Szosa i tarcze

(05.08.2013)

Jeżeli nie żyjecie pod kamieniem, lub, alternatywnie, preferujecie na rowerze jeździć, zamiast brandzlować się najnowszymi koncepcjami producentów sprzętu, to prawdopodobnie umknął Wam nowy pomysł nieformalnego konglomeratu działów marketingu producentów sprzętu rowerowego, czyli...

( ta daaaa )

...hamulce tarczowe w rowerze szosowym.

No dobra. Na dobrą sprawę fakt, że tarcze w końcu pojawią się na szosie był znany co najmniej od 5 lat. Tzn od czasu kiedy okazało się, że rower szosowy doszedł do postaci tak stabilnej, że żadna ilość karbą-tytą nie powoduje, iż u klientów zaczynają żwawiej płynąć soki skłaniające do zakupu nowego sprzętu.

Ok. Sarkazm jest odrobinę przesadzony.

Nie da się jednak ukryć, że rynek rowerowy, tak jak i zresztą chyba każdy rynek dóbr "konsumenckich" jest napędzany delikatną równowagą pomiędzy żądzą producenta do sprzedaży nam jak największej ilości dóbr wszelakich, najlepiej po mocno zawyżonych cenach, oraz żądzą klienta do zasypywania nonsensu własnej egzystencji poprzez kupowanie nowych błyszczących przedmiotów które dają kilka sekund satysfakcji, zanim zostaną zapomniane i cykl się powtórzy.

Oczywiście szemrane machinacje producentów, obiecujące, że teraz to już na pewno będzie super, są mocno nie na rękę jeżeli bardziej zależy nam nieskrępowanej jeździe niż na nowych gadżetach w rowerze.

No bo w końcu, byłem całkowicie zadowolony z 6 rzędów, a oni mi tutaj sprzedają 11 czy inną obsceniczną liczbę.

Ale ja nie o tym.

Skoro już jednak żyjemy w rzeczywistości w jakiej żyjemy, to należałoby się może przyjrzeć bliżej tej "nowości". Gdyż jakby na to nie spojrzeć, szosowe tarczówki raczej zostaną z nami na dłużej.

Zacznijmy od podstawowego faktu.

Hamulce szczękowe są stosowane w rowerach szosowych od dziesiątków lat. Dzisiejsze dwuosiowe hamulce szosowe są dojrzałą i sprawdzoną technologią. Szosowcy podczas zjazdów osiągają prędkości rzędu 100km/h i poczciwe szczęki hamują z takich prędkości bez większych problemów.

Hamulce takie jednak mają dwie istotne wady.

• po pierwsze, są bardziej wrażliwe na warunki pogodowe, gdyż po prostu woda, badziewie, pył, śnieg i inne takie są bliżej powierzchni hamującej. Jeżeli jednak nie jeździmy w takich warunkach ( a szczerze mówiąc, większość ludzi tego nie robi ) to jest to średnio ważne. Zwłaszcza, że szosowcy, z definicji, jeżdżą po przewidywalnej szosie, a nie w błocie po piasty.
• po drugie, coraz popularniejsze karbonowe obręcze niespecjalnie chcą współpracować z takimi hamulcami. Wiele karbonowych obręczy po prostu nie przepada za byciem ścieranym, więc klocki do obręczy karbonowych są zawsze kompromisem pomiędzy hamowaniem a trwałością obręczy.

Drzewiej, kiedy koła w rowerach były jeszcze robione z litego granitu, wymieniało się trzecią wadę. Hamulce szczękowe w przypadku scentrowania koła, stają się utrapieniem ze względu na ciągłe ocieranie o obręcz. Dzisiaj jednak, kiedy każdy serwisant jest wirtuozem składania kół, nie jest to istotny problem, gdyż koła się po prostu nie krzywią. Zwłaszcza na szosie.

W każdym razie, poza w miarę wąską grupą ludzi jeżdżących na karbonowych obręczach, hamulce tarczowe dostarczą raczej różnicy jakościowej, nie ilościowej, gdyż po prostu współczesne szczęki są adekwatne do typowej jazdy szosowej.

Pytanie zatem brzmi, czym hamulce tarczowe różnią się od szczękowych?

Hamulec tarczowy, w swej kanonicznej postaci, jest efektem ewolucji systemu hamowania dowolnego pojazdu polegający na tym, iż hamulec stał się autonomicznym podzespołem. We wcześniejszych rozwiązaniach hamulec był synergicznie związany z kołem. Główną zaletą takiej separacji jest przede wszystkim większa kontrola nad warunkami pracy systemu hamowania. Tzn, hamulec będący systemem autonomicznym nie musi być projektowany pod kątem współpracy z innymi elementami zespołu kołowego pojazdu.

Przykład tej ewolucji widać praktycznie w każdym pojeździe kołowym. Np w samochodach popularne dawniej były hamulce bębnowe, których praca była kompromisem pomiędzy wielkością koła a potrzebami chłodzenia samego bębna. Bębny praktycznie wyginęły w nowoczesnych konstrukcjach.

Podobnie np w technice kolejowej, tradycyjne hamulce z klockami trącymi o powierzchnię toczną są coraz bardziej wypierane, zwłaszcza w taborze dużych prędkości, przez hamulce tarczowe.

Powód takiego rozwoju jest prosty. Autonomiczny względem reszty podzespołów hamulec pozwala na dużo swobodniejsze dobranie jego parametrów ( czyli mocy, maksymalnej siły hamowania, przełożenia etc ) względem normalnego cyklu pracy. Robi się to poprzez dobór materiału klocków, rozmiaru tarcz, materiału tarcz, warunków chłodzenia etc.

Przyjrzyjmy się jak to wygląda w rowerze dla hamulca szczękowego.

Ze względu na fakt, iż obręcz podczas pracy odgina się na boki o ok 1-2mm, klocki hamulcowe muszą zostać poprowadzone ok 2-3mm od obręczy aby uniknąć ocierania klocków o obręcz. To ogranicza maksymalne przełożenie hamulca, a więc także maksymalną siłę ścisku.

Ze względu na fakt, że obręcz ISO 622mm posiada, cóż, ok 622mm średnicy, toteż geometria powierzchni hamującej jest stałą. To zawęża zakres użytecznej siły hamowania.

Ze względu na typowe materiały z których wykonane są obręcze, stosowanie przesadnie agresywnych klocków nie jest wskazane. Obręcze zwykle są wykonane z miękkiego aluminium lub kruchego karbonu, więc zbyt agresywne klocki po prostu zbyt szybko zużyją, lub wręcz zniszczą obręcz.

Ze względu na tarcie klocków o obręcz, boczne ścianki są ścierane, aż do momentu w którym obręcz trzeba wymienić. Co pociąga za sobą w najlepszym przypadku przeplecenie koła, w najgorszym, potrzebę kupna nowych kół.

Efekt końcowy zaś jest taki, że prawidłowo wyregulowany rower z hamulcami szczękowymi charakteryzuje się tym, że:

• siła hamowania jest w szerokim zakresie niezależna od typu roweru
• hamulec przedni jest zwykle dużo słabszy niż mógłby być
• hamulec tylni zaś jest zwykle dużo silniejszy niż dyktowała by potrzeba

Wszystkie te cechy wynikają z konstrukcji typowego hamulca szosowego, jedno, czy dwuosiowego. Po prostu zakres parametrów które są pod kontrolą jest na tyle wąski, że wszystkie konstrukcje na rynku będą zbieżne do w miarę stałego ostatecznego obrazu sprawy.

Jak to zatem wygląda w przypadku hamulców tarczowych?

Ze względu na praktycznie stałą pozycję względem zacisku klocki są prowadzone bardzo blisko tarczy, pozwalając na zmaksymalizowanie przełożenia.

Rozmiar tarczy hamulcowej można dobierać w zasadzie dowolnie. Na rynku istnieją rozmiary od 140 mm aż do 230mm. Standardowe rozmiary to 140, 160, 180 i 203mm. To pozwala na sterowanie siłą hamowania poprzez zmianę tarczy.

Materiał tarczy i klocków jest dobierany tak, aby zoptymalizować hamowanie, a nie po to, aby oszczędzać obręcz. Tarcza staje się, de facto, materiałem eksploatacyjnym, który łatwo i tanio można wymienić.

Obręcz nie uczestniczy w hamowaniu, więc jej okres eksploatacji jest dramatycznie dłuższy.

No więc jak widać, hamulce tarczowe są lepsze, koniec tematu.

Ooky.

Tak naprawdę sprawa jest nieco bardziej skomplikowana.

O ile hamulec jako autonomiczny podsystem ma oczywiste zalety, jest pewien haczyk. Hamulec ( jak i każdy inny podsystem w rowerze ) jako system synergiczny z innym posiada pewne cechy które niekoniecznie można zignorować.

Po pierwsze system autonomiczny wymaga swoich autonomicznych mocowań i przystosowania konstrukcji roweru do sposobu w który tenże autonomiczny system z rowerem współpracuje.

Albo na ludzki język. Hamulec tarczowy wymaga odpowiednich mocowań w ramie i przelotek na przewody. Do tego, ze względu na inne miejsce przyłożenia siły hamującej rower, konstrukcja widelca i ramy musi zostać zmodyfikowana aby sobie z takim obciążeniem poradzić.

Jaki jest tego efekt końcowy?

Ano taki, że, czy nam się to podoba czy nie, hamulec tarczowy zawsze będzie cięższy niż synergicznie z rowerem zintegrowany hamulec szczękowy. W rowerach MTB po zgoła 15 latach ewolucji najlżejsze hamulce tarczowe wciąż są cięższe niż najlżejsze fałbrejki. Podobnie będzie to wyglądać na szosie.

Drugą istotną sprawą jest fakt, że hamulce tarczowe średnio lubią się z klasycznymi hakami kół. Po pierwsze, koło w klasyczny hak nigdy nie dopasowuje się w taki sam sposób przy zakładaniu, zaś hamulce tarczowe są bardzo wrażliwe na pozycję koła. Jeżeli więc wsadzimy koło 0.05* krzywiej niż ostatnio, to tarcza będzie czasami ocierać o klocki. Groźne to może nie jest, ale denerwuje.

Groźnym jednak jest fakt, że przedni hamulec tarczowy jest tradycyjnie mocowany w miejscu w którym siła hamowania stara się wyciągnąć koło z haka. Wymaga to odpowiedniego projektu widelca i odrobiny dyscypliny w pilnowaniu stanu technicznego roweru.

Tak na marginesie. Hamulce tarczowe i klasyczne haki implikują trudniejsze zmiany koła, gdyż trzeba precyzyjnie utrafić tarczą ( a więc i kołem ) w 2mm szparę w zacisku, co w warunkach wyścigowych może być odrobinę... utrudnione.

Oczywiście, problemy przestaną mieć znaczenie przy zastosowaniu przelotowych osi, ale adopcja tychże w rowerach szosowych jest raczej powolna. Możemy się jednak założyć, że rozpowszechnienie się tarczówek przyśpieszy tę nieuchronną zmianę. Oczywiście w wersji 100x10mm na przód i 140x11mm na tył, ponieważ standardy są w przemyśle rowerowym traktowane jak małolata pod wpływem substancji rozweselających.

Skoro zaś o tym mowa.

Mechaniczne hamulce tarczowe mają dość ponurą ( i moim zdaniem, niezasłużoną ) opinię. Dlatego producenci będą dążyć do implementacji hamulców hydraulicznych. Co poniekąd ma sens, gdyż rozwój hamulców mechanicznych skończył się na kill'em'all, znaczy się, na Avidzie BB7, podczas gdy hamulce hydrauliczne rozwijają się nieprzerwanie od 15 lat. Każdy z głównych producentów posiada spory know-how na ten temat.

Istnieje tutaj jednak istotny haczyk. A nawet kilka.

W rowerach górskich klamkomanetki są w miarę efemerycznym towarem, występującym głównie w rowerach popularnych ( przynajmniej w momencie pisania tego tekstu, kiedy to eksperyment Shimano pod tytułem Dual Control już przeminął ). Sprawa wygląda zgoła inaczej na szosie, gdzie klamkomanetki są de-facto standardem.

To niesie za sobą istotny technologiczny problem, mianowicie upchnięcie tłoczka hamulca tarczowego w i tak zagraconej manetce będzie co najmniej trudne. Zaś na pewno spowoduje, że już sporego kalibru manetki staną się jeszcze większe. Widać to zresztą po pierwszych zdjęciach takowych.

Druga sprawa jest nieco bardziej denerwująca. Klamkomanetki szosowe są drogie. W porównaniu do MTB zestaw podstawowych manetek szosowych kupi średniowysokie manetki MTB. Wsadzenie do manetek hydraulicznego tłoka przy okazji podniesie znacznie cenę samych łap. Co więcej, praktycznie przymocuje również do hamulców jednego producenta, gdyż kompatybilność pomiędzy różnymi markami hamulców jest czysto iluzoryczna. Nawet w MTB hybrydy hydrauliki różnych producentów praktycznie się nie zdarzają.

Oczywiście, dla producenta sprzętu jest to marzenie. Dla konsumenta, już niekoniecznie. Zwłaszcza, jeżeli rzeczony konsument preferuje rower składać z części, a nie kupować gotowy.

Ostatnią sprawą o której warto wspomnieć jest kwestia temperatury. Jest dość oczywiste, że przez swoją naturę hamulec szczękowy działa w niższej temperaturze niż tarczowy. Obręcz posiada dużo lepsze warunki chłodzenia niż tarcza, jest wykonana zwykle z termicznie bardziej przewodnych materiałów. Z drugiej strony gumowe, czy tam korkowe, klocki hamulcowe w szczękowym hamulcu mają sensowną temperaturę pracy rzędu, strzelam, 50-60 stopni. Jednak w ekstremalnych warunkach, typu alpejskie zjazdy, obręcz może rozgrzać się do naprawdę wysokich temperatur. To zaś może, doprowadzić do wybuchu dętki lub odklejenia się szytki i w efekcie dość traumatycznego zakończenia jazdy.

Z drugiej strony w pełni metaliczne klocki tarczówek na stalowej tarczy mogą rozgrzać się i do 200-300 stopni i nie robi to na nich większego wrażenia. Jednakże nawet najlepsze hamulce można dogrzać do sytuacji gdzie nagle hamulec przestanie działać. Konkretny moment kiedy to się może wydarzyć jest zależny od wielu czynników, ale jak już kilka osób się przekonało, zdarza się.

W obu przypadkach jednak jest to błąd operatora, najczęściej związany z jazdą na ciągle zaciśniętym hamulcu, lub nieodpowiednim doborze systemu hamulcowego. W przypadku hamulców tarczowych najczęściej będzie to głupie stosowanie innych niż w pełni metaliczne klocków na mikrej wielkości tarczach. Pewno w nadziei na urwanie kilku gramów.

Tutaj zresztą okazuje się inny problem stricte szosowy. Mianowicie, na szosie walczy się z gramami, zwłaszcza podczas jazdy górskiej. Zaś górska jazda implikuje duże, a więc i relatywnie ciężkie, tarcze. W innym przypadku szosowe hamulce będą miały bardzo trudne warunki pracy. To prawdopodobnie zresztą jest powód dla którego hamulce tarczowe Sram RED są dostępne tylko z tarczami 160mm, zaś Shimano Ultegra tylko z radiatorami i tarczami IceTech z wbudowanymi radiatorami.

Reasumując. Hamulce tarczowe posiadają swoje, nie dające się zaprzeczyć, zalety. Jako autonomiczny podsystem oferują szereg cech których synergiczne hamulce szczękowe nie posiadają, i posiąść nie mogą. Jednak ciągną za sobą koszty które, przynajmniej dla części rowerzystów, są nie do zaakceptowania. Choćby z tej prozaicznej przyczyny, że przy podjeździe na Alpe d'Huez 200 gramów dodatkowej wagi oznacza różnicę rzędu 2-3 minut na mecie.

Oczywiście, dla pro-peletonu nie ma to znaczenia, gdyż istnieje tam sztywny limit 6.8kg dla masy roweru, więc z tarczami czy bez, da się to zrobić. Co więcej, dzięki możliwości agresywniejszej jazdy, żyjący z jeżdżenia mogą wręcz tarcze polubić.

Dla reszty z nas? Cóż, Ci którzy są entuzjastami tarcz ( tak jak i ja ) mają je od dawna. Ci którzy preferują klasyczną formę i tak tarcz nie kupią. Reszta zaś powinna uważać, aby nie zostać mimowolnym testerem. Tarcze na szosie dostały błogosławieństwo producentów sprzętu stosunkowo niedawno, więc i na rynku aktualnie jest walka o supremację i konsument może zostać złapany w ogień krzyżowy "standardów" i "ulepszeń" który może skończyć się tak jak dzisiejsze "standardy" rozmiarów główki ramy czy suportu.