Jeśli chodzi o wybór przełożeń, czy ma to znaczenie, czy wybierzesz duży pierścień/dużą zębatkę, czy małą/małą?
W dzisiejszych 11-biegowych grupach łatwo jest założyć, że masz możliwość wyboru 22 różnych biegów, aby ułatwić sobie podróż pod górę i w dół dolin. W rzeczywistości, jeśli masz standardową konfigurację tarcz 53/39 z przodu i kasetę 11-25 z tyłu, to dwa z przełożeń są identyczne (53/19, 39/14, oba dają przełożenie 2,79:1) i 14 biegów nakłada się na siebie, co oznacza, że w rzeczywistości jest tylko osiem z 22 biegów, które nie mają opcji prawie zduplikowanej, gdy przerzucisz się na drugą tarczę.
Więc dla biegów, które się nakładają, chcieliśmy wiedzieć, czy pedałowanie z dużego pierścienia na dużą zębatkę (powiedzmy 53-19) jest tym samym, co z małego na mały (39-14) czy, mając wybór, czy lepiej zbłądzić w jednym kierunku? I czy rzeczywiście byłbyś w stanie to zauważyć z siodła? Rowerzysta konsultował się z ekspertami.
Zwiększenie
Stuart Burgess jest profesorem projektowania technicznego na Uniwersytecie w Bristolu i jednym z czołowych autorytetów w dziedzinie napędów łańcuchowych w Wielkiej Brytanii. „Opublikowałem artykuły, które pokazują, że może być korzyść z wyższej wydajności przy większych zębatkach, ale różnice w wydajności są tak małe, że rowerzysta nie może tego poczuć” – mówi. „Jeśli rowerzysta wyczuje różnicę [pomiędzy dużą i małą zębatką w tym samym przełożeniu], zwykle coś jest nie tak, na przykład łańcuch jest zbyt luźny lub zbyt napięty.”
Scott McLaughlin, globalny dyrektor ds. rozwoju układów napędowych SRAM, mówi, że napięcie łańcucha również ma znaczenie. „Jazda na większej tarczy i zębatce skutkuje niższym napięciem łańcucha niż na mniejszej tarczy i zębatce przy identycznym przełożeniu i identycznym obciążeniu pedału” – mówi. „Niższe napięcie łańcucha może sprawić, że rower będzie sztywniejszy i bardziej wrażliwy na dane naciśnięcie pedału, a także powinna nastąpić bardzo niewielka poprawa wydajności.
„Wrażenie dodatkowej responsywności wynika z mniejszego naprężenia łańcucha, co skutkuje mniejszym ugięciem ramy, ponieważ łańcuch jest znacznie przesunięty w stosunku do linii środkowej ramy” – dodaje. „Ponownie daje to „poczucie” lub poczucie reakcji na pedały, ale w rzeczywistości nie zapewnia żadnego wzrostu wydajności (lub tylko wzrost wydajności, który jest znikomo mały).”
Wydaje się zatem, że konsensus jest taki, że tak naprawdę nie czujesz różnicy między dużym-dużym a małym-dużym, ale jest niewielka poprawa wydajności. Będąc rowerzystami, oczywiście chcieliśmy poznać skalę tej korzyści i dlaczego tak się dzieje.
Profesor Burgess przytacza badania przeprowadzone na systemie przerzutek rowerowych w warunkach laboratoryjnych przy użyciu wału wejściowego z tarczą 52-zębową połączonego z wałem wyjściowym z różnymi rozmiarami kół zębatych, od 12 do 21-zębów.
Wyniki badania są wymowne. Przy prędkości korby 60 obr./min i mocy wejściowej 100 W kombinacja kół zębatych 52/11 miała sprawność 91.1%, 52/15 dał 92,3%, a liczba ta wzrosła do 93,8% dla kombinacji 52/21, wyraźnie wskazując, że większa liczba zębów rzeczywiście prowadzi do zwiększonej wydajności w praktyce. (Wydajność 98,6% została odnotowana w oddzielnych eksperymentach, ale dotyczyło to dwóch kół zębatych bez łańcucha przechodzącego przez mechanizm przerzutki tylnej.)
Więc jeśli większe zębatki są nieco bardziej wydajne, pozostaje pytanie: dlaczego?
Wielokąt, ale nie zapomniany
Racine Su jest dyrektorem ds. badań i rozwoju sieci KMC. „Łańcuchy poruszają się płynniej na większych zębatkach niż na mniejszych ze względu na efekt wielokąta, co oznacza mniejsze wibracje łańcucha lub ruchy pionowe podczas sprzęgania łańcucha i zębatki” – mówi. „W przypadku większych kół zębatych zmniejsza to straty w przenoszeniu mocy. Innymi słowy, zapewnia wyższą wydajność łańcucha”.
„Efekt wielokąta”, o którym mówi, odnosi się do koncepcji, zgodnie z którą każda zębatka może być postrzegana jako wielokąt z taką samą liczbą boków, jak ma zęby. Narożniki (zwane też wierzchołkami) wielokąta leżą pośrodku szczelin między zębami – tam, gdzie znajdują się środki sworzni ogniwa łańcucha. Kiedy każde ogniwo łańcucha sprzęga się z obracającym się kołem zębatym, podnosi się, gdy róg wielokąta osiąga najwyższy punkt, a następnie opada ponownie, gdy wielokąt nadal się obraca. W efekcie oznacza to, że promień koła zębatego zmienia się, powodując, że cały łańcuch unosi się i opada w miarę sprzęgania się każdego ogniwa. Powoduje to utratę energii i nieefektywność, a co najważniejsze, straty są większe na mniejszych zębatkach, ponieważ narożniki wielokątów o mniejszej liczbie boków są ostrzejsze.
Przegub łańcucha (jak bardzo każde ogniwo wygina się, gdy owija się wokół koła łańcuchowego) również zwiększa straty wynikające z tarcia, a to również zwiększa się wraz ze zmniejszaniem się rozmiaru koła łańcuchowego. Tak więc na tym etapie wygląda to całkiem wyraźnie – biorąc pod uwagę wybór, bieganie na większych zębatkach jest nieznacznie bardziej wydajne.
Ale to nie koniec. Być może wbrew intuicji testy laboratoryjne wykazały również, że sprawność przenoszenia mocy roweru wzrasta proporcjonalnie wraz ze wzrostem napięcia w łańcuchu. Innymi słowy, im mocniej naciskasz na pedały, tym wydajniej moc jest przenoszona z przednich na tylne zębatki. Su mówi: „Większe napięcie łańcucha spowoduje większe straty tarcia. Ale zmniejsza straty energii między łączami podczas transmisji mocy. Podsumowując, wyższe napięcie łańcucha poprawia wydajność” – mówi.
Biorąc pod uwagę, że Scott McLaughlin z SRAM powiedział nam wcześniej, że przeniesienie takiego samego obciążenia na pedały przy użyciu mniejszych zębatek zwiększy napięcie łańcucha, wybór między dużymi a małymi zębatkami będzie mniej cięty i wysuszony.
Cięcie do sedna
Najwyraźniej nadszedł czas, aby szybko wyjechać z laboratorium i uzyskać widok z drogi, gdzie to naprawdę ma znaczenie.
Michael Hutchinson, trzykrotny mistrz kraju w jeździe na czas i pisarz techniczny o kolarstwie, mówi: „Jeżdżenie na większych zębatkach jest nieco bardziej wydajne, chociaż nie wiem, czy dla większości ludzi jest to różnica zatrzymuje serce. Gdyby różnica była tak uderzająca, wszyscy jeździlibyśmy z tarczami 95-zębowymi z przodu i 35-zębnymi z tyłu”.
McLaughlin zgadza się, że w praktyce rozmiar kół zębatych nie jest krytyczny, jeśli chodzi o wydajność. „W grę wchodzi o wiele więcej czynników. Na przykład ekstremalne krzyżowanie łańcuchów zmniejszy wydajność i zwiększy zużycie”.
I to wydaje się być przesłaniem. Praca na dużych zębatkach nieznacznie zwiększy wydajność i zmniejszy zużycie łańcucha, ponieważ obciążenia są rozłożone na większą długość łańcucha, ale wszelkie małe przyrosty zostaną z nawiązką zniwelowane przez nieefektywność i zwiększone zużycie spowodowane przez źle utrzymany lub ekstremalny łańcuch linie.
To powiedziawszy, wszystkie rzeczy są równe, myśl na dużą skalę.
