Porozmawiajmy o sterach
Przysiągłem sobie, że nie będę tylko o napędzie pisać. Chociaż znalazłem ostatnio na aliekspresach kasetę...
STOP.
Dzisiaj będę mówić, szczerze i bez ogródek, o sterach. Czyli łożyskach na których kręci się widelec wraz z kierownicą. Rola może niezbyt szlachetna, ale, biorąc od uwagę multum rozwiązań tego jak tenże widelec zamocować. Możemy podejrzewać, że coś jest na rzeczy. Zatem:
1. Stery, z grubsza
Rysunek poniżej przedstawia przekrój przez typowe stery typu "Ahead", albo, jak rzeką Anglosasi – "threadless". Tutaj stery na łożyskach "maszynowych". Nie wszystkie elementy występują zawsze gdyż czasem niektóre pełnią podwójną funkcję.
Dolna część sterów składa się z trzech elementów:
- nabijana ( lub nakładana ) na rurę sterową tzw "bieżnia", formalnie zaś pierścień osadczy dolny. Jej celem jest - uchwycenie rury sterowej centrycznie względem dolnego łożyska.
- po bieżni ( lub na bieżni, o czym za chwilę ) - porusza się łożysko.
- na to łożysko nałożona jest dolna miska sterowa, którą to wbijamy przemocą w główkę ramy
W klasycznych sterach na łożyskach kulkowych wewnętrzna bieżnia łożyska jest zintegrowana z pierścieniem osadczym, zaś miska zintegrowana jest z zewnętrzną bieżnią samego łożyska.
Górna część sterów składa się zwykle z czterech elementów elementów:
- najpierw mamy górną miskę sterową, wbitą w ramę z przemocą tożsamą dolnej
- w tej misce siedzi sobie łożysko
- na łożysku jest nałożony jest centrujący, stożkowy pierścień
- pierścień zaś jest dociskany przez górny dekiel sterów.
W klasycznych sterach na łożyskach kulkowych miska jest zintegrowana z zewnętrzną bieżnią łożyska, ale pierścień centrujący występuje tak czy inaczej. Jest to niezbędny element sterów ahead i do niedawna był objęty patentem.
Nad deklem mamy następnie opcjonalnie: podkładki podnoszące mostek oraz tenże. W systemie "Ahead" następnie jest trzymający wszystko w kupie kapsel trzymany przez śrubę i tzw gwiazdkę.
2. Ale ossochosi?
Rower w swej idei jest raczej pojazdem. Rzeczone służą do jeżdżenia "gdzieś" i aby to uskutecznić trzeba pojazdem sterować. Na rowerze sterujemy oczywiście za pomocą kierownicy skręcając kołem przednim. Zestaw łożysk na których cały wihajster z przednim kołem się kręci nazywamy sterami.
Tadaa!
Stery muszą się cechować kilkoma cechami, z których najważniejszą jest możliwość utrzymania widelca w główce ramy. Jest to o tyle istotne, iż węzeł konstrukcyjny w którym kręci się dolne łożysko sterów jest najbardziej obciążonym punktem roweru. Zwłaszcza w rowerach górskich, z aktualnie modnymi wysokimi widelcami o dużym skoku ( z dużym kołem ). Coraz bardziej płaskie kąty natarcia główki ramy też sprawy nie ułatwiają.
Co więcej – stery mocno eksponują statyczną obciążalność łożysk, gdyż pracują wahliwie, obracając się o stosunkowo mały kąt.
Zwłaszcza w przypadku zabaw w skakanie z dwóch metrów na płaskie.
Ostatnim elementem tej układanki jest, iż cała kolumna kierownicza, bez względu na stosowane rozwiązanie, powinna pozwalać na regulację wysokości kierownicy, gdyż ludzie przychodzą w różnych rozmiarach.
3. Gwint i Ahead
Tak jak i każde inne, tak i łożyska potrzeba poddać naprężeniu wstępnemu. No i oczywiście generalnie zaleca się, aby łożyska trzymały się w kupie, bez luzów. Osiągnięcie tego szczytnego celu realizowane jest w sterach dwojako.
W sterach klasycznych, takich jakie mieliśmy w rowerach z czasów PRL, oraz jakie teraz trafiają się jeszcze w rowerach z marketów, rura sterowa widelca była nagwintowana, i na tejże nakręcane były dwie nakrętki ( z których jedna była również górną bieżnią górnego łożyska ) których zakontrowanie utrzymuje stery w ryzach. I było dobrze, ale:
- w podlejszej wersji, nakrętki miały tendencję do rozkręcania się z czasem, przez co stery dostawały luzów i ostatecznie ulegały rozbiciu
- nakrętki kontrujące raczej ciężko było zrobić z aluminium, czy innego karbonium, przez co stery były dość ciężkie
- aby działać stery klasyczne wymagają gwintowanej rury sterowej, co osłabia konstrukcję tejże i w praktyce uniemożliwia korzystanie z rur z czegoś innego niż stal.
Ze względu na te ograniczenia, oraz ze względu na regularnie zaplanowaną rewolucję, stery klasyczne w praktyce zostały w 100% wyparte przez stery bez-gwintowe, w polskiej nomenklaturze zwane sterami "ahead" zaś w anglosaskiej zwane "threadless". W tej konstrukcji wszystko w kupie trzyma obejma której pozycję na sterówce utrzymuje tarcie. Jej rolę zwykle spełnia mostek, ale niekoniecznie musi tak być.
Naprężenie wstępne w sterach ahead zapewnia osobny mechanizm, który po ustaleniu pozycji i dociągnięciu śrub obejmy, można zdjąć. Przynajmniej formalnie.
Praktyczną różnicą pomiędzy obydwoma systemami jest sposób regulacji wysokości mostka i kierownicy. Stery klasyczne w 99.9% przypadków będą sparowane z klasycznym, blokowanym klinem, mostkiem wpuszczanym w rurę sterową. W sterach ahead obejmą blokującą stery w ich pozycji jest sam mostek, przez co wysokość tegoż mostka reguluje się za pomocą podkładek pomiędzy mostek a górną bieżnię.
W sterach klasycznych regulacja wysokości kierownicy jest trywialna, i możliwa w dowolnym momencie. W sterach ahead sprawa jest dużo bardziej skomplikowana. Co więcej, zakres regulacji w sterach ahead ogranicza się do długości sterówki wystającej ponad górną bieżnię sterów – w seryjnych rowerach często jest to 1-2cm. W sterach klasycznych zwykle mamy 5-10 cm zakresu.
Dlaczego zatem stery ahead są teraz dominującymi? Ponieważ stery klasyczne, a zwłaszcza towarzyszący im blokowany klinem mostek, jest słabym punktem całej kolumny kierowniczej. Z tego powodu standard ahead przyjął się praktycznie od razu w MTB, podczas gdy na szosie klasyczny mostek utrzymał się dłużej.
Po lewej: mostek Ahead Accent, po prawej mostek klasyczny z Aliexpress.
Praktycznym wnioskiem z tego wszystkiego jest fakt, że stery Ahead są lepsze. Montuje się je szybciej i reguluje jedną śrubką. Kłopotliwa regulacja wysokości kierownicy jest problemem raz, aż do znalezienia tej jedynej słusznej pozycji. W razie 'W' zawsze można zmienić mostek. Potem o sterach można zapomnieć aż do momentu serwisu łożysk. Stery ahead nie mają tendencji do samoistnej autodestrukcji. Co więcej, w porównaniu do klasycznych sterów, wszystkie elementy w 'ehedach' są większe, nawet dla tej samej średnicy sterówki, przez co sam węzeł jest sztywniejszy.
Z tego też powodu, poza rowerami robionymi dla marketów, sterów klasycznych raczej już nie zobaczymy.
4. Kulki i maszyny.
Zanim zacznę się powtarzać, sugeruję zapoznać się z tym artykułem: Łożyska a sprawa rowerowa .
Dodać do tego można tyle, że w sterach rodzaj łożyska nie ma specjalnego znaczenia. Stery z klasycznymi, latającymi luzem kulkami, mają co najwyżej taką zaletę, że możemy wywalić koszyk i napchać kulek do oporu, aby uzyskać łożysko o większej nośności statycznej. Istotne dla będących na budżecie rowerzystów grawitacyjnych. Dolne łożysko sterów dostaje w tyłek dość mocno, więc taki kosztujący 2zł tuning wydłuża jego żywotność.
Łożyska w sterach są również dość kuriozalnym miejscem, gdzie są one typowo rowerowe – mianowicie są to łożyska osadzane stożkowo, zwykle z fazowaniem dwóch przeciwległych krawędzi pod kątem 45*. Czasem wewnętrzna krawędź jest sfazowana pod kątem 36*. Ze względu na to w niższych półkach cenowych wykształcił się cały ekosystem sterów na "klasycznych" kulkach które udają stery z łożyskami maszynowymi. W tych doppelgangerach mamy klasyczne miski z toczącymi się po nich kulkami, ale także pochodzące z "maszynowych" sterów pierścienie osadcze do, cóż, osadzania sterów na rurze sterowej. Wszystko w kupie trzyma zaś kolekcja blaszek lub pierścieni.
5. Zewnętrzne, półzintegrowane, zintegrowane
Łożysko jakoś w ramę wsadzić trzeba. Klasycznym rozwiązaniem tego problemu są wtłaczane w główkę ramy miski. Pochodzi to rozwiązanie z czasów kiedy główka była po prostu rurą co najwyżej stoczoną do pewnej standardowej średnicy zaś stery były jedynie w formie klasycznej. Z czasem jednak możliwości technologiczne producentów ram wzrosły oraz upowszechniły się stery z łożyskami maszynowymi.
Wtedy ktoś zauważył, że łożyska maszynowe przychodzą ze swoimi własnymi miskami, przez co dodatkowa miseczka osadzana w ramie w której montuje się łożysko jest, w sumie, zbędna. W ten sposób powstały stery zintegrowane – gdzie gniazdo do osadzenia łożyska jest wykonane bezpośrednio w główce ramy. Różnicę widać tutaj:
Stery accenta – od lewej: klasyczne zewnętrzne miski, stery półzintegrowane i zintegrowane. Owszem – stery zintegrowane to półzintegrowane bez misek.
Główne zalety sterów zintegrowanych to praktyczne wyeliminowanie potrzeby osadzania misek przemocą w ramie. Łożyska wchodzą do środka bez problemu, centrują się równie trywialnie dzięki fazowaniu krawędzi i wszystko działa bezobsługowo. Jedyną wadą takich sterów jest, w praktyce, ograniczenie do zera możliwości kombinowania ze sterami nietypowymi. O których niżej. Stery zintegrowane mają też do siebie aspekt estetyczny – nie widać misek, przez co rower wygląda mniej ... jak rower z widocznymi miskami, i to jest en-vogue.
No dobra, można też łatwiej robić rowery aerodynamiczne z karbonium.
Stery zintegrowane, ze względu na konieczność stosowania łożysk maszynowych oraz dodatkowych procesów technologicznych raczej będzie odstręczać od integracji w niższych półkach cenowych. Dlatego, aby ukryć stery przed wzrokiem, powstały stery pół-zintegrowane. W praktyce są to stery z klasycznymi miskami, ale o obniżonym, chowającym łożyska w główce profilu. Przez swoją naturę stery tego typu wymagają główki ramy o większej średnicy, co idealnie łączy się z najpopularniejszym materiałem budowy ram, czyli aluminium. Stery półzintegrowane są aktualnie ( stan: lata 2003-2019 ) faktycznym standardem w dowolnej mutacji.
6. Montaż Misek
Montaż sterów zintegrowanych jest trywialny – wsadzamy łożyska w ramę i gotowe.
W przypadku sterów z miskami... jest już trudniej, gdyż takowe wymagają precyzyjnej aplikacji przemocy gdyż miski są montowane na wcisk. Do ich osadzenia potrzeba prasy do sterów o takiej jak ta:
Tyle, że podejrzewam, że gros domowych mechaników raczej tego narzędzia nie posiada, chociaż najtańsze które znalazłem ( pierwszego marca 2019 ) kosztowało niespełna 100zł. Najdroższe, Kriszno – Quetzalcoatlu najdroższy, nie stać cię, nędzarzu.
I tutaj uwaga...
A to dlatego, że prasa do misek zapewnia, że miski będą osadzane prosto. Metoda młotkowa zaś zapewnia, że miski będą nabijane krzywo, co zbędnie obciąża ramę. Pal licho jeżeli jest to jakiś nonejmowy Tajwan, czy inny dartmór, ale zowalizowanie czy pęknięcie sobie ramy za gruby hajs może boleć. Zwłaszcza jeżeli jest to rama karbą, gdzie takie uszkodzenia nie są widoczne od razu. Prasę do misek można sobie sprokurować z kawałka gwintowanego pręta oraz kilkunastu podkładek o odpowiedniej średnicy. Koszt: wycieczka do Castoramy/LerłaMerlę/Jakieś inne czego nie mam w okolicy i 20zł w materiałach.
Jeżeli zaś jesteś brutalem który PO PROSTU MUSI młotkiem, to nabić miskę można. Gumowym młoteczkiem lekkimi stuknięciami, pilnując aby miska wchodziła równo w ramę.
7. Montaż bieżni na widelcu
Osobną sprawą jest montaż bieżni na koronie widelca, gdyż w zależności od opcji, jest to coś pomiędzy trywialnym nałożeniem tejże a drogą przez mękę.
W najprostszym przypadku. Jeżeli mamy do czynienia ze sterami z łożyskami maszynowymi, lub czymś co je udaje, to element osadzany na widelcu to po prostu sfazowany pierścień na którym zostanie osadzone łożysko. Fabrycznie w wielu sterach ten dolny pierścień jest już przecięty, zaś w tych gdzie tak się nie stało... można go przeciąć samodzielnie. Potem sprawa jest już trywialna.
Problem zaczyna się, jeżeli chcemy osadzić bieżnię klasyczną, czyli taką po której jeżdżą kulki. W tym przypadku musimy siłą tę bieżnię na widelec nasadzić.
Po pierwsze – zapomnijcie zatem o takich sterach na karbonowych sterówkach. Mówię dla porządku.
Po drugie – kanonicznie do tego celu trzeba podejść jedną z trzech metod:
- za pomocą długiej rury o średnicy większej niż sterówka delikatnie nabić bieżnię na widelec
- albo poprzez podgrzanie bieżni za pomocą opalarki i mieć nadzieję, że rozszerzy się na tyle, aby weszła bez problemu
- za pomocą kawałka twardej deski nabijać gumowym/plastikowym młotkiem tak aby bieżnia wchodziła równo.
Najbardziej eleganckie jest podgrzanie bieżni, ale nie zawsze się sprawdza. Ogólnie jest to problematyczne.
8. Eksploatacja.
Stery są całkowicie bezproblemowe w eksploatacji. Do momentu kiedy dolne łożysko się nie zapaskudzi, kiedy to zaczynają trzeszczeć. Wtedy wymagany jest serwis, który ogranicza się do:
- w przypadku łożysk maszynowych – do jego wymiany.
- w przypadku łożysk kulkowych - do wyczyszczenia, posprawdzania, czy nie ma wżerów na bieżniach oraz przesmarowania. Jeżeli są wżery, to wymienia się miskę.
- w każdym przypadku, do kręcenia jak idiota mostkiem przez dwa tygodnie obracając kierownicę o 0.0002* aby znaleźć idealny azymut kierownicy.
Istotnym podczas eksploatacji sterów jest zapewnienie im odpowiedniego naprężenia wstępnego. Stery za luźne to myszkujący widelec i nieuchronne spotkanie z rozwalonymi miskami oraz rozbitą i/lub zowalizowaną główką ramy. Za ciasno, a zarżniemy łożyska w trybie natychmiastowym, zaś w ramach z zintegrowanymi sterami, możemy uszkodzić główkę.
Zasada jest taka, że stery dokręcamy tak, aby nie odczuwać żadnego luzu, ale kierownica wciąż obracała się gładko i bez oporu.
Najprostszym testem tego faktu jest zaciągnąć przedni hamulec i spróbować "jechać". Jedyne co powinno być odczuwalne do gięcie się widelca. Przy czym metoda ta jest stosunkowo denerwująca jeżeli korzystamy z hamulca tarczowego, gdyż w 99% tarczówek daje się odczuć luźne mocowanie klocków i łatwo się pomylić. Warto wtedy paluszek przyłożyć w szparę pomiędzy widelcem a ramą. Wtedy można wyczuć luz.
9. Sprawa łożyska dolnego.
Jak już pisałem wcześniej, węzeł konstrukcyjny w którym kręci się dolne łożysko jest najbardziej newralgicznym punktem w rowerze – i to bez względu na rodzaj.
Po pierwsze, dolnego łożyska wystaje dźwignia o długości ze 70 i więcej cm, która to jest ciągnięta za swój koniec z dużą siłą pod różne kąty. Ta dźwignia nazywa się widelecem z przednim kołem a jej długość do odcinek z łożyska do gleby.
Z tego faktu nie można pozwolić sobie na luz na dolnym łożysku, gdyż ta potężna dźwignia działa wtedy jak walenie młotkiem w łożysko i główkę ramy. Jest wtedy kwestią czasu najpierw uszkodzenie łożysk, potem bieżni a potem, ostatecznie, ramy.
Po drugie, przednie koło narzuca na dolną miskę niekończący się strumień brudu i syfu, który to robi łożysku z bieżni jesień średniowiecza. Łożysko się nie obraca, a jedynie porusza wahliwie, więc nie ma szansy na oczyszczenie się, więc nawet najwyższej klasy łożyska po obfitym sezonie, zwłaszcza na rowerze terenowym, będą zapaskudzone o pokryte plamami badziewia. Często też wypłukany zeń zostanie cały smar.
W skrócie. Spieszcie się kochać dolne łożysko. Tak szybko odchodzi w akompaniamencie metalicznych stęków. Których źródła szukając, warto tam zajrzeć najsampierw.
10. Standard SHIS
Światek producentów rowerów zawsze zapewnia nam nieskończoną liczbę standardów i "standardów" do wyboru. I takoż jest w przypadku sterów. Na szczęście kapitalizm walczy dzielnie z problemami które sam stwarza i aby uporządkować ten bajzel powstał standard SHIS. To skrót od odkrywczego: Standardized Headset Identification System.
Istotą standardu jest zauważenie, ze dolna i górna miska sterów mogą się zmieniać niezależnie od siebie i mając do wyboru kilka średnic sterówek, w tym stożkowych, kilka rodzajów osadzenia tworzymy piekło na ziemi dla producentów sterów.
Standard SHIS, w skrócie:
Górna miska jest opisywana za pomocą sekwencji:
XXYY/ZZ
gdzie:
- XX – rodzaj sterów, do wyboru EC (zewnętrzne), ZS (półzintegrowane), IS (zintegrowane ).
- YY – formalna średnica osadzenia miski bądź łożyska w mm ( np 44, 56 )
- ZZ – średnica rury sterowej np 28.6 dla standardowej sterówki 1 1/8"
Przykładowo: IS42/28.6 to górna miska sterów zintegrowanych osadzonych na średnicy 42mm gdzie sterówka ma 28.6mm, czyli typowe stery zintegrowane na rurę 1 1/8"
Dolna miska sterów opisywana jest za pomocą sekwencji:
XXYY/ZZ
- XX – rodzaj sterów, do wyboru EC (zewnętrzne), ZS (półzintegrowane), IS (zintegrowane ).
- YY – formalna średnica osadzenia miski bądź łożyska w mm ( np 44, 56 )
- ZZ – średnica osadzenia bieżni na koronie widelca. Np 30mm dla rury 1.5"
Przykładowo: EC49/30 to miska sterowa zewnętrzna, osadzana w ramie na średnicy 49" z bieżnią 30mm. W skrócie – typowa miska sterów 1.5"
Dochodzą do tego jeszcze dodatkowe oznaczenia w zależności od gwintowania, lub i nie, rury sterowej. Po pełną specyfikację zapraszam tutaj:
https://www.parktool.com/blog/repair-help/standardized-headset-identification-system
Pełne oznaczenie SHIS jest troszkę nadmiarowe, gdyż w 99% przypadków będziemy mieli do czynienia z jednym z dwóch rodzajów sterówki. Dlatego w handlu najczęściej spotkamy się ze skróconą wersję, która wygląda tak:
XXYY/ZZQQ
Gdzie:
XX – rodzaj osadzenia górnej miski, jak wyżej ( EC, ZS, IS )
YY – średnica osadzenia górnej miski, np 44, 56 itd.
/
ZZ – rodzaj osadzenia dolnej miski, jak wyżej ( EC, ZS, IS )
QQ – średnica osadzenia dolnej miski, np 44, 49 itd.
Na ten przykład: ZS44/ZS56 to oznaczenie półzintegrowanych sterów pasujących do główki stożkowej ( tzw: taper ). Możemy też w 99% przypadków założyć, że będą to stery pod sterówkę "tapirowaną".
11. Stery Nietypowe
W kolarstwie góralsko-pozadrogowym istotną rolę pełni kąt główki ramy oraz długość, czy tam wysięg ( "reach" ). W niektórych przypadkach da się te parametry zmieniać. I to bez spawania tudzież laminowania ramy. Wystarczy, że posiadamy ramę z dostatecznie dużą główką ramy. W praktyce – EC44 i szerszą.
Stery zmieniające wysięg ( "reach" ) przesuwają oś obrotu widelca o kilka milimetrów do przodu – zależnie od rodzaju główki ramy – od 5 do 7mm.
Stery do regulacji wysięgu firmy Superstar Components
Niby niedużo, ale w kwestii geometrii roweru te milimetry mają znaczenie dla ogólnego odbioru roweru.
Drugim rodzajem, dużo bardziej odczuwalnym, są stery zmieniające kąt główki. Stery takie pozwalają na złagodzenie, bądź wyostrzenie, kąta główki o wartości z przedziału -2 do 2 stopnia. Stery takie działają na zasadzie skośnego, mimośrodowego osadzenia sterówki.
Istnieją dwie wersje sterów kątowych – bardziej szlachetna, ale czasem problematyczna, gdzie łożyska są osadzone na łożyskach kulowych – takie jak Cane Creek Angle Set.
Stery regulujące kąt główki Cane Creek.
Główną zaletą tych sterów jest niezależność od wysokości główki ramy. Faktyczna zmiana kąta zależy oczywiście od wysokości tej główki – im dłuższa, tym mniejsza zmiana.
Drugą wersją takich sterów jest wersja gdzie gniazda łożysk są na stałe wyfrezowane pod konkretnym kątem. Takie stery są przeznaczone do główek o konkretnej wysokości, lub częściej, konkretnego, wąskiego, zakresu wysokości.
Stery regulujące kąt główki Superstar Components
Ich niewątpliwą zaletą jest cena niższa często o ponad połowę od poprzedniczek. Wada jest oczywista – nie można ich przekładać z ramy do ramy, chyba, że obie mają główki o tej samej wysokości.
12. Na zakończenie...
Podsumowując. Stery to taka rzecz, która generalnie jest bezproblemowa, mimo iż napisałem JEZUS MARIA 20 KB TEKSTU na ten temat. Rzadko jest z nimi problem, zaś podczas wymiany głównie warto się przejmować tym, czy pasują do ramy. Z całego tego, godnego doktoratu, przewodu warto wynieść tyle, że dolne łożysko dostaje w tyłek okrutnie i warto do niego raz na jakiś czas zajrzeć. W tym zaś pomoże chociażby znajomość standardu SHIS. Poza tym, stery to jedne z tych elementów, które są w miarę bezobsługowe. W mutacji "ahead" nawet najtańsze modele na kulkach działają latami bezproblemowo. O czym może świadczyć moja rosnąca notorycznie kupka misek, łożysk i podkładek. Która to z jakiejś przyczyny nigdy nie chce się złożyć w kompletne stery do ramy którą właśnie uzbrajam...
13. Źródła
Zdjęcia pobrano z:
