Når det kommer til gearvalg, gør det så en forskel, om du vælger stor ring/stort tandhjul eller lille/lille?
I disse dage med 11-speed gruppesæt er det let at antage, at du har mulighed for 22 forskellige gear for at lette din rejse op ad bakker og ned ad daler. Faktisk, hvis du har en standardopsætning af 53/39 kæderinge foran og en 11-25 kassette bagpå, så er to af udvekslingerne identiske (53/19, 39/14, hvilket begge giver et forhold på 2.79:1) og 14 af gearene overlapper hinanden, hvilket betyder, at der faktisk kun er otte af de 22 gear, der ikke har en næsten dublet mulighed, når du svirper til den anden klinge.
Så for de gear, der overlapper hinanden, ville vi vide, om det at træde i pedalerne fra stor-ring-til-stort tandhjul (f.eks. 53-19) er det samme som lille-til-lille (39-14) eller, givet valget, er det bedre at tage fejl i retning af en? Og ville du faktisk kunne mærke det fra sadlen? Cyklist konsulterede eksperterne.
Bigging it up
Stuart Burgess er professor i ingeniørdesign ved University of Bristol og er en af Storbritanniens førende myndigheder inden for kædetræk. "Jeg har udgivet artikler, der viser, at der kan være en fordel ved højere effektivitet med større tandhjul, men forskellene i effektivitet er så små, at en rytter ikke kan mærke det," siger han. 'Hvis en rytter kan mærke en forskel [mellem store og små tandhjul med samme forhold], så er der norm alt noget g alt, som at kæden er for løs eller for stram.'
Scott McLaughlin, SRAMs globale direktør for udvikling af drivlinjer, siger, at kædespænding også er relevant. "At køre i en større klinge og tandhjul resulterer i lavere kædespænding end en mindre klinge og tandhjul med identisk gearforhold og identisk pedalbelastning," siger han. »Den lavere kædespænding kan måske få cyklen til at føles mere stiv og lydhør over for en given pedalindgang, og der burde også være en ekstrem lille forbedring i effektiviteten.
‘Følelsen af ekstra lydhørhed kommer fra den lavere kædespænding, hvilket resulterer i mindre rammeflex, da kæden er væsentligt forskudt fra rammens midterlinje, tilføjer han. "Igen giver dette en "fornemmelse" eller følelse af lydhørhed over for pedalinput, men giver faktisk ikke nogen forøgelse af effektiviteten (eller kun en forøgelse af effektiviteten, der er forsvindende lille).'
Konsensus ser altså ud til at være, at du ikke rigtig kan mærke forskellen mellem stor-stor og lille-små, men at der er en lille forbedring i effektiviteten. Som cykelpedanter ville vi selvfølgelig gerne vide omfanget af denne fordel, og hvorfor den opstår.
Professor Burgess citerer en undersøgelse udført på et cykelskiftersystem under laboratorieforhold ved hjælp af en indgangsaksel med en 52-tands kædering forbundet til en udgangsaksel med forskellige størrelser kædehjul, fra 12 til 21-tands.
Resultaterne af undersøgelsen er sigende. For en krumtaphastighed på 60 rpm og indgangseffekt på 100W havde en 52/11 tandhjulskombination en effektivitet på 91.1%, en 52/15 gav 92,3%, og det tal steg til 93,8% for 52/21 kombinationen, hvilket klart indikerer, at et højere antal tænder faktisk fører til øget effektivitet i praksis. (Tal så høje som 98,6 % effektivitet er blevet registreret i separate eksperimenter, men dette var mellem to tandhjul, uden at kæden kørte gennem en bagskiftermekanisme.)
Så hvis større tandhjul er lidt mere effektive, er spørgsmålet stadig tilbage: hvorfor?
Polygon men ikke glemt
Racine Su er R&D-direktør for KMC-kæder. "Kæder kører glattere på større tandhjul, end de gør på mindre på grund af polygoneffekten, hvilket betyder mindre kædevibrationer eller lodrette bevægelser under indgreb mellem kæde og tandhjul," siger han. »På større tandhjul reducerer dette kraftoverførselstab. Det giver med andre ord højere kædeeffektivitet.’
Den 'polygoneffekt', han taler om, henviser til konceptet om, at hvert tandhjul kan ses som en polygon med det samme antal sider, som det har tænder. Polygonens hjørner (alias toppunkter) ligger i midten af mellemrummene mellem tænderne - hvor midten af kædens ledstifter sidder. Når hvert led i kæden går i indgreb med det drejende tandhjul, stiger det op, når hjørnet af polygonen når sit højeste punkt, og falder derefter igen, mens polygonen fortsætter med at dreje. Dette betyder i realiteten, at kædehjulets radius svinger, hvilket får hele kæden til at stige og falde, når hvert led går i indgreb. Dette resulterer i energitab og ineffektivitet, og afgørende er tabene større på mindre kædehjul, fordi hjørnerne af polygoner med færre sider er skarpere.
Kædens ledforbindelse (hvor meget hvert led bøjes, når det vikler sig om kædehjulet) bidrager også til friktionstab, og dette øges også, når kædehjulets størrelse falder. Så på dette stadium ser det ret entydigt ud – givet valget er det margin alt mere effektivt at køre på større tandhjul.
Men det slutter ikke der. Måske kontra-intuitivt fandt laboratorietestene også, at effektiviteten i en cykels kraftoverførsel steg proportion alt med øget spænding i kæden. Med andre ord, jo hårdere du trykker på pedalerne, jo mere effektivt overføres kraften fra forreste til baghjul. Su siger: 'Højere kædespænding vil inducere højere friktionstab. Men det reducerer energitab mellem led under kraftoverførsel. Sammenfattende forbedrer den højere kædespænding effektiviteten, siger han.
I betragtning af at SRAMs Scott McLaughlin fort alte os tidligere, at det at lægge den samme belastning gennem pedalerne ved hjælp af mindre tandhjul vil øge spændingen i kæden, bliver valget mellem store eller små tandhjul mindre skåret og tørret.
Knap til jagten
Det er klart tid til at træde hurtigt ud af laboratoriet og få et overblik ude fra vejen, hvor det virkelig betyder noget.
Michael Hutchinson, tredobbelt national tidskørselsmester og en teknisk forfatter om cykling, siger: Det er en smule mere effektivt at køre på større tandhjul, selvom jeg ikke ved, at forskellen for de fleste mennesker er er hjertestop. Hvis forskellen var så slående, ville vi alle køre med 95-tands kæderinge foran og 35'ere på bagsiden.'
Og McLaughlin er enig i, at i praksis er størrelsen af kædehjulene ikke på den kritiske vej, når det kommer til effektivitet. »Mange flere faktorer spiller ind her. Ekstrem krydskæde vil for eksempel reducere effektiviteten og øge sliddet.’
Og det ser ud til at være budskabet. Kørsel på store kædehjul vil øge effektiviteten en smule og reducere kædeslid, fordi belastningerne er spredt over en længere kædelængde, men enhver lille gevinst vil blive mere end udslettet af ineffektiviteten og øget slid forårsaget af en dårligt vedligeholdt kæde eller ekstrem kæde. linjer.
Når det er sagt, tænk stort, alt andet lige.
