เมื่อต้องเลือกเกียร์ เลือกแหวนใหญ่/เฟืองใหญ่หรือเล็ก/เล็กจะแตกต่างกันไหม
ในยุคนี้ของชุดเกียร์ 11 สปีด มันง่ายที่จะสมมติว่าคุณมีตัวเลือกของเกียร์ 22 แบบที่แตกต่างกันเพื่อให้การเดินทางของคุณขึ้นเนินและลงหุบเขา อันที่จริง หากคุณมีการตั้งค่ามาตรฐานของใบจาน 53/39 ที่ด้านหน้าและเฟืองหลัง 11-25 อัตราส่วนทั้งสองจะเหมือนกัน (53/19, 39/14 โดยทั้งคู่ให้อัตราส่วนของ 2.79:1) และเฟือง 14 อันซ้อนทับกัน หมายความว่ามีเพียงแปดเกียร์จาก 22 เฟืองที่ไม่มีตัวเลือกที่ใกล้เคียงกันเมื่อคุณปัดไปที่ใบจานอื่น
ดังนั้น สำหรับเฟืองที่คาบเกี่ยวกัน เราอยากรู้ว่าการถีบเฟืองใหญ่ไปเฟืองใหญ่ (เช่น 53-19) เท่ากับเฟืองเล็กไปเล็ก (39-14) หรือไม่ หรือหากเลือกได้ จะดีกว่าไหมที่จะทำผิดต่อข้อใดข้อหนึ่ง และคุณจะสังเกตเห็นมันได้จากอานจริงหรือไม่? นักปั่นจักรยานปรึกษาผู้เชี่ยวชาญ
ใหญ่ขึ้น
Stuart Burgess เป็นศาสตราจารย์ด้านการออกแบบทางวิศวกรรมที่ University of Bristol และเป็นหนึ่งในหน่วยงานชั้นนำของสหราชอาณาจักรเกี่ยวกับไดรฟ์ลูกโซ่ "ฉันได้ตีพิมพ์บทความที่แสดงให้เห็นว่าสามารถใช้ประโยชน์จากประสิทธิภาพที่สูงขึ้นด้วยเฟืองที่ใหญ่กว่า แต่ความแตกต่างของประสิทธิภาพนั้นเล็กมากจนผู้ขี่ไม่สามารถสัมผัสได้" เขากล่าว 'ถ้าผู้ขับขี่สามารถรู้สึกถึงความแตกต่าง [ระหว่างเฟืองขนาดใหญ่และขนาดเล็กที่มีอัตราส่วนเท่ากัน] ก็มักจะมีบางอย่างผิดปกติ เช่น โซ่หลวมเกินไปหรือคับเกินไป'
Scott McLaughlin ผู้อำนวยการฝ่ายพัฒนาระบบขับเคลื่อนทั่วโลกของ SRAM กล่าวว่าความตึงเครียดของโซ่ก็มีความเกี่ยวข้องเช่นกัน "การขี่ในใบจานและฟันเฟืองที่ใหญ่ขึ้นส่งผลให้ความตึงโซ่ต่ำกว่าใบจานและฟันเฟืองที่เล็กกว่าที่มีอัตราทดเกียร์เท่ากันและน้ำหนักเหยียบเท่ากัน" เขากล่าว "ความตึงของโซ่ที่ต่ำลงอาจทำให้จักรยานรู้สึกแข็งและตอบสนองต่อการเหยียบคันเร่งที่กำหนด และควรปรับปรุงประสิทธิภาพเพียงเล็กน้อยด้วย
‘ความรู้สึกของการตอบสนองเป็นพิเศษมาจากความตึงของโซ่ที่ต่ำลง ส่งผลให้เฟรมงอน้อยลง เนื่องจากโซ่ถูกชดเชยอย่างมากจากเส้นกึ่งกลางของเฟรม” เขากล่าวเสริม 'อีกครั้ง สิ่งนี้ทำให้เกิด "ความรู้สึก" หรือความรู้สึกตอบสนองต่อการป้อนคันเร่ง แต่จริงๆ แล้วไม่ได้เพิ่มประสิทธิภาพใดๆ (หรือเพิ่มประสิทธิภาพเพียงเล็กน้อยเท่านั้น)'
ฉันทามติดูเหมือนว่าคุณจะไม่รู้สึกถึงความแตกต่างระหว่างใหญ่-ใหญ่และเล็ก-เล็ก แต่มีการปรับปรุงประสิทธิภาพเล็กน้อย แน่นอนว่าในฐานะนักปั่นจักรยาน เราต้องการทราบขนาดของผลประโยชน์นี้ และเหตุใดจึงเกิดขึ้น
ศาสตราจารย์เบอร์เจสกล่าวถึงการศึกษาเกี่ยวกับระบบตีนผีจักรยานในสภาพห้องปฏิบัติการโดยใช้เพลาอินพุตที่มีใบจาน 52 ฟันที่เชื่อมต่อกับเพลาส่งออกที่มีเฟืองขนาดต่างกันตั้งแต่ 12 ถึง 21 ซี่
ผลการศึกษามันบอก สำหรับความเร็วข้อเหวี่ยง 60 รอบต่อนาทีและกำลังไฟฟ้าเข้า 100W ชุดเฟือง 52/11 มีประสิทธิภาพ 911%, 52/15 ให้ 92.3% และตัวเลขนั้นเพิ่มขึ้นเป็น 93.8% สำหรับชุดค่าผสม 52/21 ซึ่งแสดงให้เห็นชัดเจนว่าจำนวนฟันที่สูงขึ้นจะนำไปสู่ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นในทางปฏิบัติอย่างแท้จริง (ตัวเลขประสิทธิภาพสูงถึง 98.6% ได้รับการบันทึกในการทดลองแยกกัน แต่นี่เป็นระหว่างเฟืองสองตัวที่ไม่มีโซ่วิ่งผ่านกลไกตีนผี)
ดังนั้น หากเฟืองที่ใหญ่กว่ามีประสิทธิภาพมากกว่าเล็กน้อย คำถามยังคงอยู่: ทำไม?
รูปหลายเหลี่ยมแต่ไม่ลืม
ราซีน ซู เป็นผู้อำนวยการฝ่ายวิจัยและพัฒนาของเครือ KMC "โซ่วิ่งได้นุ่มนวลกว่าบนเฟืองที่ใหญ่กว่าที่ทำกับเฟืองที่เล็กกว่าอันเนื่องมาจากเอฟเฟกต์รูปหลายเหลี่ยม ซึ่งหมายความว่าการสั่นของโซ่น้อยลงหรือการเคลื่อนที่ในแนวตั้งระหว่างการมีส่วนร่วมของโซ่และเฟือง" เขากล่าว 'สำหรับเฟืองขนาดใหญ่จะช่วยลดการสูญเสียการส่งกำลัง กล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือมันให้ประสิทธิภาพของโซ่ที่สูงขึ้น’
"เอฟเฟกต์รูปหลายเหลี่ยม" ที่เขากำลังพูดถึงหมายถึงแนวคิดที่ว่าเฟืองแต่ละตัวสามารถมองเป็นรูปหลายเหลี่ยมที่มีจำนวนด้านเท่ากันกับฟันเฟืองมุม (หรือจุดยอด) ของรูปหลายเหลี่ยมจะอยู่ตรงกลางช่องว่างระหว่างฟัน ซึ่งเป็นที่ที่จุดศูนย์กลางของหมุดเชื่อมโยงของโซ่นั่ง เมื่อแต่ละลิงค์ของโซ่เข้าปะทะกับเฟืองเลี้ยว มันจะเพิ่มขึ้นเมื่อมุมของรูปหลายเหลี่ยมไปถึงจุดสูงสุด จากนั้นจะตกลงอีกครั้งเมื่อรูปหลายเหลี่ยมยังคงหมุนต่อไป ซึ่งหมายความว่ารัศมีของเฟืองจะผันผวน ทำให้ทั้งโซ่ขึ้นและลงเมื่อข้อต่อแต่ละอันประกอบเข้าด้วยกัน ส่งผลให้สูญเสียพลังงานและไร้ประสิทธิภาพ และที่สำคัญการสูญเสียจะมากกว่าบนเฟืองขนาดเล็ก เนื่องจากมุมของรูปหลายเหลี่ยมที่มีด้านน้อยจะคมชัดกว่า
ข้อต่อของโซ่ (ส่วนเชื่อมโยงแต่ละส่วนโค้งงอมากเพียงใดเมื่อพันรอบเฟือง) ยังเพิ่มความสูญเสียจากการเสียดทาน และสิ่งนี้ก็เพิ่มขึ้นเช่นกันเมื่อขนาดเฟืองลดลง ดังนั้นในขั้นตอนนี้ มันดูค่อนข้างชัดเจน – หากมีตัวเลือก การวิ่งบนเฟืองที่ใหญ่กว่านั้นมีประสิทธิภาพมากกว่าเล็กน้อย
แต่ยังไม่จบแค่นั้น การทดสอบในห้องปฏิบัติการยังพบว่าประสิทธิภาพในการส่งกำลังของจักรยานเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนเมื่อความตึงในโซ่เพิ่มขึ้นกล่าวอีกนัยหนึ่ง ยิ่งคุณเหยียบแป้นเหยียบแรงขึ้นเท่าใด พลังก็จะยิ่งส่งผ่านจากเฟืองหน้าไปหลังได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ซูกล่าวว่า 'ความตึงของโซ่ที่สูงขึ้นจะทำให้เกิดการสูญเสียความเสียดทานที่สูงขึ้น แต่ช่วยลดการสูญเสียพลังงานระหว่างการเชื่อมโยงระหว่างการส่งกำลัง โดยสรุป ความตึงของโซ่ที่สูงขึ้นจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ” เขากล่าว
ตามที่ Scott McLaughlin จาก SRAM บอกกับเราก่อนหน้านี้ว่าการใส่น้ำหนักที่เท่ากันผ่านบันไดโดยใช้เฟืองขนาดเล็กจะเพิ่มความตึงเครียดในโซ่ ตัวเลือกระหว่างเฟืองขนาดใหญ่หรือขนาดเล็กจะตัดและแห้งน้อยลง
ตัดตามล่า
เห็นได้ชัดว่าถึงเวลาที่ต้องเร่งรถออกจากห้องแล็บและออกไปชมวิวบนท้องถนน ที่ซึ่งมันสำคัญจริงๆ
Michael Hutchinson แชมป์ 3 สมัยแห่งชาติ Time-Trial และนักเขียนด้านเทคนิคเกี่ยวกับการปั่นจักรยานกล่าวว่า 'การขี่สเตอร์ที่ใหญ่กว่านั้นมีประสิทธิภาพมากกว่าเล็กน้อย แม้ว่าผมไม่ทราบว่าคนส่วนใหญ่มีความแตกต่างกัน เป็นที่หยุดหัวใจหากความแตกต่างนั้นโดดเด่น เราทุกคนคงขี่ด้วยโซ่ฟัน 95 ซี่ที่ด้านหน้าและ 35 ซี่ที่ด้านหลัง’
และ McLaughlin เห็นด้วยว่าในทางปฏิบัติ ขนาดของเฟืองไม่ได้อยู่บนเส้นทางวิกฤติเมื่อพูดถึงประสิทธิภาพ 'มีหลายปัจจัยเข้ามาเล่นที่นี่ ตัวอย่างเช่น การข้ามสายโซ่ที่รุนแรงจะลดประสิทธิภาพและเพิ่มการสึกหรอ’
และนั่นดูเหมือนจะเป็นข้อความ การวิ่งบนเฟืองขนาดใหญ่จะเพิ่มประสิทธิภาพเล็กน้อย และลดการสึกหรอของโซ่ เนื่องจากโหลดจะกระจายไปตามความยาวของโซ่ที่ยาวกว่า แต่กำไรเล็กน้อยใดๆ จะถูกแทนที่ด้วยความไร้ประสิทธิภาพและการสึกหรอที่เพิ่มขึ้นซึ่งเกิดจากโซ่ที่บำรุงรักษาไม่ดีหรือโซ่สุดขั้ว เส้น
ที่กล่าวว่าทุกสิ่งเท่าเทียมกัน คิดใหญ่