Przerzutka rowerowa - Bicycle gearing

Przerzutka rowerowa jest aspektem układu napędowego roweru, który określa związek między kadencją , szybkością, z jaką rowerzysta pedałuje, a szybkością, z jaką obraca się koło napędowe .

W niektórych rowerach jest tylko jeden bieg i dlatego przełożenie jest stałe , ale większość nowoczesnych rowerów ma wiele biegów, a tym samym wiele przełożeń. Mechanizm zmiany przełożeń umożliwia wybór odpowiedniego przełożenia w zależności od wydajności lub komfortu w panujących warunkach: na przykład wygodnie jest używać wysokiego biegu podczas zjazdów ze wzniesienia, średniego biegu na płaskiej drodze i niskiego, gdy jazda na rowerze pod górę. Różne przełożenia i zakresy przełożeń są odpowiednie dla różnych osób i stylów jazdy na rowerze.

Nogi rowerzysty optymalnie wytwarzają moc w wąskim zakresie prędkości pedałowania lub kadencji. Uzębienie można zoptymalizować, aby jak najefektywniej wykorzystać ten wąski zakres. Podobnie jak w innych rodzajach przekładni , przełożenie jest ściśle związane z mechaniczną przewagą układu napędowego roweru. W rowerach jednobiegowych i wielobiegowych używających przerzutek przełożenie zależy od stosunku liczby zębów na mechanizmie korbowym do liczby zębów na tylnej zębatce ( zębatka ). W przypadku rowerów wyposażonych w koła zębate w piaście , przełożenie zależy również od wewnętrznych przekładni planetarnych w piaście. W przypadku roweru napędzanego wałem przełożenie zależy od kół zębatych stożkowych zastosowanych na każdym końcu wałka.

Aby rower jechał z tą samą prędkością, używanie niższego biegu (większa przewaga mechaniczna) wymaga od rowerzysty pedałowania z większą kadencją, ale z mniejszą siłą. I odwrotnie, wyższy bieg (mniejsza przewaga mechaniczna) zapewnia wyższą prędkość dla danej kadencji, ale wymaga od rowerzysty wywierania większej siły. Różni rowerzyści mogą mieć różne preferencje dotyczące rytmu i siły pedałowania. Długotrwałe wywieranie zbyt dużej siły na zbyt wysokim biegu przy zbyt niskiej kadencji może zwiększyć ryzyko uszkodzenia kolana; kadencja powyżej 100 rpm staje się mniej efektywna po krótkich seriach, jak podczas sprintu.

Pomiar przełożeń przekładni

Metody

Istnieją co najmniej cztery różne metody pomiaru przełożeń: cale koła zębatego , metry rozwoju (rozwijanie), współczynnik wzmocnienia i podawanie liczby zębów odpowiednio na przednich i tylnych zębatkach. Pierwsze trzy metody powodują, że każde możliwe przełożenie jest reprezentowane przez jedną liczbę, która umożliwia porównanie przełożeń dowolnych rowerów; liczby uzyskane różnymi metodami nie są porównywalne, ale dla każdej metody im większa liczba, tym wyższy bieg. Czwarta metoda wykorzystuje dwie liczby i jest przydatna tylko przy porównywaniu rowerów o tej samej średnicy koła napędowego. W przypadku rowerów szosowych jest to zazwyczaj około 670 mm. Standardowe koło 700c ma średnicę obręczy 622 mm. Ostateczna średnica koła zależy od konkretnej opony, ale będzie wynosić około 622 mm plus dwukrotność szerokości opony.

Pomiar przód/tył uwzględnia tylko rozmiary tarczy i tylnej zębatki. Cale i metry przekładni uwzględniają również rozmiar tylnego koła. Współczynnik wzmocnienia idzie dalej i uwzględnia również długość ramienia korby pedału.

Cale zębate i metry rozwoju są ze sobą ściśle powiązane: aby przeliczyć cale zębate na metry rozwoju, pomnóż przez 0,08 (dokładniej: 0,0798, a dokładniej: 0,0254π).

Poniższe metody obliczeń zakładają, że każde koło zębate w piaście jest w napędzie bezpośrednim. Konieczne jest pomnożenie przez kolejny współczynnik, aby uwzględnić dowolne inne wybrane przełożenie piasty (wiele kalkulatorów przełożeń online ma te współczynniki wbudowane dla różnych popularnych przełożeń piasty).

• Zębatych cali = Średnica z kołem napędowym w calach x (liczba zębów na tarczy przedniej / liczba zębów koła zębatego) z tyłu. Zwykle zaokrąglana do najbliższej liczby całkowitej.
• Metry rozwoju = obwód koła napędowego w metrach × (liczba zębów przedniej tarczy / liczba zębów tylnej zębatki).
• Współczynnik wzmocnienia = ( promień koła napędowego / długość korby pedału) × (liczba zębów przedniej tarczy / liczba zębów tylnej zębatki). Zmierz promień i długość w tych samych jednostkach.

Oba wskaźniki rozwoju i wzmocnienia są zwykle zaokrąglane do jednego miejsca po przecinku.

Cale przełożenia odpowiadają średnicy (w calach) głównego koła staromodnego roweru typu penny-farthing z równoważnym przełożeniem. Metry rozwoju odpowiadają odległości (w metrach) przebytej przez rower na jeden obrót pedałów. Współczynnik wzmocnienia to stosunek odległości pokonanej przez rower do odległości pokonanej przez pedał i jest czystą liczbą, niezależną od jakichkolwiek jednostek miary.

• Pomiar przełożenia przedniego/tylnego wykorzystuje dwie liczby (np. 53/19), gdzie pierwsza to liczba zębów przedniej tarczy, a druga to liczba zębów tylnej zębatki. Bez wykonywania jakiejś arytmetyki nie jest od razu oczywiste, że 53/19 i 39/14 reprezentują faktycznie to samo przełożenie.

Przykłady

Poniższa tabela zawiera porównanie różnych metod pomiaru przełożeń (poszczególne liczby dotyczą rowerów z korbami 170 mm, kołami 700C i oponami 25 mm). Podane są również prędkości dla kilku kadencji w obrotach na minutę. W każdym rzędzie względne wartości dla cali przełożenia, metrów rozwoju, współczynnika wzmocnienia i prędkości są mniej więcej poprawne, podczas gdy wartości przód/tył są najbliższym przybliżeniem, które można wykonać przy użyciu typowych rozmiarów tarczy i zębatki. Należy pamiętać, że rowery przeznaczone do wyścigów mogą mieć najniższy bieg około 45 cali (lub 35, jeśli są wyposażone w kompaktową korbę).

Bieg	przekładniowe cali	Rozwój miernika	zysk stosunek	Przód/ tył	60 obr/min		80 obr/min		100 obr/min		120 obr/min
					mph	km/h	mph	km/h	mph	km/h	mph	km/h
Bardzo wysoko	125	10	9,4	53/11	22,3	36	29,7	47,8	37,1	59,7	44,5	72
Wysoka	100	8	7,5	53/14	18	29	24	38,6	30	48,3	36	57,9
Średni	70	5,6	5.2	53/19 lub 39/14	12,5	20	16,6	26,7	21	33,6	25	40
Niski	40	3.2	3,0	34/23	7,2	11,6	9,6	15,4	11,9	19,2	14,3	23
Bardzo niski	20	1,6	1,5	32/42	3,5	5,6	4,7	7,6	5,9	9,5	7,1	11,4

Rowery jednobiegowe

Single-speed rower to rodzaj roweru z jednym przełożeniem. Rowery te są bez przerzutek, przerzutek w piaście lub innych metod zmiany przełożenia roweru. Rowery jednobiegowe dla dorosłych zazwyczaj mają przełożenie od 55 do 75 cali przełożenia, w zależności od rowerzysty i przewidywanego użytkowania.

Istnieje wiele rodzajów nowoczesnych rowerów jednobiegowych; Rowery BMX , niektóre rowery przeznaczone dla (młodszych) dzieci, rowery typu cruiser , klasyczne rowery dojazdowe , monocykle , rowery przeznaczone do wyścigów torowych , rowery szosowe ze stałym biegiem, rowery górskie ze stałym przełożeniem .

Rower jednobiegowy ze stałym przełożeniem jest najbardziej podstawowym rodzajem roweru. Rower ze stałym przełożeniem nie ma mechanizmu wolnego koła , który umożliwiałby jazdę na wybiegu.

Uwagi ogólne

Przekładnia dostarczana przez producenta w nowym rowerze jest dobrana tak, aby była użyteczna dla większości ludzi. Niektórzy rowerzyści decydują się na precyzyjne dostrojenie przełożenia, aby lepiej pasowało do ich siły, poziomu sprawności i oczekiwanego użytkowania. Kupując w specjalistycznych sklepach rowerowych, zmiana biegów przed dostawą może być mniej kosztowna niż w późniejszym terminie. Nowoczesne tarcze korbowe można wymieniać, podobnie jak zębatki .

Chociaż długie, strome wzniesienia i/lub duże obciążenia mogą wskazywać na potrzebę niższego przełożenia, może to skutkować bardzo niską prędkością. Równoważenie roweru staje się trudniejsze przy niższych prędkościach. Na przykład, dolny bieg w okolicach 16 cali przekładni daje efektywną prędkość około 3 mil/godz. (5 km/godz.) lub mniej, w którym to momencie chodzenie może być szybsze (jeśli pozwalają na to buty rowerowe).

Zazębienie względne

Jeśli chodzi o nogi rowerzysty, przy zmianie biegów względna różnica między dwoma biegami jest ważniejsza niż bezwzględna różnica między biegami. Ta względna zmiana, z niższego biegu na wyższy, jest zwykle wyrażana w procentach i jest niezależna od tego, jaki system jest używany do pomiaru biegów. Jazda na rowerze wydaje się być bardziej komfortowa, jeśli prawie wszystkie zmiany biegów mają mniej więcej taką samą różnicę procentową. Na przykład zmiana z 13-zębnej zębatki na 15-zębową (15,4%) jest bardzo podobna do zmiany z 20-zębnej zębatki na 23-zębową (15%), chociaż ta ostatnia ma większa różnica bezwzględna.

Aby osiągnąć tak spójne względne różnice, bezwzględne przełożenia powinny być w postępie logarytmicznym ; większość gotowych zębatek robi to z małymi bezwzględnymi różnicami między mniejszymi zębatkami i coraz większymi bezwzględnymi różnicami w miarę powiększania się kół zębatych. Ponieważ koła łańcuchowe muszą mieć (stosunkowo małą) pełną liczbę zębów, niemożliwe jest osiągnięcie idealnej progresji; na przykład siedem kół zębatych przerzutki 14-16-18-21-24-28-32 ma średni stopień około 15%, ale rzeczywiste kroki wahają się od 12,5% do 16,7%. Przekładnie planetarne stosowane w piaście mają większy zakres zmiany liczby zębów niż koła zębate przerzutek, więc może być możliwe zbliżenie się do ideału stałych różnic względnych, np. Rohloff Speedhub oferuje 14 biegów ze średnią względną różnicą 13,6% i zmienności indywidualnej około 0,1%.

Rowerzyści wyścigowi często mają przerzutki z niewielką względną różnicą około 7% do 10%; umożliwia to precyzyjną regulację przełożeń w zależności od warunków i utrzymanie stałej prędkości pedałowania. Rowery górskie i rowery hybrydowe często mają przerzutki z umiarkowaną względną różnicą około 15%; pozwala to na znacznie większy zakres przełożeń, zachowując akceptowalny krok między biegami. 3-biegowe koła zębate w piaście mogą mieć względną różnicę od około 33% do 37%; tak duże kroki wymagają bardzo znacznej zmiany prędkości pedałowania i często są nadmierne. Skok 7% odpowiada zmianie o 1 zęby z 14- zębnej na 15-zębową, podczas gdy skok 15% odpowiada 2-zębnej zmianie z 13-zębowej na 15-zębową .

Dla kontrastu, silniki samochodowe dostarczają moc w znacznie większym zakresie prędkości niż nogi rowerzystów, więc względne różnice 30% lub więcej są powszechne w przypadku samochodowych skrzyń biegów.

Użyteczne koła zębate

W rowerze z tylko jednym mechanizmem zmiany biegów (np. tylko piasta tylna lub tylko przerzutka tylna) liczba możliwych przełożeń jest taka sama jak liczba przełożeń użytkowych , która jest również równa liczbie różnych przełożeń .

W rowerze z więcej niż jednym mechanizmem zmiany przełożeń (np. przednia i tylna przerzutka) te trzy liczby mogą być zupełnie różne, w zależności od względnych stopni przełożeń różnych mechanizmów. Liczba biegów w takim rowerze wyposażonym w przerzutki jest często podawana w uproszczony sposób, szczególnie w reklamach, co może wprowadzać w błąd.

Rozważ rower wyposażony w przerzutkę z 3 zębatkami i 8-zębową zębatką:

liczba możliwych przełożeń to 24 (=3×8, tyle zwykle podaje się w reklamach);

liczba możliwych do wykorzystania przełożeń wynosi 22;

liczba różnych przełożeń wynosi zwykle od 16 do 18.

Połączenie 3 tarcz i 8-zębnej zębatki nie daje 24 użytecznych przełożeń. Zamiast tego zapewnia 3 nakładające się zakresy 7, 8 i 7 przełożeń. Zewnętrzne zakresy mają tylko 7 przełożeń, a nie 8, ponieważ ekstremalne kombinacje (największa tarcza z największą tylną zębatką, najmniejsza tarcza z najmniejszą tylną zębatką) skutkują bardzo ukośnym ustawieniem łańcucha, co jest nieefektywne i powoduje nadmierne zużycie łańcucha. Ze względu na nakładanie się, zwykle będą jakieś duplikaty lub prawie duplikaty, więc może być tylko 16 lub 18 różnych przełożeń. Stosowanie tych odrębnych przełożeń w ścisłej kolejności od niskich do wysokich i tak może być niewykonalne ze względu na skomplikowane schematy przełożeń (np. jednoczesne podwójne lub potrójne przełożenie w przerzutce tylnej i jedno przełożenie w przerzutce przedniej). W najgorszym przypadku może być tylko 10 różnych przełożeń, jeśli procentowy skok między tarczami jest taki sam, jak procentowy skok między zębatkami. Jednak w przypadku zduplikowania najpopularniejszego przełożenia możliwe jest wydłużenie żywotności przekładni poprzez zastosowanie różnych wersji tego popularnego przełożenia.

Zakres przekładni

Zakres przełożeń wskazuje różnicę między dolnym a górnym biegiem i zapewnia pewną miarę zakresu warunków (wysoka prędkość w porównaniu ze stromymi wzniesieniami), w których biegi mogą sobie poradzić; nie bez znaczenia jest również siła, doświadczenie i sprawność rowerzysty. Zakres 300% lub 3:1 oznacza, że ​​przy tej samej prędkości pedałowania rowerzysta może jechać 3 razy szybciej na górnym biegu niż na dolnym (przy założeniu wystarczającej siły itp.). I odwrotnie, przy takim samym wysiłku pedałowania rowerzysta może wspiąć się na znacznie bardziej strome wzgórze na niższym biegu niż na najwyższym.

Zachodzące na siebie zakresy z przerzutkami oznaczają, że 24 lub 27-biegowe przerzutki mogą mieć tylko taki sam całkowity zakres przełożeń jak (znacznie droższe) 14-biegowe przerzutki Rohloff . Rowery z wewnętrzną piastą mają zazwyczaj bardziej ograniczony zakres przełożeń niż porównywalne rowery wyposażone w przerzutki i mają mniej przełożeń w tym zakresie.

Przybliżone zakresy przełożeń, które następują, są jedynie wskazówką typowych ustawień przełożeń i będą się nieco różnić w zależności od roweru.

zasięg	przenoszenie	nadające się do użytku koła zębate	wredny krok
180%	3-biegowe koła zębate w piaście	3	34,2%
250%	5-biegowe koła zębate w piaście	5	25,7%
300%	7-biegowe koła zębate w piaście	7	20,1%
307%	8-biegowe koła zębate w piaście	8	17,4%
327%	typowa konfiguracja przerzutki z 1 tarczą (1x10, 11-36)	10	14,1%
327%	zestaw przerzutki z tarczą road 1 (1x11, 11-36)	11	12,6%
380%	Bezstopniowa przekładnia NuVinci	ciągły	Żaden
409%	11-biegowe koła zębate w piaście	11	15,1%
420%	Mountain 1 zestaw przerzutki z tarczą (1x11, 10-42)	11	15,4%
428%	Konfiguracja przerzutki z tarczą szosową 2 (2x10, 50-34 x 11-32)	13	12,9%
441%	Konfiguracja przerzutki z tarczą szosową 3 (3x10, 52/39/30 x 11-28)	15	11,2%
500%	ekstremalna konfiguracja przerzutki z 1 tarczą (1x12, 10-50)	12	15,8%
518%	Mountain 2 przerzutka z tarczą (2x10, 38-24 x 11-36)	14	13,5%
526%	14-biegowa przekładnia piasty Rohloff Speedhub	14	13,6%
630%	Konfiguracja przerzutki Mountain 2x11 (24/36 x 10-42)	14	15,2%
636%	18-biegowa skrzynia biegów suportu	18	11,5%
655%	Mountain 3 przerzutka z zębatką (3x10, 44-33-22 x 11-36)	16	13,3%
698%	Touring 3 tarczowe przerzutki (3x10, 48-34-20 x 11-32)	15	14,9%

Zakresy przełożeń prawie 700% można osiągnąć w konfiguracjach przerzutek, chociaż może to skutkować dość dużymi krokami między biegami lub niewygodnymi zmianami biegów. Jednak dzięki starannemu doborowi tarcz i tylnych zębatek, np. 3 tarcze 48-34-20 i 10-rzędowa kaseta 11-32, można uzyskać niezwykle szeroki zakres przełożeń, które nadal są dobrze rozstawione. Ten rodzaj konfiguracji okazał się przydatny w wielu rowerach, takich jak rowery cargo, rowery turystyczne i tandemy. Jeszcze wyższe zakresy przełożeń można osiągnąć, stosując 2-biegową przekładnię w piaście suportu w połączeniu z odpowiednimi przerzutkami.

Rodzaje mechanizmów zmiany biegów

Istnieją dwa główne typy mechanizmów zmiany biegów, znane jako przerzutki i koła zębate w piaście. Oba systemy mają zalety i wady , a to, co jest preferowane, zależy od konkretnych okoliczności. Istnieje kilka innych stosunkowo nietypowych typów mechanizmów zmiany biegów, o których pokrótce wspomniano pod koniec tego rozdziału. Mechanizmy przerzutek mogą być używane tylko z przekładniami z napędem łańcuchowym, więc rowery z napędem pasowym lub przekładnią z wałem muszą być jednobiegowe lub korzystać z kół zębatych w piaście.

Zewnętrzny (przerzutka)

Zewnętrzne uzębienie jest tak zwane, ponieważ wszystkie zaangażowane koła łańcuchowe są dobrze widoczne. Do mechanizmu korbowego i pedałów może być przymocowanych do 4 tarcz, a zazwyczaj od 5 do 11 zębatek tworzących zębatkę przymocowaną do tylnego koła. Nowoczesne przednie i tylne przerzutki zazwyczaj składają się z ruchomej prowadnicy łańcucha, która jest obsługiwana zdalnie za pomocą linki Bowdena przymocowanej do manetki zamontowanej na dolnej rurze, wsporniku kierownicy lub kierownicy. Manetka może być pojedynczą dźwignią, parą dźwigni lub uchwytem obrotowym ; niektóre manetki mogą być połączone z dźwigniami hamulca w jedną całość. Kiedy rowerzysta operuje manetką podczas pedałowania , zmiana napięcia linki przesuwa prowadnicę łańcucha z boku na bok, „wykolejając” łańcuch na różne zębatki. Tylna przerzutka ma również sprężynowe koła kopiujące, które usuwają luzy łańcucha.

Większość rowerów hybrydowych, turystycznych, górskich i wyścigowych jest wyposażona w przednie i tylne przerzutki. Istnieje kilka przełożeń, które mają prostą ścieżkę łańcucha, ale większość przełożeń będzie miała łańcuch biegnący pod kątem. Zastosowanie dwóch przerzutek zwykle powoduje zdublowanie lub prawie zdublowanie przełożeń, tak że liczba różnych przełożeń wynosi zwykle około dwóch trzecich liczby przełożeń reklamowanych. Bardziej powszechne konfiguracje mają określone nazwy, które zwykle odnoszą się do względnych rozmiarów stopni między przednią tarczą a tylną zębatką.

Przekładnia zwrotnicy

Ten styl jest powszechnie spotykany w rowerach górskich, hybrydowych i turystycznych z trzema tarczami. Względny krok na zębatkach (powiedzmy 25% do 35%) jest zazwyczaj około dwukrotnie większy od względnego kroku na zębatce (powiedzmy 15%), np. zębatki 28-38-48 i zębatki 12-14-16-18-21-24 -28.

Zalety tego rozwiązania to:

• Szeroka gama biegów może być dostępna do jazdy turystycznej i terenowej.
• Rzadko istnieje potrzeba jednoczesnej wymiany zarówno przedniej, jak i tylnej przerzutki, więc generalnie jest to bardziej odpowiednie dla zwykłych lub niedoświadczonych rowerzystów.

Jedną wadą jest to, że nakładające się zakresy przełożeń powodują dublowanie się lub prawie powielanie przełożeń.

Przekładnia wielozakresowa

Ten styl jest powszechnie spotykany w rowerach wyścigowych z dwiema zębatkami. Względny krok na zębatkach (powiedzmy 35%) jest zazwyczaj około trzy lub cztery razy większy od względnego kroku na zębatce (powiedzmy 8% lub 10%), np. zębatki 39-53 i zębatki bliskiego zasięgu 12-13-14-15 -16-17-19-21 lub 12-13-15-17-19-21-23-25. Taki układ zapewnia znacznie większe możliwości regulacji przełożenia w celu utrzymania stałej prędkości pedałowania , ale każdej zmianie tarczy musi towarzyszyć jednoczesna zmiana 3 lub 4 kół zębatych na zębatce, jeśli celem jest przełączenie na następną wyższą lub niższą. przełożenie.

Przekładnia alpejska

Termin ten nie ma ogólnie przyjętego znaczenia. Pierwotnie odnosił się do przekładni, która miała jeden szczególnie niski bieg (do wspinania się na przełęcze alpejskie); ten niski bieg często miał większy niż przeciętny skok do następnego najniższego biegu. W latach 60. handlowcy używali tego terminu w odniesieniu do aktualnych wówczas rowerów 10-biegowych (2 tarcze, 5 zębatek), bez względu na jego pierwotne znaczenie. Najbliższy prąd odpowiadający pierwotnemu znaczeniu można znaleźć w zębatkach Shimano Megarange, gdzie większość kół zębatych ma około 15% względną różnicę, z wyjątkiem największej zębatki, która ma około 30% różnicy; zapewnia to znacznie niższy bieg niż normalnie, kosztem dużego skoku przełożenia.

Przekładnia półstopniowa

Istnieją dwie tarcze, których względna różnica (powiedzmy 10%) wynosi około połowy względnego kroku na zębatce (powiedzmy 20%). Stosowano to w połowie XX wieku, kiedy przednie przerzutki radziły sobie tylko z małym krokiem między zębatkami, a tylne zębatki miały tylko niewielką liczbę zębatek, np. zębatki 44-48 i zębatki 14-17-20-24-28. Efektem jest zapewnienie dwóch przeplatanych zakresów przełożeń bez dublowania. Jednak sekwencyjna zmiana przełożeń wymaga jednoczesnej zmiany przełożeń z przodu iz tyłu przy każdej innej zmianie przełożeń.

Pół kroku plus przekładnia babci

Istnieją trzy tarcze z różnicami półstopniowymi między większymi dwoma i wielozakresowymi różnicami między mniejszymi dwoma, np. tarcze 24-42-46 i zębatka 12-14-16-18-21-24-28-32-36. Ten ogólny układ nadaje się do jazdy turystycznej, gdzie większość zmian przełożeń jest dokonywana za pomocą tylnej przerzutki i okazjonalnie dostrajanie za pomocą dwóch dużych tarcz. Mała tarcza (przekładnia babci) to ratunek do pokonywania stromych wzgórz, ale wymaga pewnego przewidywania, aby skutecznie z niej korzystać.

Wewnętrzny (piasta)

Przekładnia wewnętrzna jest tak nazywana, ponieważ wszystkie zaangażowane koła zębate są ukryte w piaście koła. Koła zębate w piaście pracują przy użyciu wewnętrznych przekładni planetarnych lub planetarnych, które zmieniają prędkość obudowy piasty i koła w stosunku do prędkości koła napędowego. Mają tylko jedną tarczę i jedną tylną zębatkę, prawie zawsze z prostą ścieżką łańcucha między nimi. Koła zębate w piaście są dostępne z prędkością od 2 do 14; waga i cena mają tendencję do wzrostu wraz z liczbą biegów. Wszystkie reklamowane prędkości są dostępne jako różne przełożenia sterowane jedną manetką (z wyjątkiem niektórych wczesnych modeli 5-biegowych, w których zastosowano dwie manetki). Przekładnia w piaście jest często używana w rowerach przeznaczonych do jazdy po mieście i dojazdów do pracy.

Wewnętrzny (dolny wspornik)

Obecne systemy mają biegi wbudowane w korb i suportu . Patenty na takie systemy pojawiły się już w 1890 roku. Schlumpf Mountain Drive i Speed ​​Drive są dostępne od 2001 roku. Niektóre systemy oferują napęd bezpośredni plus jeden z trzech wariantów (redukcja 1:2,5, podwyższenie 1,65:1 i podwyższenie 2,5:1). . Zmiana biegów odbywa się za pomocą stopy, aby dotknąć przycisku wystającego z każdej strony osi suportu . Efektem jest posiadanie roweru z dwiema zębatkami o ogromnej różnicy rozmiarów. Firma Pinion GmbH wprowadziła w 2010 roku 18-biegową skrzynię biegów, oferującą równomiernie rozłożony zakres 636%. Ta skrzynia biegów jest uruchamiana za pomocą tradycyjnej manetki skrętnej i wykorzystuje dwie linki do zmiany biegów. System Pinion doskonale nadaje się do rowerów górskich ze względu na szeroki zakres i niski środek ciężkości odpowiedni dla rowerów z pełnym zawieszeniem, ale nadal jest nieco cięższy niż układ napędowy oparty na przerzutkach.

Połączone wewnętrzne i zewnętrzne

Czasami możliwe jest połączenie koła zębatego w piaście z przerzutką. Istnieje kilka dostępnych na rynku możliwości:

• Jedną standardową opcją dla roweru składanego Brompton jest użycie 3-biegowej przekładni w piaście (około 30% różnicy między przełożeniami) w połączeniu z 2-biegową przerzutką (około 15% różnicy), aby uzyskać 6 różnych przełożeń; jest to przykład przekładni półstopniowej. Niektórzy dostawcy firmy Brompton oferują również 2-biegową tarczę „Mountain Drive”, która zapewnia 12 różnych przełożeń o zakresie przekraczającym 5:1; w tym przypadku zmiana z 6. na 7. bieg polega na jednoczesnej zmianie wszystkich trzech zestawów biegów.
• System SRAM DualDrive wykorzystuje standardową 8- lub 9-biegową zębatkę zamontowaną na trzybiegowej piaście z wewnętrznymi przełożeniami, oferując podobny zakres przełożeń do roweru z zębatką i potrójnymi zębatkami.
• Mniej powszechne jest stosowanie podwójnej lub potrójnej tarczy w połączeniu z piastą z wewnętrznymi przełożeniami, co zwiększa zakres przełożeń bez konieczności montażu wielu koronek na piaście. Wymaga to jednak pewnego rodzaju napinacza łańcucha, co neguje niektóre zalety kół zębatych w piastach.
• W skrajnym przeciwieństwie do roweru jednobiegowego, koła zębate w piaście można łączyć zarówno z przednią, jak i tylną przerzutką, dając bardzo szeroki układ napędowy kosztem wagi i złożoności obsługi - w sumie są trzy zestawy przerzutek. Takie podejście może być odpowiednie dla wózków poziomych, gdzie bardzo niskie biegi mogą być używane bez problemów z równowagą, a pozycja aerodynamiczna pozwala na wyższe biegi niż normalnie.

Inni

Istniały i nadal są różne metody doboru przełożenia:

• Napędy z bezpośrednim napędem retro stosowane w niektórych rowerach z początku XX wieku zostały wskrzeszone przez hobbystów rowerowych. Mają dwa możliwe przełożenia, ale nie mają dźwigni zmiany biegów; operator po prostu pedałuje do przodu na jednym biegu i do tyłu na drugim. Ścieżka łańcucha jest dość skomplikowana, ponieważ skutecznie musi wykonać ósemkę, a także podążać normalną ścieżką łańcucha.
• Piasty typu flip-flop mają dwustronne tylne koło z zębatkami (różnej wielkości) po każdej stronie. Aby zmienić bieg: zatrzymaj się, zdejmij tylne koło, odwróć je, wymień koło, wyreguluj napięcie łańcucha, wznów jazdę. Obecne koła dwustronne mają zazwyczaj po jednej stronie stałe koło zębate, a po drugiej koło zębate wolnobiegowe.

Przed 1937 była to jedyna dozwolona forma zmiany biegów podczas Tour de France. Zawodnicy mogli mieć 2 zębatki po każdej stronie tylnego koła, ale nadal musieli się zatrzymać, aby ręcznie przesunąć łańcuch z jednej zębatki na drugą i wyregulować położenie tylnego koła tak, aby utrzymać prawidłowe napięcie łańcucha.

• Przekładnie bezstopniowe są stosunkowo nowym rozwiązaniem w rowerach (choć nie nowym pomysłem). Mechanizmy takie jak system przekładni NuVinci wykorzystują kulki połączone z dwoma dyskami za pomocą tarcia statycznego - zmiana punktu styku zmienia przełożenie przekładni.
• Automatyczne skrzynie biegów zostały zademonstrowane i wprowadzone do obrotu zarówno dla mechanizmów przerzutek, jak i piasty, często towarzyszy im ostrzeżenie, aby wyłączyć automatyczną zmianę biegów, jeśli stoi się na pedałach. Odniosły one ograniczony sukces rynkowy.
• Przesunięcie punktu połączenia na dźwigni zmienia mechaniczną przewagę układu napędowego w sposób analogiczny do zmiany przełożenia. Przykłady obejmują American Star Bicycle i Stringbike .

Efektywność

Liczby w tej sekcji odnoszą się do sprawności układu napędowego, w tym środków transmisji i dowolnego systemu przekładni. W tym kontekście wydajność dotyczy tego, ile mocy jest dostarczane do koła w porównaniu z tym, ile mocy jest wkładane do pedałów. W przypadku dobrze utrzymanego systemu przesyłowego sprawność wynosi na ogół od 86% do 99%, jak opisano poniżej.

Czynniki poza przełożeniem, które wpływają na osiągi, obejmują opór toczenia i opór powietrza:

• Opór toczenia może się różnić o współczynnik 10 lub więcej w zależności od typu i wymiarów opony oraz ciśnienia w oponie.
• Opór powietrza znacznie wzrasta wraz ze wzrostem prędkości i jest najważniejszym czynnikiem przy prędkościach powyżej 10 do 12 mil (15 do 20 km) na godzinę ( siła oporu wzrasta proporcjonalnie do kwadratu prędkości, a zatem moc wymagana do jej pokonania wzrasta proporcjonalnie do sześcianu prędkości).

Czynniki ludzkie również mogą mieć znaczenie. Rohloff twierdzi, że ogólną wydajność można w niektórych przypadkach poprawić, stosując nieco mniej wydajne przełożenie, gdy prowadzi to do większej wydajności człowieka (w zamianie jedzenia na moc pedałowania), ponieważ stosowana jest bardziej efektywna prędkość pedałowania.

Przegląd

Przegląd encyklopedyczny można znaleźć w rozdziale 9 „Nauki o rowerach”, który obejmuje zarówno teorię, jak i wyniki eksperymentalne. Niektóre szczegóły uzyskane z tych i innych eksperymentów przedstawiono w następnym podrozdziale, z odniesieniami do oryginalnych raportów.

Wykazano, że czynniki, które mają wpływ na sprawność układu napędowego, to rodzaj układu przeniesienia napędu (łańcuch, wał, pasek), rodzaj przekładni (stała, przerzutka, piasta, bezstopniowa), wielkość zastosowanych kół zębatych, wielkość mocy wejściowej, prędkość pedałowania i stopień zardzewienia łańcucha. W przypadku konkretnego systemu przekładni różne przełożenia mają na ogół różne sprawności.

Niektóre eksperymenty wykorzystywały silnik elektryczny do napędzania wału, do którego przymocowane są pedały, podczas gdy inne wykorzystywały średnie liczby rzeczywistych rowerzystów. Nie jest jasne, w jaki sposób stała moc dostarczana przez silnik ma się do mocy cyklicznej dostarczanej przez pedały. Rohloff twierdzi, że stała moc silnika powinna odpowiadać szczytowej mocy pedału, a nie średniej (która stanowi połowę wartości szczytowej).

Dostępnych jest niewiele niezależnych informacji dotyczących wydajności napędów pasowych i bezstopniowych układów przekładni; nawet producenci/dostawcy niechętnie podają jakiekolwiek liczby.

Detale

Mechanizmy typu przerzutek typowego produktu klasy średniej (w rodzaju używanego przez poważnych amatorów) osiągają od 88% do 99% sprawności mechanicznej przy 100 W. W mechanizmach przerzutek najwyższą sprawność osiągają większe koła zębate. Sprawność generalnie spada wraz z mniejszymi zębatkami i tarczami. Wydajność przerzutki jest również zagrożona w przypadku stosowania łańcuchów krzyżowych lub przechodzenia z dużego pierścienia na dużą zębatkę lub z małego pierścienia na małą zębatkę. Takie krzyżowanie łańcucha powoduje również zwiększone zużycie z powodu bocznego ugięcia łańcucha.

Chester Kyle i Frank Berto poinformowali w "Human Power" 52 (lato 2001), że testy na trzech systemach przerzutek (od 4 do 27 biegów) i ośmiu przekładniach w piastach zębatych (od 3 do 14 biegów), wykonane z mocą 80 W, 150 W, Wejścia 200 W, dały następujące wyniki:

Typ skrzyni biegów	Średnia wydajność przy 150 W
Przerzutki	93% - 95%
3-biegowe piasty zębate	92% - 95%
7 i 14-biegowe piasty zębate	89% - 91%

Testowanie wydajności rowerowych systemów przełożeń jest skomplikowane ze względu na wiele czynników – w szczególności wszystkie systemy wydają się być lepsze przy wyższych wartościach mocy. 200 W pozwoli na jazdę typowym rowerem z prędkością 20 mil na godzinę, podczas gdy sportowcy mogą osiągnąć 400 W, kiedy to twierdzi się, że sprawność „zbliża się do 98%”.

Przy bardziej typowym 150 W, koła zębate w piaście są o około 2% mniej wydajne niż system przerzutek, zakładając, że oba systemy są dobrze utrzymane.

Zobacz też

• Cogset
• Koło zębate
• cale przekładni
• Jazda rowerem
• Kolarstwo górskie
• Elektroniczny system zmiany biegów
• Terminologia rowerowa
• Zarys jazdy na rowerze

Bibliografia