Nebezbedni patenti u biciklističkoj industriji

U ovom članku govorim o patentima rasprostranjenim u biciklističkoj industriji, koje smatram lošim, ili/i nebezbednim.

Sadržaj:

1. Uvod
2. Bezbednosne mere biciklističke industrije
3. Nebezbedni patenti u biciklističkoj industriji
   3.1. Lule sa orahom i ahead lule sa premalo šrafova
   3.2. Osovine na četvrtku
   3.3. Spoj pedale i kurble
   3.4. Točkovi sa malo žbica
   3.5. Radijalno pleteni točkovi
   3.6. Karbonski ramovi, viljuške i ostali delovi
   3.7. Savremene drumske (“kaliper”) kočnice

1. Uvod

Relativno velik broj bicikala mi prolazi kroz ruke. Mnogi dolaze na redovan servis, ali isto tako, velik broj dolazi zbog nekog problema (a i u toku kontrole za vreme servisa dešava se da primetim problem “u nastajanju”, koji biciklista još nije primetio).

Uvek se trudim otkriti šta je uzrokovalo kvar, ili lom. Kako iz čiste radoznalosti, tako i radi bezbednosti: da bih shvatio može li se tako nešto sprečiti, ili barem primetiti na vreme, a ne da bicikl u vožnji dovede biciklistu u rizik od pada, ili sudara.

Pri tome, kada na osnovu svog znanja i iskustva pričam o nekim “rizičnim” delovima, poput lula sa orahom, ili osovina pogona na četvrtku, ljudi su često u neverici: “meni se to nikad nije desilo?!”, ili “ima hiljade bicikala sa tim sistemom i ne znam da se ikome to desilo!?” i slično. Ovo je često stav ljudi kada su bilo kakve stvari vezane za bezbednost u pitanju. Mislim da mnogi mehaničari (a i policajci) razumeju tačno o čemu govorim.

Uglavnom, računam da bi bilo korisni imati dokumentovane “havarije” na jednom mestu, kako radi lične evidencije, tako i radi kraće priče: kad neko kaže da se ne dešava, mogu samo poslati link. Zato sam napravio poseban članak sa slikama oštećenih delova bicikala, ali pre toga želim objasniti uzroke nekih problema.

Napomena: neki kvarovi i lomovi su uzrokovani lošim dizajnom delova (o tome više u narednom poglavlju), dok su drugi rezultat lošeg održavanja, neispravnog rukovanja, ili jednostavno fabričke greške.

– Sadržaj –

2. Bezbednosne mere biciklističke industrije

Ograda: ovo je moje lično mišljenje, bazirano na mom znanju i dosadašnjem iskustvu (različiti ljudi imaju različita iskustva i različita mišljenja, a ovo je moje).

Dosta patenata koji se koriste u biciklističkoj industriji su nebezbedni. Skloni kvaru, ili lomu, često bez prethodne najave. Ima puno više marketinga (i pravljenja novca) od dobrog inženjeringa i zdravog razuma. Ista prodavnica, ili proizvođač bicikala, će vam prodati kacigu za bicikl, i prednji točak sa svega 16 žbica, koji se zaglavljuje za viljušku u slučaju (iznenadnog) pucanja samo jedne žbice.

Ne mogu se vratiti u prošlost i slikati sve što sam video, ali mogu od sada sve dokumentovati (sad kad sam i ja podlegao tome da imam mobilni telefon 🙂 ) radi boljeg argumentovanja i mog doprinosa promeni na sigurnije i, po mom mišljenju, bolje (mada sumnjam da će se išta pomeriti sa mrtve tačke, puno je tu novaca u igri).

Prvobitno sam hteo ovaj članak staviti u odeljak sajta vezan za održavanje bicikala, ali mislim da mu je mesto u ovom odeljku za bezbednost biciklista.

– Sadržaj –

3. Nebezbedni patenti u biciklističkoj industriji

Pre nego što navedem patente koje smatram inherentno lošim, ili/i nebezbednim, da kažem kako važe iste ograde kao i na početku 2. poglavlja. I pojašnjenje: ovde ne govorim o problemima i greškama u proizvodnji, ili izboru materijala, već o promašajima u samom startu. Odgovarajuća analogija van biciklizma bi bila pravljenje planinarskih cipela sa visokom tankom štiklom.

3.1. Lule sa orahom i ahead lule sa premalo šrafova

Pre više decenija, lula sa orahom mi se “oslobodila” u vožnji. Zato sam istraživao postoji li način da se to predupredi (preventivnim održavanjem), ili barem da se na vreme primeti, pre nego što pukne. Kako objašnjavam u nastavku, zaključio sam da se sve drži na jednom šrafu, jednoj tački pucanja, i da nema načina da se ovaj sistem učini bezbednim. Od tada sam servisirao više bicikala drugih vozača sa istim problemom. Ne dešava se često, ali ne može se znati kada će se desiti, a ne bih voleo da mi se to desi dok jurim nizbrdo.

Glavni problem kod lula sa orahom je što se sve drži na jednom šrafu. OK, znaju i da zapeknu, pa u tom slučaju šraf ne igra nikakvu ulogu, ali obe varijante su loše, svaka na svoj način. Prvo par slika, pa objašnjenje:

Kako radi patent sa orahom i zašto je loš (i nebezbedan)?

Kako je prikazano (orijentisano) na slici 2: šraf (1) se zateže i povlači orah (2) ka desno i ka gore (3), zahvaljujući kosom interfejsu. Na taj način se lula zaglavljuje unutar vrata viljuške (na slici je namerno ostavljeno da malo štrči, kako bi se moglo videti šta se dešava).

Uz to, postoji razmak između lule i unutrašnjosti vrata viljuške (4 na slici 2), kuda voda i znoj vremenom prodiru, izazivajući galvansku koroziju (svarivanje). Zato su aluminijumske lule sklone “svarivanju” za unutrašnjost viljuške. Što je loše jer onemogućava redovan servis ležaja (šolja) viljuške, ili zamenu ležaja, kao i lule.

Postoje šolje sa gumenom zaptivkom na vrhu, ali zbog elastične deformacije materijala pri opterećenju, ove zaptivke samo donekle usporavaju ulazak vode, ali ga ne sprečavaju.

• Ovaj problem se može sprečiti ako se šraf, orah i deo lule koji ulazi u viljušku namažu kvalitetnom montažnom pastom.

Dok ne svari, lula sa orahom predstavlja opasnost. Ako šraf pukne (1 na slici 2), a pucaju usled zamora materijala i bez prethodne najave, lula postaje slobodna i gubite mogućnost upravljanja pomoću kormana! Ceo sistem se drži na tom jednom šrafu.

Naravno, možete svake nedelje izvrnuti šraf, obrisati ga i pregledati, ali to je izuzetno nepraktično i često traži i otkačinjanje sajli kočnica i menjača, ili barem skidanje ručica sa kormana (ako se šraf izvrne bez vađenja lule, orah može upasti i zaglaviti se unutar viljuške).

• S tim na umu, šraf koji sve drži je jedna tačka pucanja. Nema garancija da neće pući pre sledećeg planiranog pregleda. Ne mora pokazati nikakve simptome kada napukne (pre nego što skroz pukne) dok vozite.

Ali milioni ljudi voze lule sa orahom i “to se nikome ne dešava.” To često čujem kad pričam o ovom problemu. Moje iskustvo, iz prve ruke, je da se dešava. Međutim, istina je da se dešava veoma retko. Problem je u tome što se dešava naglo i bez najave. Zato mislim da je opasno. Na forumu sam detaljnije objasnio zašto preventivno održavanje ne eliminiše rizik kod lula sa orahom.

Još jedna mana ovog sistema je komplikovano podešavanje optimalnog predopterećenja ležajeva upravljača.

Prednosti? Jednostavno podešavanje visine kormana (ako lula nije zapekla, što često bude slučaj). U praksi je sistem sa ahead lulom superioran u svakom pogledu:

Kod dobro dizajniranih ahead lula, dva šrafa drže lulu fiksiranu za korman (1), dok četiri šrafa drže korman (2) – tako da u slučaju pucanja bilo kog šrafa, ostaje dovoljno vremena da se bezbedno zaustavi i zameni polomljeni šraf. Kada jedan šraf pukne, ostali bivaju blago rasterećeni, tako da je verovatnoća pucanja više od jednog šrafa istovremeno, veoma, veoma, veoma niska.

Kako su lule i viljuške bez navoja izmišljene.

Video objašnjenje i pokazivanje nedostataka lule sa orahom:

– Sadržaj –

3.2. Osovine na četvrtku

Osovina na četvrtku drži kurblu na sebi pomoću predopterećenja i elastične deformacije materijala koji naležu jedni na druge. Ipak, usled relativno snažnih sila na relativno maloj površini, dolazi do češanja materijala kurble o materijal osovine, te do pukotina – vremenom.

Zbog načina montiranja (i skidanja), izuzetno je nepraktično svake nedelje skidati kurble i proveravati stanje osovine. Dok se pucanje osovine dešava bez primetne prethodne najave. Uz to, pucanje se češće dešava na delu osovine koji drži levu kurblu, pošto sa te strane osovina prenosi i težinu vozača i obrtni momenat na lančanik (koji je sa desne strane, pa ga desna kurbla prenosi direktno, ne preko osovine).

Kada osovina pukne, kurbla spada, a biciklista se naglo naginje na tu stranu, uz zakretanje bicikla na tu stranu – što može biti opasno u saobraćaju, ili na tehnički zahtevnim stazama (recimo pucanje osovine i poletanje ka levo na usponu, dok pedalate stojeći, a automobil vas pretiče u tom trenutku).

Modernije Hollowtech 2 kurble su praktičnije za skidanje i kontrolu stanja osovine. Takođe, kod njih se pucanje dešava samo na delu osovine koji naleže na ležajeve, u slučaju kada ležajevi zaribaju i osovina počne češati o njih (jer su zapekli). Provera da li se ležajevi lepo okreću se može uraditi i bez skidanja kurbli.

Relativno svež i autentičan primer ovog “ali-to-se-nikom-koga-znam-nije-desilo” problema:
https://www.reddit.com/r/bikewrench/comments/1aszcwp/broken_bb_axle/
Slike:

– Sadržaj –

3.3. Spoj pedale i kurble

Spoj pedale i kurble je kod svih biciklističkih pogona ravan, umesto da bude upušten pod uglom od 45 stepeni. Zbog elastične deformacije materijala pod silom pedalanja, ravan spoj dovodi do oštećenja češanjem materijala, što može rezultovati pucanjem kurble.

Ovo oštećenje vremenom dovodi do pojava pukotina na kurbli, blizu spoja sa pedalom. Mogu se videti golim okom, tako da se mogu na vreme zameniti kurble, pre nego što se desi nešto ovako:

Jobst Brandt je ovaj problem rešio jednostavnom modifikacijom:

Ovako adaptiran interfejs rešava problem. Zašto se ovako ne radi fabrički za sve kurble i pedale? Ne znam, možda je za koji dolar skuplje to napraviti, a i nikog nije briga. Biciklizam je moda i marketing ispred inženjeringa – već decenijama.

Zanimljivo je da su šrafovi koji drže točkove automobila isto pravljeni sa ovakvim uglom od 45 stepeni, u ovom slučaju kako šrafovi ne bi ispadali od vibracija, ili pucali. Uz korištenje ovakvog interfejsa, leva pedala bi mogla imati normalan, desni navoj, bez da se odvrće i ispada.

– Sadržaj –

3.4. Točkovi sa malo žbica

Pisao sam već o optimalnom broju žbica za točkove bicikala. Koji je problem sa “modernim, superaerodinamičnim” točkovima koji imaju manje od 32 žbice – često i po 24, ili manje?

Izgleda moćno, zar ne? 🙂 Ako pukne jedna žbica, takav točak može u tolikoj meri izgubiti centriranost, da biva blokiran od strane rama bicikla. A žbice obično pucaju usled zamora materijala, iznenada i bez najave.

Naravno, uz izbor kvalitetnih žbica i ujednačenu tenziju žbica, verovatnoća pucanja žbica svodi se na minimum, ali nije nemoguće da neka žbica ipak pukne.

– Sadržaj –

3.5. Radijalno pleteni točkovi

Već sam pisao opširno o vrstama pletenja točkova i kako žbice prenose sile. Točkovi pleteni ukršteno su superiorni, kako sam tu objasnio. Ipak, radijalno pleteni točkovi se još uvek prave.

Izgledaju “cool”, a i uštedi se par grama na težini, jer se koriste nešto kraće žbice kod radijalno pletenih točkova, u odnosu na ukršteno pletene točkove. Pored lošijeg prenosa svih sila, radijalno pletene žbice vrše ogroman pritisak na prirubnice nable.

Dok se sila tenzije žbica ukršteno pletenih točkova u najvećoj meri poništava (vuku zid prirubnice nable jedan ka drugom, sabijajući ga), tenzija radijalno pletenih žbica teži počupati zidove prirubnica nable. Tada se ovako nešto može lakše desiti:

U ovom konkretnom slučaju, nabla je najverovatnije imala fabričku grešku, ili je doživela neko ranije “maltertiranje”, pošto je pukla iako je bila ukršteno pletena. Radijalno pletenje u velikoj meri povećava verovatnoću da se ovako nešto desi.

– Sadržaj –

3.6. Karbonski ramovi, viljuške i ostali delovi

Karbonski delovi za bicikle su veoma popularni: “super-lagani i super-udobni”. Ipak, u odnosu na metale, karbonska vlakna imaju jednu lošu osobinu: način na koji otkazuju.

Kod metala, pukotine se po pravilu jave spolja, vidljive golim okom (često tanke, poput vlasi kose, ali ipak vidljive). Kod karbonskih vlakana, pukotine (delaminacija vlakana) su često nevidljive, dok ne dođe do iznenadnog, potpunog pucanja.

Luescher Teknik YouTube kanal je pun poučnih snimaka (na engleskom) na ovu temu.

Da li je karbon loš, nebezbedan? Nikako – to je fenomenalan materijal – vlakna budućnosti! Međutim, čak i novi, a pogotovo korišteni delovi, moraju biti ispitani (redovno) od strane profesionalca sa odgovarajućom opremom. Ja ne znam da iko u Srbiji (i bližem okruženju) nudi ove usluge.

Mislim da je ovo važno imati na umu. Kontrola kvaliteta, čak i od strane veoma poznatih (neću reći baš “dobrih”, ali svakako skupih) proizvođača nije još uvek na zadovoljavajućem nivou (po mom mišljenju).

U članku o materijalima ramova bicikala, objasnio sam prednosti i mane većine materijala pogodnih za tu svrhu.

– Sadržaj –

3.7. Savremene drumske (“kaliper”) kočnice

Video objašnjenje problema sa savremenim drumskim ne-disk (“kaliper”) kočnicama. Zbog čega činjenica da se čeljusti ne pomeraju, a da pakne moraju stajati dosta blizu felni, može praviti problem u slučaju da felna dobije osmicu iz bilo kog razloga (ili čak pri samo penjanju uzbrdo ako je felna dovoljno kruta):

– Sadržaj –

Autor

Relja Novović

Relja je strastveni biciklista, dobar mehaničar bicikala, i profesionalni administrator računarskih sistema – sa decenijama iskustva u obe oblasti (i računari, i bicikli 🙂 ). Relja Novović – iskustvo i kratka biografija