Rodzaje i liczba punktów zazębienia sprzęgieł w piastach rowerowych (feat. Dandy Horse)?

WSTĘP:

Dandy Horse: Wszystkie tylne piasty używane współcześnie w rowerach szosowych, gravelowych i MTB są wyposażone w jednokierunkowe sprzęgło, które pozwala na swobodne toczenie się roweru po zaprzestaniu pedałowania. Bez niego kolarz musiałby cały czas pedałować, bo korba byłaby bezpośrednio połączona z tylnym kołem. Taki uproszczony mechanizm funkcjonuje w rowerach z ostrym kołem, używanych w kolarstwie torowym. Podczas jazdy na rowerze wyposażonym w piastę ze sprzęgłem, gdy nie pedałujemy, słychać charakterystyczne cykanie lub kliknięcia. Jest to dźwięk bębenka, który jest wynikiem naprzemiennego sprzęgania i rozprzęgania mechanizmu sprzęgła. Liczba tych kliknięć na jeden obrót koła nazywana jest liczbą punktów zazębienia, w skrócie POE (od angielskiego „Points Of Engagement”). Jest to jeden z podstawowych parametrów podawanych przez producentów piast. W dalszej części artykułu przyjrzymy się bliżej temu zagadnieniu i wyjaśnimy, czym różnią się od siebie różne rodzaje sprzęgieł i jakie znaczenie dla kolarza ma liczba punktów zazębienia w tylnej piaście.

Grzegorz Piątkowski, Serwis Bajka: Gdy sięgam pamięcią do zamierzchłych czasów mojego pierwszego, prawdziwego roweru nie mam problemów, aby przypomnieć sobie jakiej piasty tylnej używałem. Z racji dostępności – 2, 3 dekady temu – większość z nas używała 2 zapadkowych (lub 3 w niektórych piastach Dura Ace) sprzęgieł Shimano.

Żmudne serwisowanie bębenków z dwoma rzędami malutkich kulek, regulacja luzu za pomocą cienkich blaszek, wyciszanie za pomocą oleju Rohloff i charakterystycznie strzelające raz na jakiś czas sprzęgła były niezapomniane. Czy 30 lat rozwoju przyniosło oczekiwane zmiany? Sprawdzamy!

RODZAJE MECHANIZMÓW SPRZĘGAJĄCYCH – ZAPADKI:

Dandy Horse: W piastach rowerowych najczęściej stosowane są dwa rodzaje mechanizmów sprzęgających: klasyczne zapadki (czasami nazywane pieskami) oraz ratchet. Mechanizm zapadkowy działa na zasadzie zazębiania się kilku (zwykle 2-6) zapadek, zamontowanych na bębenku, z pierścieniem zębatym w korpusie piasty.

Grzegorz Piątkowski: Pierwsze sprzęgło z zapadką i sprężynką powstało pod koniec XIX wieku w USA i co ciekawe, było zastosowane w przednim kole z racji budowy roweru. Od tego czasu konstrukcyjnie nie zmieniło się niemal nic. Zmultiplikowano jedynie ilość zapadek, oraz – znacznie później – pomysłowo zwiększono ilość zazębień dodając nacięcia wierzchnich elementów zapadek.

Warto zauważyć, iż współczesne tego typu sprzęgła są (wyłączając Shimano) proste w serwisie i najczęściej nie potrzeba do tego celu specjalistycznych narzędzi. Niektórzy producenci oferują części zamienne – sprężynki, zapadki, a nawet pierścienie zębate wkręcane w korpus piasty. Dobrze zaprojektowane konstrukcje są trwałe i wytrzymują wiele. Interesujące były produkty nieistniejącej od roku firmy Kappius, w których liczba punktów zazębienia potrafiła szokować. Butikowe, jedne z najdroższych piast świata – brytyjskie Royce – również korzystają z klasycznych zapadek oraz tytanowych bębenków.

RODZAJE MECHANIZMÓW SPRZĘGAJĄCYCH – RATCHET:

Dandy Horse: Ratchet składa się z dwóch pierścieni, które przesuwają się względem siebie. Podczas obrotu bębenka zęby jednego pierścienia zazębiają się z zębami drugiego, przenosząc napęd. Jest to rozwiązanie z lat 90’ – był to pomysł szwajcarskiego inżyniera Williama Hügi, który w 1995 roku sprzedał go firmie DT Swiss. Patent na ratchet w piastach wygasł w 2020 roku i od tego momentu inni producenci piast również zaczęli stosować to rozwiązanie w swoich piastach.

Grzegorz Piątkowski: W rowerze MTB miałem niegdyś wspomnianą piastę Hügi, którą poddałem tuningowi wagowemu. Dzięki bębenkowi SL, łożyskom, odchudzonemu Ratchetowi oraz aluminiowej nakrętce z modeli szosowych, uzyskałem wynik 223,1 g. I choć szybko pękł korpus, to mechanizm sprzęgający był niezawodny.

Należy pamiętać, aby do serwisu stosować smar zalecany przez producenta i nie przesadzać z jego ilością. Nie zalecam rozciągania sprężynek w celu zwiększenia głośności systemu, może to prowadzić do jego uszkodzenia. Świetne mechanizmy tego typu oferuje Chris King (choć ostatnio i jego produkty borykają się z usterkami). Z kolei oczy weight weenies od lat kierują się ku produktom marki Extralite, gdzie ratchet w 100% wykonano z aluminium. Wbrew pozorom, przy właściwej konserwacji i obsłudze jest to relatywnie trwałe rozwiązanie, biorąc pod uwagę ultraniską masę całości.

Na koniec warto wspomnieć rodzimą manufakturę Soul Kozak. Ich ratchet zakłada wyeliminowanie sprężynek. Pierścienie są dociskane do siebie dzięki magnesom.

 

CO JEST LEPSZE – RATCHET CZY ZAPADKI?

Dandy Horse: Większość osób uważa, że ratchet jest lepszy niż zapadki. Zapewne jest to zasługa dobrej reputacji piast DT Swiss. Trzeba jednak zaznaczyć, że piasty z zapadkami nie muszą być mniej trwałe niż te z ratchetem i odwrotnie – sam fakt, że piasta jest wyposażona w ratchet nie gwarantuje wysokiej bezawaryjności. Nie wszyscy producenci ulegli „modzie” na ratchet i wielu z nich z powodzeniem dalej trzyma się tego rozwiązania w swoich piastach (np. Hope, Indutry Nine, White Industries).

Grzegorz Piątkowski: W ultralekkich (lub źle zaprojektowanych) bębenkach zapadkowych, częstym problemem jest pękanie lub wyrabianie się gniazd osadzenia zapadek. Inna dolegliwość to pękanie centralnej sprężyny napinającej, bądź deformowanie się pojedynczych sprężynek, pod zapadkami (najczęściej przy próbie nieumiejętnego podginania w celu zwiększenia głośności piasty).

W przypadku ratchetów, kłopoty najczęściej dotyczą sprężyn dociskających pierścienie i biorą się z reguły ze złego serwisu, względnie błędów konstrukcyjnych. Istnieją również przekombinowane systemy składające się z wielu niezależnych pierścieni, a jak wiemy najprostsze rozwiązania są z reguły najlepsze. Podczas serwisowania piast DT zwróciłem uwagę na to, iż najczęściej zużywają się ratchety 54T, ze względu na małe ząbki (rowerzyści generujący naprawdę wysoką moc mogą je uszkodzić). Optymalne pod kątem trwałości wydają się być wersje 36T. Aktualnie używam piasty Chris King, ale jeździłem na wielu topowych rozwiązaniach z zapadkami, które spisywały się bez zarzutu.

ZNACZENIE LICZBY PUNKTÓW ZAZĘBIENIA – POE:

Dandy Horse: Oba omówione mechanizmy sprzęgające mogą mieć różną liczbę POE – najczęściej mieści się ona w przedziale od kilkunastu do kilkudziesięciu, chociaż zdarzają się piasty z zapadkami, które mają powyżej 100 punktów zazębienia. Rekordzista pod tym względem to Industry Nine Hyurda z 690 punktami zazębienia. Im więcej POE, tym szybciej napęd zostanie przeniesiony na tylne koło po rozpoczęciu pedałowania. Kąt martwego pola obliczamy dzieląc 360 stopni przez liczbę POE. Zatem w przypadku 36 POE kąt ten wyniesie 10 st. Jak duże znaczenie ma to dla kolarza? Na pewno brak „martwego pola” ma większe dla zawodnika MTB podczas technicznych podjazdów lub gravelowego, jadącego w trudniejszym terenie. Kolarz szosowy jeżdżący stabilnym tempem po „płaskopolsce” może nawet nie odczuć zmian pomiędzy piastami o dwukrotnie większej liczbie POE. Istotną wadą piast z większą liczbą POE jest występujący w rowerach z pełnym zawieszeniem „kickback”. Im więcej POE, tym silniejszy kickback.

Grzegorz Piątkowski: Jak zostało powiedziane, mniejszy „martwy ciąg” ma duże znaczenie w terenie. Np. gdy na podjeździe musimy podrzucić przednie koło nad przeszkodą i chcemy, aby zazębienie nastąpiło natychmiast. Na szosie podczas sprintów, kiedy musimy szybko przełożyć siłę w napędzanie roweru, czy też w terenie pagórkowatym podczas częstej zmiany tempa.

Teoretycznie – im więcej punktów zaczepienia, tym bezpieczniej dla mechanizmu piasty jak i nas jako jeźdźca. Ale uwaga: źle zaprojektowane piasty z dużym POE mogą oznaczać mniejszą powierzchnię styku pierścieni (w przypadku systemów z ratchetem) i ich uszkodzeniem w przypadku nagłego przyłożenia siły o dużej wartości.

DŹWIĘK PIAST, A LICZBA PUNKTÓW ZAZĘBIENIA:

Dandy Horse: Liczba punktów zazębienia w tylnej piaście może mocno wpływać na dźwięk, jaki wydaje pracujące sprzęgło. Trudno o konkretne dane, bo głośność jego pracy zależy od kilku czynników – konstrukcji samej piasty, ilości i składu smaru w mechanizmie oraz w dużym stopniu od materiału i wysokości profilu obręczy. Jednak zazwyczaj piasty z większą liczbą POE są głośniejsze, a dźwięk, który wydają ma wyższą częstotliwość. Fani głośnych piast przeważają nad zwolennikami tych cichszych i to zapewne jest główną przyczyną popularności mechanizmów sprzęgających o większej liczbie POE.

Grzegorz Piątkowski: Z mojego doświadczenia wynika, że największe znaczenia dla głośności piast ma sposób obróbki korpusu piasty, jego wielkość i grubość materiału. Ponadto, dźwięk jest dodatkowo podgłaśniany jeśli używasz jednoczęściowych kaset typu SRAM czy Garbaruk, a także – jak wspomniano – wysokich obręczy. To wszystko tak jak w przypadku gitary jest pudłem rezonansowym.

Nie zawsze ilość zazębień idzie w parze z głośnością. Wystarczy wspomnieć najstarsze piasty DT Swiss z lat 90 z 18 punktami zaczepienia, które były znacznie głośniejsze, niż współcześnie oferowane. Istotny jest również mocny docisk (stąd przecież najprostszy „tuning” polegający na rozciąganiu sprężynek), ale zbyt mocny będzie powodował zaciąganie bębenka i/lub zużycie mechanizmu.

CZY ISTNIEJĄ CICHE PIASTY?

Dandy Horse: Amerykańska firma Onyx produkuje piasty z unikalnym rodzajem sprzęgła nazywanym klinowym, albo rozporowym. Z technicznego punktu widzenia jest to łożysko jednokierunkowe, które sprzęga się pod wpływem działania siły tarcia. Mechanizm ten pracuje bardzo cicho – wydaje ledwie słyszalny szum podczas jazdy z rozpędu, z nieruchomą korbą. Jego zaletą jest kąt sprzęgania, który wynosi 0 st. a więc nie ma żadnego martwego pola. Wady to wyższa masa niż w przypadku bardziej tradycyjnych rozwiązań i wyższa cena. Jeżeli denerwuje Cię głośny bębenek w twoich kołach, to pewnie ucieszy Cię wiadomość, że współpracujemy z firmą Onyx i możemy na złożyć dowolny model kół z naszej oferty na ich piastach.

Grzegorz Piątkowski: Wypada mi się tylko podpisać pod powyższym oraz dodać, iż w Polsce swego czasu dość popularne były ciche piasty Shimano. Mowa tu o bębenkach z mechanizmem rolkowym, czyli Silent Clutch. Choć było to ciężkie rozwiązanie, to jednak jego trwałość (przy właściwym serwisie) stała na wysokim poziomie. Dodatkowym plusem było znaczne zmniejszenie martwego ciągu względem klasycznych rozwiązań. A może ktoś z Was jeszcze posiada tego typu piastę?