초보 로드자전거든 숙련된 라이더든 어느 시점에서 다음과 같은 의문을 품게 될 것입니다. 자전거 기어는 어떻게 작동합니까?" 기어가 작동하는 방식은 매우 복잡해 보이지만 실제로는 매우 간단한 메커니즘입니다.
기어는 자전거에 필수적인 요소이며(단일 속도로 주행하지 않는 한), 자전거 기어의 작동 방식을 정확히 아는 것이 흥미롭고 도움이 될 수 있습니다.
- 자전거는 왜 기어가 필요할까요?
- 자전거 기어 조작 방법9
- 자전거 기어는 어떻게 작동할까요?
자전거는 왜 기어가 필요할까요?
기어는 많은 사람들에게 어리석은 질문으로 들릴 수 있지만, 싱글 스피드 자전거의 존재를 고려할 때, 그것은 의심할 여지 없이 유효한 질문입니다.
어떤 자전거들은 기어가 전혀 없다면, 왜 그것들을 귀찮게 합니까?
글쎄요, 어떤 종류의 라이더를 타느냐에 따라 다릅니다.평평하고 비교적 평탄한 지형에서는 1단 자전거로도 충분합니다.일정한 속도를 유지하기 위해서는 비교적 안정적인 양의 전력을 투입해야 합니다.
하지만 언덕이나 험한 지형을 혼합물에 집어넣는 순간 다른 이야기가 됩니다.
자전거, 특히 로드 사이클링의 황금 규칙 중 하나는 지형에 상관없이 자전거를 타는 동안 운율을 대략 일정하게 유지하려고 노력하는 것입니다.
운율은 주어진 시간 동안 페달을 회전하는 횟수(페달링의 rpm)입니다.
언덕이 많은 지역의 단일 속도 자전거에서는 이것이 불가능합니다. 하강할 때와 같은 속도로 상승하는 것을 유지할 수 있는 방법은 없습니다.
하지만 기어를 사용하면 기어를 오를 때는 더 낮은 기어로, 내릴 때는 더 높은 기어로 전환할 수 있습니다. 기어비의 범위가 충분히 넓다는 점을 고려할 때, 이는 주행 중에 대략 일정한 속도를 유지할 수 있다는 것을 의미합니다.
물론 예외도 있습니다.만약 당신이 30%의 경사로를 오르는 것에 도전하고 있다면, 즉시 문을 닫지 않고 높은 운율을 유지하는 것은 꽤 어렵습니다.
여기서 주목해야 할 중요한 것은 기어를 바꾸는 것은 속도를 바꾸는 것이지 운율을 바꾸는 것이 아니라는 것입니다.
자전거 기어 조작 방법
자전거 소유자라면 이미 자전거를 탈 때 기어를 사용하는 방법에 대해 잘 알고 있을 것입니다.
답은 명확합니다. 변속 레버의 작동을 통해 기어를 변경할 수 있습니다. 하지만, 변속 레버는 어떻게 작동합니까?
이 질문에 대한 약간 어색한 부분은 답이 없다는 것입니다. 즉, 어떤 종류의 기어를 가지고 있는지, 나아가 브랜드에 따라 다릅니다.
일반적으로 시프트 레버는 자전거의 두 위치 중 하나에 위치합니다.브레이크 레버와 통합되는 경우가 많은 핸들 바에서는 핸들 바 시프터라고 하며, 다운 튜브에서는 다운 튜브 시프터라고 합니다.
핸들 바 시프터가 있다면 어떤 브랜드의 시프터를 가지고 있느냐에 따라 달라집니다.예를 들어, 시마노는 별도의 레버를 사용하여 기어를 한 방향으로 바꾼 다음, 시프터 시스템 전체를 안쪽으로 밀어 다른 방향으로 바꿀 수 있습니다.
SRAM 시프터는 단일 레버의 작용으로 작동합니다.이 경우 패들을 안쪽으로 많이 밀어 한 방향으로 변속하고 같은 패들을 안쪽으로 조금 밀어 다른 방향으로 기어를 바꿉니다.
SRAM 은 산악 자전거를 타는 사람들에게 여전히 인기 있는 "트위스트 그립" 시프터를 개척하기도 했습니다.
캄파뇰로는 다시 다릅니다. 레버를 안쪽으로 밀어 한 방향으로 바꾸고 분리된 "엄지 패들"을 다른 방향으로 밀어 이동합니다.
반면에 다운튜브 시프터를 사용하는 경우에는 약간의 미묘한 차이가 있지만 기본적으로 한 가지 방법으로 작동할 수 있습니다.
인덱스 다운 튜브 시프터는 기어를 바꿀 때 시프터가 "딱딱" 제자리에 들어맞는다는 것을 의미합니다. 이 경우 레버를 핸들 바 쪽으로 "위로" 밀면 더 단단한 기어가 되고 하단 브래킷 쪽으로 "아래로" 밀면 더 쉬운 기어가 됩니다.
인덱스가 없는 경우 작동은 동일하지만 기어 변속이 느껴질 때까지 천천히 밀었다가 레버를 풀어야 합니다.
자전거 기어는 어떻게 작동합니까?
시프팅 기어
자, 이제 중요한 질문은 자전거 기어가 구체적으로 어떻게 작동하는가 하는 것입니다.
자전거 기어는 기본적으로 7개의 부품으로 구성되어 있습니다.카세트(리어 기어링), 체인 세트(프론트 기어링), 체인, 시프터, 케이블 및 프론트 및 리어 탈선기.
탈선기에는 한 방향으로 밀어주는 스프링이 있지만, 변속 레버에 연결된 케이블에 의해 제자리에 고정됩니다.
변속 레버의 작용으로 케이블에 장력이 인가되거나 해제되어 탈선기가 안쪽 또는 바깥쪽으로 이동할 수 있습니다.
체인은 두 개의 탈선기를 통과한 다음 카세트와 체인 세트의 체인 링과 스프로킷에 장착되며, 리어 또는 프론트 기어를 변속했는지에 따라 "시프트된" 탈선기에 의해 새로운 스프로킷 또는 체인 링으로 당겨집니다.
기어비 및 기계적 장점
그러나 체인이 장착된 스프로킷이나 체인 링을 변경하는 것은 페달을 회전시키는 데 필요한 힘에 어떤 영향을 미칩니까?
이것은 기계적 이점이라고 불리는 현상을 통해 발생합니다.이것은 본질적으로 레버를 사용하는 것과 같은 회전력입니다.페달을 돌리는 데 필요한 힘은 기어에 따라 달라집니다.
이는 서로 다른 크기의 스프로킷 또는 체인 링("코그")을 사용하여 작동합니다. 이것이 작동하는 메커니즘을 정확하게 밝히기 위해, 우리는 예를 선택할 것입니다.
뒤쪽에는 11개의 톱니바퀴가 있고 앞쪽에는 53개의 톱니바퀴 체인 링이 있습니다(이는 일반적으로 로드 바이크에서 가능한 최대 기어비입니다).
자, 기억하세요, 체인은 본질적으로 단단하고, 이빨은 같은 크기입니다. 체인 링이 톱니 하나를 앞으로 움직이면 뒤쪽의 스프로킷도 톱니 하나를 앞으로 움직입니다.
페달을 완전히 돌리면 체인 링도 마찬가지입니다.이것은, 우리의 예에서, 체인이 페달을 돌릴 때마다 53개의 이빨을 앞으로 움직인다는 것을 의미합니다.
아시다시피 체인은 단단하고 톱니 폭이 모두 같기 때문에 후면 스프로킷은 53개의 톱니를 모두 회전시켜야 합니다.
이것은 11개의 톱니가 달린 스프로킷에서 거의 5번의 완전 회전입니다.스프로켓이 들어 있는 카세트는 휠에 단단히 연결되어 있습니다(카세트가 정지해 있는 동안 휠이 한 방향으로 자유롭게 이동할 수 있음).
따라서 카세트가 5회 정도 완전히 회전하면 리어 휠(그리고 더 나아가서는 프론트 휠)도 거의 5회까지 회전합니다.
예를 들어, 앞쪽에서 39개의 톱니가 달린 스프로킷으로 이동한다고 가정해 보겠습니다.이제 페달을 완전히 돌리면 체인 세트가 계속 한 번 회전합니다.하지만, 이제, 그 체인은 앞으로 39개의 이빨만 움직입니다.
이것은 카세트의 최대 회전수인 3.5 미만이며, 따라서 휠도 마찬가지입니다.
700c 휠을 사용한다고 가정해 보겠습니다.그리고 나서, 5회전은 약 3.5m를 주행할 것이지만, 3.5회전은 단지 2.45m를 주행할 것입니다.
페달을 한 번 돌리면 다른 거리를 따라 이동합니다. 이제 동일한 운율에 대해 느린 속도로 이동합니다.
기어비가 다르면 페달을 밟기가 쉬워지거나 어려워지는 이유는 무엇입니까?
기어를 바꾸면 주어진 운율에서 속도가 바뀐다는 것을 확인했습니다.
하지만 왜 페달의 회전 속도가 같은 다른 거리를 움직이면서 페달을 돌리는 것이 더 어렵게 느껴집니까?
상황을 극단적으로 지나치게 단순화하는 것은 같은 시간에 같은 무게를 더 먼 거리를 따라 "끌고" 있기 때문에 더 많은 힘이 필요하다는 것입니다.
하지만 실제로는 그렇게 간단하지 않습니다.
가속하기 위해서는 페달에 힘을 가해야 합니다.하지만 드래그가 없는 완벽한 상황에서는 페달에 동력을 입력할 필요 없이 일정한 속도를 유지할 수 있습니다.
하지만, 분명히, 당신은 항상 드래그를 경험합니다. 그래서 여러분은 공기 저항으로 인해 경험하는 저항을 상쇄하기 위해 페달에 힘을 가해야 합니다.일반적으로 공기 저항은 사용자의 속도에 따라 달라집니다.
기어를 올린 후 더 빠르게 주행할 때 공기 저항이 증가하므로 이러한 저항력을 상쇄하기 위해 페달에 더 많은 힘을 가해야 합니다.
"페달에 더 많은 힘을 가해야 한다"는 것은 본질적으로 "페달이 회전하기 더 어렵게 느낀다"와 같습니다. 그래서 더 단단한 기어로 전환하면 페달이 회전하기 더 어렵게 느껴집니다.
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