Por que a maioria das engrenagens de bicicleta é projetada para ter tanta sobreposição

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Para bicicletas com desviador dianteiro, notei que as relações de engrenagem da maioria das bicicletas não são lineares e há uma "sobreposição" estranha entre essas relações de potência à medida que você alterna de uma engrenagem dianteira para outra.

OK, é difícil de explicar, mas este gráfico mostra o que quero dizer:

https://i.stack.imgur.com/g3N73.png

Este é apenas um exemplo e as taxas reais podem variar, mas isso ilustra alguns problemas extremamente comuns:

  • As proporções não são espaçadas consistentemente
  • Para passar por todas as marchas do mais alto para o mais baixo, você se encontrará trocando as marchas dianteiras várias vezes para frente e para trás enquanto muda simultaneamente a traseira.
  • Muitas dessas engrenagens são tão próximas que são redundantes.

Então, eu só estou curioso: por que as engrenagens são configuradas dessa maneira?

user37078
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Ter a coroa tripla na frente nunca foi uma solução elegante, mas foi um truque bem-sucedido para cobrir a faixa de engrenagens necessária para aplicações de MTB. Hoje em dia, nenhum grupo de grupos sofisticados vem com um triplo na frente; tudo é 2 × ou 1 ×. O conjunto de grupos de nível de entrada ainda pode ser visto com modelos de correntes dianteiras triplas.
Grigory Rechistov
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O importante não é a diferença entre o número de dentes, mas a proporção. Passar de 12 para 13 é o mesmo que 24 para 26 ou 36 para 39. O turno de 12 para 13 é menor que o resto, mas 11 para 13 seria muito grande nesse sistema.
Ross Millikan

Respostas:

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A sobreposição entre as faixas de proporção disponíveis em cada coroa significa que você não precisa usar tanto o câmbio dianteiro. Com base na sua compreensão e expectativas do terreno e das condições à frente, você escolhe uma coroa que lhe dá acesso a um conjunto útil de relações mais difíceis e fáceis.

As proporções do cassete são espaçadas para alcançar uma diferença%-vagamente consistente entre as engrenagens adjacentes, com os limites de que você não pode ter frações de dente e para uma mudança suave da polia superior do desviador, a uma distância mínima e máxima dos dentes, de modo que A geometria do desviador precisa mover essa polia através de um arco que ecoa o arco da cassete.

Ter relações mais próximas significa que, ao acelerar, você não precisa "girar" uma marcha para evitar ficar "atolado" na próxima marcha mais difícil e, ao subir, você não perde força com uma súbita perda de resistência a cada mudança. para baixo uma engrenagem.

Alternativa 1: engrenagens do cubo interno

por exemplo, Rohloff 14 velocidades, Shimano Alfine e Nexave 11,8 ou 7 velocidades. Baixa manutenção, mas pesada e dificulta a remoção e a montagem da roda traseira.

Alternativa 2: Configuração de MTB de corrente única com um cassete de taxa ampla

Os sistemas de 10 e 11 velocidades estão disponíveis com a coroa dentada menor 9,10 ou 11 e a coroa dentada maior entre 40 e 50 dentes, para uma diferença de proporção geral da proporção mais difícil para a mais fácil de 4: 1 - 5: 1. O desviador precisa ser projetado para o ângulo mais alto do cassete; você pode usar um extensor de gancho (por exemplo, o GoatLink) para movê-lo para baixo, de modo a liberar a maior roda dentada, mas nas engrenagens mais difíceis, a polia superior pode estar muito longe dos dentes mudar bem.

Emyr
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Bem, para reformular seu primeiro parágrafo, a intenção do arranjo de engrenagem 3 x 7 mostrado na pergunta NÃO é ter 21 proporções úteis espaçadas. Pelo contrário, é ter três "conjuntos" de 7 proporções cada, com cada conjunto destinado a um uso geral diferente.
dwizum
Atualmente, todos os três principais fabricantes de equipamentos para bicicletas (SRAM, Campagnolo e Shimano) vendem ou pelo menos anunciaram 12 sistemas de velocidade, com faixas de 10 a 50 e 10 a 52. Em vez de aumentar o alcance, o Campagnolo usa 12 marchas para diminuir os degraus entre as marchas adjacentes.
Grigory Rechistov
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Alternativa 1b: enfie a engrenagem no suporte inferior .
gerrit
Certa vez, vi um cubo interno fabricado na Alemanha sendo anunciado com 100 relações de transmissão. Escusado será dizer que o preço era exorbitante, mas, mesmo assim, uma impressionante máquina.
Perkins
O goatlink e o radcage são um truque para obter desviadores de desviadores para max. 36 cassetes de dente trabalhando em cassetes de grande variedade. Desviadores projetados para cassetes de grande variedade funcionam bem.
mattnz
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As proporções não são espaçadas consistentemente

Na verdade, se você olhar para o seu diagrama e excluir a menor e maior engrenagem da cassete, as engrenagens são mais ou menos espaçadas de maneira uniforme. Que desigualdade existe é um artefato da exigência de proporções de número inteiro. Claro, substituir o dente de 15t por um dente de 14,5t daria um melhor espaçamento entre os dentes de 17 e 13t, mas não existe um dente de 14,5t.

Normalmente, você não usaria a menor engrenagem, exceto com o anel de corrente grande, ou a maior roda dentada, exceto com o anel de corrente pequena. Isso é conhecido como encadeamento cruzado e coloca a corrente em um ângulo estranho, onde tende a esfregar contra o desviador dianteiro e geralmente é ineficiente, e seria melhor usar um anel de corrente diferente.

Para passar por todas as marchas do mais alto para o mais baixo, você se encontrará trocando as marchas dianteiras várias vezes para frente e para trás enquanto muda simultaneamente a traseira.

Não é assim que você usa engrenagens de desviador. Em vez de pensar em termos de uma sequência de 21 marchas, você deve pensar em três sequências de sete. Sempre que ficar sem engrenagens em um conjunto, você passa para o próximo anel da corrente e ajusta a engrenagem traseira em alguns segundos para compensar. Portanto, na prática, mudar de marcha seria algo como (leia da esquerda para a direita, de cima para baixo, como sempre)

28:28 28:24 28:20 28:17 28:15
                  38:17 38:15 38:13
                        48:15 48:13 48:12.

Observe que, a menos que você mude de frente e de trás simultaneamente, passar de 28:15 para 38:15 envolverá um momento em 38:15 ou 28:17. Eu fazia os dois turnos enquanto girava os pedais sem colocar força por eles, para que não fizesse muita diferença em que ordem os turnos acontecem.

Mudar de volta novamente provavelmente seria algo como

48:12 48:13 48:15 48:17 48:20
                  38:17 38:20 38:24
                        28:20 28:24 28:28.

Observe que apenas metade das combinações possíveis são usadas em cada padrão de turno. A propósito, você não se sentaria e aprenderia essas seqüências: elas são exatamente o que acontece quando você muda na parte de trás, sempre que possível, e muda na frente apenas quando necessário.

Na prática, se eu estivesse acelerando de uma parada, seria muito mais provável que eu apenas mudasse um desviador de cada vez e fizesse algo como

38:20 38:17 38:15             (accelerating fairly hard)
            43:15 48:13 48:12 (taking it easier; the first of
                               these is a big jump in ratio)

Muitas dessas engrenagens são tão próximas que são redundantes.

Este é o mesmo mal-entendido que acima.

David Richerby
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No seu último caso, você pode realmente 38: 15,48: 15 (não aplicar potência total), 48: ** 17 ** (imediatamente, uma mudança de recuperação), 48:15 etc. E uma coisa que não é tão óbvia todo mundo como eu acho que é para você, é que é a razão entre proporções consecutivas que importa, ou seja, o passo de 12 para 13 e o passo de 24 para 26 são os mesmos. + 1, uma muito boa explicação
Chris H
Essa seria essencialmente a primeira sequência, apenas começando no anel da cadeia do meio. Adicionei uma nota após a primeira sobre as alterações duplas.
David Richerby
Entendi, eu estava lendo as sobreposições no seu exemplo como alternativas (demasiado rolagem na tela para acompanhar o que corresponde texto ao qual exemplo)
Chris H
@J ... Sim. Três quartos ou mais da minha resposta é gasta abordando esse equívoco.
David Richerby
Eu diria que, com uma cassete de 9 velocidades, evita-se as duas rodas dentadas do lado oposto do anel da corrente e as duas rodas dentadas extremas no anel do meio, a menos que se espere desligá-las em alguns segundos novamente.
Peter - Restabelecer Monica
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Antigamente, nos dias de dez velocidades, as contagens dos dentes eram cuidadosamente escolhidas para que se pudesse trocar uma "meia marcha", digamos, deslocando as duas rodas dentadas traseiras para a direita e deslocando a roda dianteira para a esquerda. Esse projeto permitiu o ajuste fino da relação de transmissão, enquanto ainda permitia que as engrenagens ultrapassassem uma ampla faixa.

No entanto, quando as partes traseiras foram para 6, 7, 8, 9 e 10, e as frentes foram para três, esse design não foi apenas incrivelmente difícil, mas também confuso e desnecessário - simplesmente mudar a parte traseira para cima / para baixo de uma roda dentada era ótimo. um controle como a maioria dos ciclistas precisava.

Daniel R Hicks
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Havia outra solução (e talvez mais simples) de 'meia engrenagem': casquilhos bem espaçados. Eu tinha uma bicicleta de estrada (por volta de 1968) com as rodas 48 e 51. Esse passo de 3 dentes equivale aproximadamente a meio turno (~ 1 dente) na traseira.
Zeus
@ Zeus - Sim, mas isso não lhe deu tanto alcance.
Daniel R Hicks
Metade etapa onde turnos alternados foram coroa única e coroa-e-um-pinhão foi a configuração padrão, porém, com um triplo, se você precisava de mais variedade: sheldonbrown.com/gear-theory.html#halfstep
ARMB
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A sobreposição nas relações de marchas disponíveis em cada coroa é principalmente uma conseqüência dos aspectos práticos da construção de um sistema de marchas. Ou seja, quantas rodas dentadas e quais tamanhos podem caber no cubo traseiro e na manivela, mas também tem consequências úteis.

Usando o exemplo que você deu acima, o cassete possui apenas 7 rodas dentadas e uma faixa estreita de tamanhos: 12-28. Escolhendo um tamanho de coroa que ofereça relações úteis para a maioria das condições de pilotagem - 38 dentes, ficamos com relações insuficientemente baixas e altas, por isso temos que adicionar coroas menores e maiores para fornecê-las, o que resulta em muita sobreposição de relações. Duas rodas poderiam ter sido usadas, mas isso exigiria que o ciclista alternasse constantemente entre as rodas ao usar as relações de engrenagem "intermediárias" mais usadas.

À medida que a tecnologia do desviador foi aprimorada, mais rodas dentadas podem ser adicionadas ao cassete traseiro, com uma variedade maior de tamanhos. Isso permite ter duas rodas dentadas, pois ambas oferecem cobertura sobre as relações de transmissão "intermediárias" mais usadas.

A extensão lógica dessa progressão é, obviamente, as configurações '1x' que apareceram nos últimos anos.

Aparelho Argenti
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Pequenas lacunas permitem pedalar a um ritmo adequado para as pernas e a velocidade que você está fazendo.

Depois de quebrar um cabo de engrenagem traseiro, fiz mais de 70 km em uma ampla relação de 3 velocidades recentemente. Foi bastante difícil (mas fiquei muito feliz por ter três coroas). Continuei querendo um equipamento um pouco mais alto ou um pouco mais baixo, mas só tinha muito mais alto / mais baixo.

Você também não quer ter que mudar um pouco ao descer uma coroa e subir todas as rodas dentadas, se estiver subindo uma colina.

Chris H
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Vejo a resposta não declarada de que grandes lacunas são ruins, mas alguém sinalizou essa resposta. Deseja tentar reformulá-lo?
Criggie
@Criggie Estou surpreso com isso, mas obviamente não está claro o suficiente para alguém.
Chris H