Pyörän

Miten Vaihdesuhde, Gain Ratio ja Kehitys Lasketaan

Gain ratio on polkupyörän voimansiirron luku, joka ottaa huomioon pyörän koon ja kammen pituuden, mikä tekee siitä suoraan vertailukelpoisen täysin erilaisten pyörien välillä. Syötä eturatas, takarattas, pyörän halkaisija ja kammen pituus löytääksesi sen sekä yksinkertaisemman vaihdesuhteen ja intuitiivisemman kehitysluvun.

Keskeiset Huomioitavat Tekijät

• Korkeampi gain ratio tarkoittaa “pitempää” vaihdetta — enemmän matkaa per polkaisu, mutta myös enemmän voimaa per polkaisu. Matalampi gain ratio on kevyempi polkea (hyödyllinen kiipeämiseen), mutta kulkee vähemmän matkaa per kierros; korkeampi gain ratio kulkee enemmän matkaa, mutta vaatii enemmän voimaa pyörittää, etenkin paikaltaan lähdettäessä tai nousussa.
• Monivaihteisissa voimansiirroissa on useita gain ratioita, ei vain yksi. Pyörällä, jossa on useita eturattaita ja takarattaita, on eri gain ratio jokaiselle yhdistelmälle — laske pienin (helpoin, kiipeämiseen) ja suurin (vaikein, laskuun tai spurttiin) yhdistelmä ymmärtääksesi pyöräsi koko käytettävissä olevan vaihteiston.
• Kammen pituus vaikuttaa gain ratioon aivan yhtä paljon kuin pyörän koko tai vaihteisto. Pidempi kampi antaa enemmän mekaanista vipuvartta samalla vaihteistolla, minkä vuoksi gain ratio (toisin kuin tavallinen vaihdesuhde) sisältää kammen pituuden laskennassaan — kahdella pyörällä, joilla on identtinen vaihteisto mutta eri kammen pituus, on erilaiset gain ratiot.
• Kehitys (development) on intuitiivisempi luku todellisen nopeuden vertailuun. Koska kehitys ilmaistaan suoraan matkana (kuinka pitkälle pyörä kulkee per polkimien kierros), sitä on usein helpompi hahmottaa käytännössä kuin abstraktia gain ratio -lukua, etenkin suunniteltaessa vaihteistoa tietylle reitille tai maastolle.

Tulosten Tulkinta

Gain ratio -luvut ovat merkityksellisiä vain suhteessa karkeaan vaihteluväliin siitä, tuntuuko polkeminen kevyeltä, kohtalaiselta vai raskaalta:

• Alle noin 3 — hyvin kevyt, “pyörivä” vaihde jyrkkiin nousuihin tai raskaasti kuormattuun retkipyörään, jossa polkeminen vaatii vähän voimaa, mutta jokainen polkaisu vie pyörää eteenpäin vain vähän matkaa.
• Noin 4-6 — vaihteluväli, johon useimpien tavallisten maantie-, hybridi- ja gravelpyörien vaihteisto sijoittuu tasaisella tai loivasti kumpuilevalla maastolla ajettaessa — riittävästi matkaa per polkaisu kohtuullisen vauhdin ylläpitämiseksi ilman liiallista rasitusta.
• Yli noin 7 — “pitkä” vaihde nopeaan ajoon tasaisella tai spurttiin, jossa jokainen polkaisu kulkee paljon matkaa, mutta sen pyörittäminen vaatii todellista voimaa, etenkin paikaltaan lähdettäessä.

Nämä vaihteluvälit ovat karkea suuntaviiva, eivät tiukkoja rajoja — ajajan voima, mieluinen kadenssi ja maasto vaikuttavat kaikki siihen, missä kohdassa tietty luku todella tuntuu mukavalta.

Yleiset Virheet

• Pelkkien vaihdesuhteiden vertailu eri pyörien välillä. Sama vaihdesuhde (eturattaan hampaiden määrä jaettuna takarattaan hampaiden määrällä) tuntuu täysin erilaiselta suurirenkaisella maantiepyörällä kuin pienirenkaisella taittopyörällä, koska pelkkä vaihdesuhde jättää pyörän koon ja kammen pituuden kokonaan huomiotta — vertaile aina gain ratiota tai kehitystä, älä pelkkää vaihdesuhdetta, kun pyörät itse ovat erilaisia.
• Oletetaan, että renkaan kokomerkintä antaa tarkan vierintähalkaisijan. Renkaan leveys ja kulutuspinnan korkeus muuttavat pyörän todellista vierintähalkaisijaa, vaikka vannekoko pysyisi samana — leveämpi, tilavampi rengas kulkee samalla vanteella pidemmän matkan kierrosta kohden kuin kapea rengas, joten todellisen ulkohalkaisijan mittaaminen (katso alla oleva UKK) antaa tarkemman gain ration kuin taulukkoarvon olettaminen.
• Unohdetaan, että kammen pituus muuttaa myös lukua. Pidemmän tai lyhyemmän kammen vaihtaminen muuttaa gain ratiota, vaikka eturatas ja takarattas pysyisivät täsmälleen samoina — tekijä, jonka ajajat joskus unohtavat vertaillessaan “samaa vaihteistoa” kahden eri pyörän kokoonpanon välillä.

Kaava

$$\text{Gain Ratio} = \frac{\text{Eturatas}}{\text{Takarattas}} \times \frac{\text{Pyörän Säde}}{\text{Kammen Pituus}}$$

Laskuesimerkki

1. $50 \div 14 \times (350 \div 172.5) = 7.25$

Hyvä Tietää

Sheldon Brownin omat viiteesimerkit osoittavat, miksi gain ratio — ei pelkkä vaihdesuhde — on luku, jota kannattaa vertailla: maantiepyörän 53-hampaisen eturattaan ja 19-hampaisen takarattaan yhdistelmä (170mm kammilla ja 680mm pyörän halkaisijalla) antaa gain ration noin 5,58, kun taas maastopyörän 46-hampaisen eturattaan ja 16-hampaisen takarattaan yhdistelmä (26-tuumaisella pyörällä ja lyhyemmillä kammilla) antaa noin 5,54 — lähes identtiset, vaikka vaihdeluvut, pyörän koot ja kammen pituudet ovat täysin erilaiset. Juuri tästä gain ratiossa on kyse: kaksi pyörää, jotka “tuntuvat” samalta poljettaessa, voivat saada hyvin erilaiset eturatas-/takaratasluvut, kun pyörän koko ja kammen pituus otetaan huomioon.