Cycles introdujo un freno de banda en 1902 en sus bicicletas con ruedas libres . ^{[ 49 ]}

Un freno de banda de llanta , como el implementado en la bicicleta Yankee por Royce Husted en la década de 1990, consiste en un cable de acero inoxidable, envuelto en una funda de kevlar , que se desliza en un canal en forma de U en el lateral de la llanta. Al apretar la palanca de freno, el cable se tensa contra el canal para producir fricción de frenado. ^{[ 50 ]} Un resorte de retorno afloja el cable cuando se suelta la palanca de freno, no se requiere ajuste y el freno se vuelve más potente cuando está mojado. Husted dijo que su inspiración fue el freno de banda utilizado en maquinaria industrial. ^{[ 51 ]} La bicicleta Yankee solo incluía un freno trasero, pero este cumplía con los estándares de la Comisión de Seguridad de Productos de Consumo de EE. UU .

El principal mecanismo de accionamiento mecánico moderno utiliza palancas de freno acopladas a cables Bowden para mover los brazos de freno, presionando así las pastillas contra la superficie de frenado. Los mecanismos de cable suelen ser menos costosos, pero pueden requerir cierto mantenimiento debido a las zonas expuestas del cable. Existen otros mecanismos de accionamiento mecánico: véanse los frenos de contrapedal para los mecanismos de accionamiento por pedaleo hacia atrás y los frenos accionados por varilla para un mecanismo que incorpora varillas metálicas. Los primeros frenos Spoon se accionaban mediante un cable que se tiraba girando el extremo del manillar. ^{[ 52 ]}

Los frenos hidráulicos también utilizan palancas de freno para impulsar el fluido a través de una manguera y mover los pistones de la pinza, presionando así las pastillas contra la superficie de frenado. Si bien existen frenos de llanta hidráulicos, hoy en día el mecanismo de accionamiento hidráulico se asocia principalmente con los frenos de disco. Actualmente se utilizan dos tipos de líquido de frenos: aceite mineral y líquido DOT. El aceite mineral es generalmente inerte, mientras que el DOT es corrosivo para la pintura del cuadro, pero tiene un punto de ebullición más alto. El uso del líquido incorrecto puede provocar que las juntas se hinchen o se corroan. Un mecanismo hidráulico es cerrado y, por lo tanto, es menos probable que presente problemas relacionados con la contaminación en las áreas expuestas. Los frenos hidráulicos rara vez fallan, pero la falla suele ser total. Los sistemas hidráulicos requieren equipo especializado para su reparación.

Algunos diseños más antiguos, como los frenos AMP y Mountain Cycles, utilizan un cable desde la maneta hasta la pinza, con un cilindro maestro integrado en el pistón. Algunas bicicletas tándem Santana utilizaban un cable desde la maneta hasta un cilindro maestro montado cerca del tubo de dirección, con una línea hidráulica hasta la pinza de la rueda trasera. Estos diseños híbridos permiten aprovechar la fuerza de un sistema hidráulico a la vez que posibilitan el uso de manetas de freno de cable, pero pueden ser más pesados ​​y la suciedad puede acumularse en el cable estándar.

Un antiguo kit de freno de tambor Sachs ("Hydro Pull") permite convertir un freno de tambor de bicicleta Sachs convencional en un sistema hidráulico. Se añade un pistón fuera del tambor en lugar de la abrazadera Bowden. Esta solución se suele ver en bicicletas de carga Long John modificadas, lo que permite un frenado de la rueda delantera con palanca de baja fricción. Tras la interrupción de la producción de este kit por parte de Sachs, a veces se recurre a una solución similar soldando un pistón Magura a la palanca del cilindro del tambor. La soldadura era necesaria porque el funcionamiento del Magura es inverso al del kit Sachs.

Las manetas de freno suelen estar montadas en el manillar, al alcance de la mano del ciclista. Pueden ser independientes del mecanismo de cambio o estar integradas en él. La maneta de freno transmite la fuerza aplicada por el ciclista mediante un mecanismo mecánico o hidráulico.

Las bicicletas con manillares de caída pueden tener más de una palanca de freno para cada freno para facilitar el frenado desde múltiples posiciones de las manos. Las palancas que permiten al ciclista accionar los frenos desde la parte superior del manillar, introducidas en los años 70, se denominaban palancas de extensión, palancas de seguridad ^{[ 54 ]} o, debido a su reputación de no poder accionar todo el recorrido del freno, palancas suicidas . Las modernas palancas de freno montadas en la parte superior se consideran más seguras y se denominan palancas de freno de interrupción debido a su mecanismo de acción que "interrumpe" el recorrido del cable desde la palanca principal y acciona el freno empujando la funda del cable hacia abajo en lugar de tirar del cable. ^{[ 55 ]} Este tipo de palanca también se conoce como "palanca de cross" debido a su popularidad en el ciclocross .

La ventaja mecánica de la maneta de freno debe coincidir con la del freno al que está conectada para que el ciclista tenga suficiente palanca y recorrido para accionar el freno. El uso de frenos y manetas incompatibles podría resultar en una ventaja mecánica excesiva y, por lo tanto, en un recorrido insuficiente para accionar correctamente el freno (frenos V-brake con manetas convencionales), o en una ventaja mecánica insuficiente, lo que requeriría una fuerza muy fuerte para frenar con eficacia (manetas de freno V-brake con otros tipos de freno).

Las palancas de freno mecánicas (de cable) vienen en dos variedades según la longitud del cable de freno que se tira para una cantidad determinada de movimiento de la palanca: ^{[ 56 ]}

• Las palancas de tiro estándar funcionan con la mayoría de los diseños de frenos, incluidos los frenos de pinza, los frenos cantilever tradicionales y los frenos de disco de accionamiento mecánico con la marca "Road".
• Las palancas de tiro largo funcionan con frenos cantilever de "tiro directo", como los "V-Brakes" de Shimano, ^{[ 57 ]} y frenos de disco de accionamiento mecánico de la marca "Mountain".

Existen adaptadores que permiten el uso de un tipo de palanca con un tipo de freno de llanta que, de otro modo, sería incompatible. ^{[ 58 ]} Algunas palancas de freno tienen un apalancamiento ajustable que puede adaptarse a ambos tipos de freno. Otras varían su ventaja mecánica a medida que la palanca se mueve, moviendo la pastilla rápidamente al principio y luego proporcionando mayor apalancamiento una vez que entra en contacto con la superficie de frenado. ^{[ 59 ]} Las palancas de freno hidráulicas mueven un pistón en un depósito de fluido. La ventaja mecánica de la palanca depende del diseño del sistema de freno.