Granica sensu

(03.06.2015)

No to rewolucja 1xX zakończona.

Sram wprowadził napęd 1xX do szosy, ostatecznie poddając się na froncie prób stworzenia przedniej przerzutki która rzeczywiście działa. Cała rewolucja zajęła dwa lata i była możliwa tylko dlatego, że ktoś kiedyś doszedł do wniosku, że czemuż by nie wywalić tej całej maszynerii na korbach i uzyskać pożądany zakres przełożeń z mamuciej kasety – tak 11-40.

Oczywiście, piszę o sobie i eksperymencie z roku 2008:

Tak, to jest 8 rzędowa kaseta 11-40 ( chociaż tak naprawdę 11-39... ).

Okazuje się, że nie ja jedyny wpadłem na ten pomysł. Ba, wrogowie moi pewno będą szli w zaparte ( tfu ich mać ) i powiedzą, że SRAM nad napędem XX1 pracował już wcześniej.

Jakkolwiek by nie było. Istotnym jest, że możemy ejakulować do nieprzytomności nad zębatkami N/W, ale są one jedynie zwieńczeniem koncepcji. Centralnym punktem napędu XX1, a także i całej popularności jednorzędowych napędów, jest kaseta o rozstawie 10-42T. Oczywiście, płynie z tego fakt, że napęd ma 420% zakresu. Jest to wciąż mniej niż np ponad 500% zakresu dwurzędowego napędu czy nawet 600% trójrzędowego. Jednakoż, szerokość zakresu to jedno, a jego wykorzystanie to drugie. Dla dużej części rowerzystów 420%, czy nawet mniej, to akceptowalnie dużo i są gotowi ponieść ewentualne koszta mniejszego zakresu.

Pytanie zatem – ile to jest "wystarczająco dużo"? Albo raczej praktycznie – ile procent zakresu możemy wycisnąć z kasety zanim trafimy na "granicę sensu", czyli na twarde ograniczenie rozmiaru koronek w kasecie którego przekroczenie otworzy nas na serię problemów z którymi nie warto walczyć.

Kaseta, a więc i zakres, może rosnąć w dwóch kierunkach, oczywiście. Biegi wysokie uzyskujemy stosując coraz mniejsze zębatki. Biegi niskie uzyskamy stosując zębatki coraz większe.

Najmniejszą zębatką jaką można zamontować na tradycyjnym bębenku jest 11T. I to już prawie poniżej granicy sensu. Wynika to z dwóch rzeczy.

Po pierwsze, prędkość zużycia, po drugie, zjawisko drgań strunowych.

Prędkość zużycia zębatki zależy od liczby pracujących zębów, ilość cykli pracy ( czyli obrotów koła na minutę ) oraz naprężenia łańcucha. W skrócie – do pewnej granicy w typowej kasecie pracuje ok 7-10 zębów. Poniżej tej granicy liczba ta spada, aż do ledwie czterech ząbków na zębatce 11T. Co więcej, małe zębatki są używane podczas szybkiej jazdy, przez co ilość cykli pracy ( aczkolwiek, pod niższym naprężeniem łańcucha ) jest w nich większa.

W praktyce możemy sobie wyobrazić, że kasetowa zębatka 11T zużywa się te kilka razy szybciej niż 22T, zakładając ten sam czas użytku. Zależność ta posiada jednak przykrą złożoność – zębatki 9T nikną w oczach, podobnież jak 10T.

Drugą stroną medalu jest naprężenie łańcucha. Tutaj zależność jest prosta – im mniejsza zębatka napędowa ( czyli na korbie ), tym większe naprężenie łańcucha.

Jeżeli chcemy zachować sensowne przełożenie – np 3:1 to 30T:10T ( korba/kaseta ) będzie pracować z wyższym naprężeniem łańcucha niż 45T:15T. Konkretnie, z 50% wyższym. Czyli 50% mniej ząbków będzie pracować z 50% większym naprężeniem. Ergo Cała przekładnia będzie się zużywać 100% szybciej ( uwaga: uproszczenie mające na celu ilustrację związku pomiędzy rozmiarem zębatek a zużyciem ).

Albo po ludzku – robiąc modele teoretyczne wychodziło mi, że przekładnia łańcuchowa 27:9 będzie się zużywać czterokrotnie szybciej niż 33:11 przy tym samym cyklu pracy.

Już z tego możemy coś podejrzewać...

Drgania strunowe to moja próba nazwania po polskiemu terminu "Chordal Action", lub jak preferuje SRAM w swoich materiałach promocyjnych "Polygon Effect". Jeżeli znacie polski termin, to chętnie poprawię. Zjawisko to jest związane bezpośrednio z faktem, iż napęd łańcuchowy jest, cóż łańcuchowy, tzn że zębatki są tak naprawdę wielobokami i łańcuch jest rytmiczne podnoszony przez ich wierzchołki.

Objawy tego zjawiska są dwa ( ok, właściwie to trzy ). Pierwszym jest drganie łańcucha podczas pracy. Drugim jest "kwadratowe" odczucie napędu na korbach. Trzecim zaś jest tyrkoczący dźwięk słyszalny na większości filmów porno-napędowych.

Istotną cechą tego zjawiska, że jest silnie związane z wielkością zębatek w napędzie. Im mniejsze zębatki, tym zjawisko jest wyraźniejsze. Trzeba je wziąć pod uwagę podczas np. dobierania długości i naprężenia łańcucha do wszelakich ostrokółek czy rowerów "do stritu", z piastami z driverem 9T.

Samo zjawisko zaś zmniejsza pewność zazębienia łańcucha oraz obniża komfort jazdy.

Już z tego pobieżnego spojrzenia na problem możemy określić, że zębatek mniejszych niż ~10T raczej nie powinniśmy się spodziewać. Z czysto inżynierskiego punktu widzenia, zębatki poniżej 13T są już pozbawione sensu, i jedyne co ratuje rowerowy napęd jest fakt, że korzystamy z nich sporadycznie.

Przynajmniej w klasycznym napędzie. W wielu rowerach z napędem 1xX koronką napędową jest 28 czy nawet mniej, przez co, siłą rzeczy, korzysta się także z małych koronek kasety.

W każdym razie, droga do poszerzenia zakresu kasety jest od tej strony zamknięta. Bo owszem, kilku butikowych producentów może wyprodukować kasety z 9 zębnym driverem, ale koszta eksploatacji takiego napędu będą astronomiczne a komfort użytku taki sobie.

Jak sprawa zatem wygląda od drugiej strony?

Głównym problemem w zwiększaniu zakresu kasety od strony dużych zębatek przedstawia matematyka. Jak wiemy, w miarę sensowną różnicą wielkości sąsiadujących zębatek w kasecie to ok 15%. W MTB jest to często określane jako "jeden bieg".

Jaki rozmiar miałaby zębatka większa o "jeden bieg" od 42T?

43T + 15% ~ 48T.

Taki rozmiar przedstawia sobą duże problemy z czysto mechanicznego punktu widzenia. Problemami tymi, takimi jak skos kasety, geometria wózka czy pantografu przerzutki da się pewno zarządzać, ale stworzy to bardzo specyficzny napęd i niestety już nie tak elegancki w pracy.

Hipotetyczna kaseta 10-48, mimo posiadania ogromnego zakresu, posiada również ogromną rozpiętość. To spowoduje, potrzebę posiadania stosunkowo długiego wózka przerzutki.

Długi wózek takiej przerzutki obsługujący mamucią kasetę stworzy nowy problem. Problem ten nazywa się "zwis".

W skrócie. Pozycja wózka przerzutki w XX1 na biegu zębatce 10T jest mniej więcej taka jak w tradycyjnym napędzie na 22-11, czyli praktycznie pozioma.

W pozycji tej przerzutka posiada najmniejszą możliwość napięcia łańcucha. Wynika to z:

kąta pod którym łańcuch będzie ciągnąć wózek

długości łańcucha "do wybrania", w przypadku kasety 10-42 będzie to ekwiwalent ok 20cm łańcucha.

minimalnego naciągu sprężyny wózka

Pozycja ta jest w efekcie odpowiednikiem "mała-mała" z napędu 2x10, czyli przełożenia które jest "verboten" w użytku. Problem w tym, że w napędzie 1x10 jest to przełożenie ( i przełożenia jemu pokrewne ) stosowane notorycznie.

Zwykle podczas jazdy szybko.

I w dół.

Z koronką N/W.

Bez napinacza, bo czysta linia.

Sprawę ratują tutaj tak naprawdę trzy ( i pół ) rzeczy.

• sprzęgło w przerzutce – zawsze stabilizuje trochę łańcuch
• zawieszenie – sag siłą rzeczy napina trochę przerzutkę
• amatorka ;) - mimo wszystko większość rowerzystów nie dokręca na zjazdach :)
• (pół) – na szosie nie trzęsie :)

Jednakże, kiedy zbliżamy się do kasety 10-48, czy pokrewnych zaczynamy odbijać się od problemów.

Po pierwsze – mamy już prawie 25cm łańcucha do wybrania

Po drugie – długi wózek staje się jeszcze dłuższy

Oczywiście, możemy próbować to kompensować sprzęgłem przerzutki, ale na drodze stoją nam dwa czynniki – po pierwsze, coraz mocniejsze sprzęgła i sprężyny tylnej przerzutki oznaczają coraz większą siłę którą należy cisnąć manetkę aby zmienić bieg. Już teraz, w przeciętnym do bólu napędzie 2x10 wrzucenie na duże koronki kasety wymaga sporego wysiłku ( ale nie chcieliście Rapid Rise, to macie efekty ). Po drugie – niektóre rodzaje zawieszeń są dość wrażliwe na rosnącą siłę sprzęgła. Efektywnie sprzęgło dodaje odrobinę tłumienia wolnej kompresji i upośledza to niektóre ramy. Silniejsze sprzęgło oznacza automatycznie silniejszy jego ujemny wpływ na zawieszenie.

Aby tego było mało. Istnieje jeszcze jeden problem.

Jedną z zalet napędu XX1, w jego pełnej chwale, jest waga. Konkretnie zaś jej relatywny brak. Kaseta XX1 waży ok 250g. Wagę taką jednak osiągnięto dzięki innowacyjnej technologii X-Dome. Czyli dzięki wyskrobaniu większości kasety ze stali i dzięki stosowaniu największej koronki z aluminium. Przyznaję, kaseta XX1 to dzieło sztuki.

Problem w tym, że dopóki nie dorobimy się nanotechnologii lub przynajmniej możliwości druku 3D w stali, to ten sposób produkcji kasety jest zbyt drogi do masowej produkcji. Kasety dla plebsu ( tzn dla nas ) ważą już okolice 400g ( np Xg1150 to ok 395g, nowe XT to prawie 450g ). To prawie 50% więcej za jedną koronkę. Możemy sobie wyobrazić, że kaseta z poziomu Deore będzie ważyć te pół kilo.

I co najważniejsze hipotetyczna kaseta 10-48 będzie nosić podobne "premium" wagowe względem 10-42. Czyli kaseta XTR ważąca 400g? Pół kilogramowe XT? Na 12 rzędach? W takim przypadku waga mechanizmów tylnej piasty zrównałaby się z wagą niektórych piast wielobiegowych bez żadnych zalet tychże.

Taka waga napędu anuluje wszelakie korzyści wagowe 1xX nad 2xX, a wciąż nie zapewniając zakresu porównywalnego z klasycznym 36/22 + 11-34.

Jaki z tego wniosek?

O ile mózg mój wąski nie zostaje okłamany przez jego własne chciejstwo, nie wydaje mi się abyśmy mieli zobaczyć kasety ( i napędy 1xX ) o zakresie większym niż circa 10T do circa 42T. Korzyści z kaset znacząco większych zbyt szybko przekroczą koszta ich stosowania, wciąż ograniczając zakres użytecznych przełożeń. Możemy oczywiście liczyć na butikowych producentów ( typu OneUp ) oferujących ciut większy zakres, ale nie liczyłbym na ofensywę dowolnego dużego producenta.

Zwłaszcza, że możemy liczyć na lidera przedniego przerzucania, czyli Shimano. Przerzutki przednie side-swing nie wymagają żadnego przygotowania ramy – byle było ISCG. XTR Di2 oferuje już teraz 3x11 z automatycznym, sekwencyjnym przerzucaniem jedną manetką.

No i zawsze możemy liczyć na 7 letni cykl odkrywania starego przez rynek rowerowy. Rok 2018 będzie powrotem do napędów 2x7 ;)