¿Por qué la mayoría de los engranajes de bicicleta están diseñados para tener tanta superposición?

Para las bicicletas con un cambio delantero, he notado que las relaciones de transmisión de la mayoría de las bicicletas no son lineales, y hay una extraña "superposición" entre esas relaciones de potencia al cambiar de una marcha delantera a la otra.

OK, es difícil de explicar, pero este gráfico muestra lo que quiero decir:

Esto es solo un ejemplo y las proporciones reales pueden variar, pero esto ilustra algunos problemas extremadamente comunes:

• Las proporciones no están espaciadas consistentemente
• Para bajar a través de todas las marchas de mayor a menor, se encontrará cambiando varias veces las marchas delanteras hacia adelante y hacia atrás mientras simultáneamente cambia la parte trasera.
• Muchos de estos engranajes están tan cerca como para ser redundantes.

Así que tengo curiosidad: ¿por qué los engranajes se configuran de esta manera?

Tener una superposición entre los rangos de relación disponibles con cada plato significa que no tiene que usar tanto su desviador delantero. En función de su comprensión y expectativas del terreno y las condiciones futuras, usted elige un plato que le da acceso a un conjunto útil de proporciones más difíciles y fáciles.

Las proporciones de cassette están espaciadas para lograr una diferencia de% vagamente consistente entre engranajes adyacentes, con los límites de que no puede tener fracciones de un diente y para un cambio suave de la polea superior del cambio tiene una distancia mínima y máxima de los dientes, por lo que La geometría del desviador necesita mover esa polea a través de un arco que hace eco del arco del cassette.

Tener relaciones más cercanas significa que, cuando aceleras, no tienes que "girar" una marcha para evitar "atascarte" en la próxima marcha más dura, y al subir no pierdes impulso con una pérdida repentina de resistencia en cada cambio Abajo un engranaje.

Alternativa 1: engranajes de cubo interno

Por ejemplo, Rohloff 14 velocidades, Shimano Alfine y Nexave 11,8 o 7 velocidades. Bajo mantenimiento pero pesado y hace que quitar y colocar la rueda trasera sea más difícil.

Alternativa 2: configuración de MTB de plato único con un cassette de relación amplia

Los sistemas de 10 y 11 velocidades están disponibles con la rueda dentada más pequeña de 9,10 u 11 dientes y la rueda dentada más grande entre 40 y 50 dientes, para una diferencia de relación general de la relación más difícil a la más fácil de 4: 1 - 5: 1. El desviador debe estar diseñado para un ángulo de cassette más pronunciado, de lo que puede usar un extensor de suspensión (por ejemplo, el GoatLink) para moverlo hacia abajo para que despeje la rueda dentada más grande, pero en los engranajes más duros la polea superior puede estar demasiado lejos de los dientes para cambiar bien.

Las proporciones no están espaciadas consistentemente

En realidad, si mira su diagrama y excluye el engranaje más pequeño y más grande en el cassette, los engranajes son más o menos espaciados de manera uniforme. Lo desigual que existe es un artefacto del requisito de las proporciones de números enteros. Claro, reemplazar el diente de 15t con un diente de 14.5t daría un mejor espacio entre el 17t y el 13t, pero no existe un diente de 14.5t.

Por lo general, no usaría el diente más pequeño, excepto con el anillo de cadena grande, o el diente más grande, excepto con el anillo de cadena pequeño. Esto se conoce como encadenamiento cruzado y coloca la cadena en un ángulo incómodo donde tiende a rozar contra el cambio delantero y generalmente es ineficiente, y sería mejor usar un anillo de cadena diferente.

Para bajar a través de todas las marchas de mayor a menor, se encontrará cambiando varias veces las marchas delanteras hacia adelante y hacia atrás mientras simultáneamente cambia la parte trasera.

Así no se usan los cambios. En lugar de pensar en términos de una secuencia de 21 marchas, debes pensar en tres secuencias de siete. Cada vez que te quedas sin engranajes en un conjunto, te mueves al siguiente anillo de cadena y ajustas el engranaje trasero por un par para compensar. Entonces, en la práctica, cambiar a través de los engranajes se vería algo así (leer de izquierda a derecha, de arriba a abajo, como de costumbre)

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

Tenga en cuenta que, a menos que cambie simultáneamente hacia adelante y hacia atrás, pasar de 28:15 a 38:15 implicará pasar un momento en 38:15 o 28:17. Hacía los dos cambios mientras giraba los pedales sin poner ningún poder a través de ellos, por lo que no hay mucha diferencia en el orden en que ocurren los cambios.

Cambiar de nuevo hacia abajo probablemente se vería algo así

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

Observe que solo aproximadamente la mitad de las combinaciones posibles se utilizan en cada patrón de cambio. Por cierto, no te sentarías y aprenderías estas secuencias: son justo lo que sucede cuando cambias en la parte posterior siempre que sea posible, y cambias en la parte delantera solo cuando lo necesitas.

En la práctica, si acelerara desde una parada, sería mucho más probable que cambiara un cambio a la vez y hiciera 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)

Muchos de estos engranajes están tan cerca como para ser redundantes.

Este es el mismo malentendido que el anterior.

Solía ​​ser, en los días de diez velocidades, que los recuentos de dientes se elegían cuidadosamente para que uno pudiera cambiar una "media marcha", por ejemplo, moviendo los dos dientes traseros a la derecha y cambiando el diente delantero a la izquierda. Tal diseño permitió un ajuste fino de la relación de transmisión, al tiempo que permitió que los engranajes abarcasen un amplio rango.

Sin embargo, cuando las partes posteriores fueron a 6, 7, 8, 9 y 10, y los frentes a tres, dicho diseño no solo fue increíblemente difícil sino también confuso e innecesario: simplemente cambiar la parte trasera hacia arriba / abajo de un diente era tan bueno como un control que la mayoría de los ciclistas necesitaban.

La superposición en las relaciones de transmisión disponibles con cada plato es principalmente una consecuencia de la practicidad de construir un sistema de cambio. Es decir, cuántas ruedas dentadas y qué tamaños pueden caber en el buje trasero y en la manivela, pero también tiene consecuencias útiles.

Usando el ejemplo anterior, el cassette tiene solo 7 ruedas dentadas y un rango estrecho de tamaños: 12-28. Al elegir un tamaño de plato que proporcione relaciones útiles para la mayoría de las condiciones de conducción: 38 dientes, nos quedan relaciones insuficientemente bajas y altas, por lo que tenemos que agregar platos más pequeños y más grandes para proporcionarlos, lo que resulta en una gran superposición de relaciones. Se podrían haber usado dos platos, pero eso requeriría que el ciclista cambie constantemente entre platos al usar las relaciones de engranaje 'medias' más comúnmente utilizadas.

A medida que la tecnología del cambio ha mejorado, se pueden agregar más ruedas dentadas al cassette trasero, con una gama más amplia de tamaños. Esto permite tener dos platos porque ambos pueden proporcionar cobertura sobre las relaciones de engranaje 'intermedias' más comúnmente utilizadas.

La extensión lógica de esta progresión es, por supuesto, las configuraciones '1x' que han estado apareciendo en los últimos años.

Pequeños espacios le permiten pedalear a una velocidad adecuada para sus piernas y la velocidad que está haciendo.

Después de romper un cable de engranaje trasero, hice más de 70 km en una relación amplia de 3 velocidades recientemente. Fue bastante difícil (pero me alegré mucho de tener 3 platos). Seguía queriendo un engranaje un poco más alto o un poco más bajo, pero solo tenía mucho más alto / más bajo.

Tampoco debe tener que cambiar un poco bajando un plato y subiendo todos sus piñones, si está subiendo una colina.