Zmiana biegów z przodu.

(20.09.2015)

Jednym z powodów dla których projekt Trybo w ogóle powstał był mój brak zadowolenia z dostępności i rozmiarów zębatek w typowych rowerach enduro. Był to rok 2007.

Problemy były trzy.

Po pierwsze, zmiana biegów na standardowych zębatkach, zwłaszcza w kierunku młynek -> blat zostawiała wiele do życzenia. Potrzeba było kręcić korbami prawie w nieskończoność aby zmienić bieg, napęd chrobotał, a łańcuch dalej zostawał na małej zębatce, lub dla odmiany, wędrował w kierunku losowym, np. spadał z zębatki klinując się o ramię korby.

Ok, troszkę przejaskrawiam. Jednak istotnym jest to, że operowanie przednią przerzutką wymagało odrobiny skupienia. Sam ten fakt, zbierał złą karmę tejże przerzutce.

Drugim problemem był fakt, że nawet dzisiaj koronki korb są zbudowane tak, aby przekładać łancuch wtedy, kiedy jest on najmniej napięty. W efekcie, w patologicznym przypadku, zmiana biegu następuje po połowie obrotu korbą – co zwykle oznacza, że jest to bardzo, bardzo późno.

Po trzecie zaś, szaro / czarne zębatki w seryjnych korbach, często schowane za szaro-czarnym rockringiem były po prostu brzydkie.

W każdym razie.

Aby rozwiązać problem sprawdziłem dwie opcje. Na początku – 1x9 z kasetą 11-39. Co jest tematem na osobny artykuł. Drugim zaś pomysłem było stworzenie nowych, lepszych zębatek korby.

Projekt zaczął się od trójblatu – 36/28/20. Potem koncepcja zmutowała do 34/20, 32/20 aż projekt zakończył się na Trybowym 35/21 i 39/26.

Sprawnie pracujący napęd z przednią przerzutką jest niewolniczo zależny od tego jak większa zębatka została przystosowana do zmian biegów. Wynika to z dwóch faktów.

• różnica wielkości zębatek jest dość duża, zwykle pomiędzy 10 a 15 ząbków
• napęd po stronie przedniej przerzutki przenosi siły napędowe, więc zmiana zachodzi pod dużym naprężeniem.

Jeżeli spojrzymy na rowery z lat 50 i 60, jest dość oczywiste, jak dużym to było problemem. Rowery z tych czasów miały zębatki w korbie różniące się o maksymalnie 4-6 ząbków. W czasach tych przednie przerzutki były prymitywne, więc i nie radziły sobie z większymi różnicami rozmiarów zębatek.

Pierwszym elementem sprawnej zmiany biegów jest ustawienie zębatek względem siebie, tak aby łańcuch najkrótszą drogę pomiędzy zębatkami w taki sposób. Mniej więcej tak:

Istotne jest to dlatego, iż w jeżeli tego nie zrobimy, to łańcuch przechodząc na większą zębatkę zacznie przeskakiwać po szczytach jej zębów. To jest naturalnie niestabilny stan. Po pierwsze, w momencie mocnejszego deptania po korbach łańcuch może wybrać wolność i spaść na zewnąrz, lub stwierdzić, że nowa zębatka jest passe, i wrócić na poprzednią, lub na suport... Po drugie, nawet pół obrotu korby w takim wypadku może oznaczać uszkodzenie samej zębatki. Po trzecie, proces w którym łańcuch umieści się na nowej zębatce objawi się mniej lub bardziej gwałtownym przeskokiem na pedałach.

Drugim elementem sprawnej zmiany jest nit podnoszący łańcuch. Przy dużej różnicy wielkości zębatek, bez tegoż nitu łańcuch będzie się prześlizgiwać po dużej zębatce. Aby temu zaradzić, trzeba wymusić przejście łańcucha manetką dokładnie tak jak radził Romet w swoich instrukcjach do Gazel i podobnych maszyn. To zwykle kończy się przerzuceniem łańcucha na zewnątrz zębatki. Można temu zaradzić montując osłonę ( rockring, jak byśmy dzisiaj powiedzieli ). Spójrzmy na rowery z lat 70. Właśnie taką. Obecność podnoszącego nitu ułatwia ułożenie łańcucha na dużej zębatce na tyle, że dodatkowe osłony nie są konieczne, gdyż nit eliminuje potrzebę manetkowania.

Sam nit też nie jest po prostu nitem – jego łepek jest stożkowy. Na to na celu wykorzystanie naprężenia łańcucha podczas pracy na tyle, aby po zaczepeniu o nit tenże łańcuch przywarł do nowej zębatki i ustawił się w pozycji wymaganej do zmiany biegu. W zębatkach Trybowych nit wygląda tak:

Strategii pozycjonowania nitów jest wiele. Najpopularniejszą jest pozycjonowanie nitów wokół martwej strefy pozycji korb. Czyli tam gdzie napięcie łańcucha jest najmniejsze w całym obrocie. Zaleta jest dość oczywista – zmiana biegów jest wtedy stosunkowo najłatwiejsza i najbezpieczniejsza dla zębatki. Niestety ogranicza to częstotliwość z jaką zmiana ta może następować – w praktyce raz na pół obrotu korbami, i to kiedy nie możemy wykorzystać impetu naciskania na pedały.

Alternatywną metodą jest równomierne rozłożenie nitów na obwodzie zębatki, tak aby wykorzystać maksymalną ilość potencjalnych pozycji nitów – a więc i zapewnić najwięcej punktów w których zmiana biegów może następować. Problem tutaj jest głównie taki, że niektóre nity wystąpią tam, gdzie występuje największe naprężenie łańcucha. No bo w końcu pedałujemy. Duże naprężenie poddaje mechanizm zmiany biegów większym obciążeniom. Korzyścią jest jednak to, że zmiana biegów jest dużo szybsza.

Trzecim problemem do rozwiązania jest sprawne ułożenie łancucha na dużej zębatce, kiedy jest on już podniesiony przez nit.

Realizuje się to przez zestaw podcięć na ząbkach mających na celu przeplecenie łańcucha pomiędzy zębami, wykorzystując różnice w szerokości ogniw łańcucha. Jest to cel w swoim założeniu odwrotny od tego wykorzystywanego w zębatkach N/W :) i w praktyce wygląda tak:

Bez tego zabiegu, aby zachować sprawnie działający napęd trzeba zastosować niskie, cienkie ząbki, a to skraca żywotność zębatki.

Ale to jeszcze nie wszystko.

Nity podnoszące łańcuch są niezbędne aby sprawnie bieg zmienić. Ustawienie zębatek pod odpowiednim kątem jest wymagane aby łańcuch lądawał tam gdzie jego miejsce. To w naturalny sposób ogranicza ilość punktów na obwodzie dużej zębatki w których nit można umieścić. Czyli średnio trzeba wykonać ok 1/4 obrotu korbą aby zmienić bieg.

No, ale ja chciałem szybkiej zmiany. 1/4 obrotu to żenująco powoli. W jeździe terenowej to często zbyt długo.

Ilość punktów mocowania nitów podnoszących na obwodzie dużej zębatki jest określona poprzez największy wspólny dzielnik rozmiarów koronek. Zestaw Trybo 35/21 posiada 7 takich punków, a więc średnio 1/7 obrotu korbą aby zmienić bieg. Zestaw 39/26 to aż 13 punktów, więc i 1/13 obrotu. To jest szybko – zwykle zmiana biegu następuje zanim skończymy ruch manetką.

Ale to wciąż nie wszystko :)

Podczas zmiany biegów w stronę przeciwną, tzn w kierunku blat->młynek istnieje spore ryzyko chain-sucka - czyli zahaczenia się łańcucha ogniwem o ząbek w dużej zębatce. To zwykle kończy się nagłym przerwaniem dalszej jazdy i szarpaniem się z korbą aby łańcuch uwolnić. Spójrzmy znowu na zieloną 35T:

Widzicie te delikatne frezowania. Fazowanie zęba w tym miejscu likwiduje krawędź o którą opiera się łańcuch w przypadku chain-sucka, w praktyce eliminując tę przypadłość.

Patrząc z boku na dużą zębatkę 2xX można by się zapytać dlaczego ma ona tak duży obrys. Na pierwszy rzut oka połowa materiału tej zębatki nie jest potrzebna – zwłaszcza jak porównamy ją z lekkimi zębatkami 1xX. Ten materiał jest jednak niezbędny aby blokować łańcuch przed zaklinowaniem się pomiędzy młynkiem a blatem. Krawędź dużej zębatki nachodzi na obrys łańcucha na małej zębatce. O tak:

Dzięki temu łańcuch nie ma szans na zakleszczenie się między zębatkami i jest to cecha którą znajdziecie w każdym wielobiegowym mechaniźmie korbowym.

Ostateczny efekt zaś działa tak: