Apa dan bagaimana pengaruh speed dan gear ratio sepeda

Bisa bersepeda dengan gear yang tepat sesuai dengan kondisi dan medan bersepeda, akan membuat kita bersepeda lebih cepat dan yang penting adalah lebih efektif dan efisien. Bersepeda akan lebih nyaman, dan membuat komponen sepeda lebih awet.

Memahami prinsip kerja dan dasar bagaimana gear sepeda bekerja, pengaruh dari perbedaan ukuran dari chainring dan cassette sepeda, akan membantu kita untuk memilih gearing yang cocok sesuai kemampuan kita.

Gear /Speed Sepeda

Gear digunakan untuk mentransfer tenaga menjadi gerak. Gear sepeda juga demikian, gunanya untuk merubah tenaga dari kayuhan menjadi gaya dorong pada roda sepeda. Bayangkan sepeda tanpa gear, sepeda harus kita dorong untuk melaju, dan tidak akan senyaman sepeda dengan gear, seperti push bike anak kecil yang tidak memiliki gear. Gear pada sepeda sering dikatakan sebagai speed. Sepeda fixed gear, singe gear, multi gear semua menggunakan prinsip kerja gear yang sama. Lalu kenapa sepeda bisa memiliki banyak gear?

Kenapa perlu gear di sepeda

Fungsi dari gear adalah untuk efisiensi dan kecepatan. Tiga hal yang berperan dalam sistem gear adalah enegi, speed, dan force, atau tenaga, kecepatan, dan gaya dorong. Gear pada sepeda memudahkan kita agar dapat mengatur dan mengganti kecepatan dan berat kayuhan yang nyaman sesuai dengan medan yang kita hadapi. Hal ini yang tidak dipunyai sepeda single speed / fixed.

Gear dapat memberikan kecepatan, tetapi mengurangi gaya; gear bisa menambah daya dorong, tetapi mengurangi kecepatan.

Seperti mobil, low gear (dari gigi terendah, yaitu gigi 1) untuk mulai berjalan, berakselerasi,  atau menanjak. High gear untuk mendapatkan kecepatan maksimal. Jika low gear dipaksakan untuk kecepatan tinggi, maka tingkat konsumsi bahan bakarnya akan tinggi sekali. Sepeda juga demikian, jika low gear kita paksakan untuk kecepatan, maka akan menguras tenaga kita. Itulah yang disebut dengan efisiensi gear, pemilihan gear yang tepat akan mengurangi pemborosan tenaga.

Sehingga berdasarkan gear, sepeda bisa dikategorikan menjadi:

1. Single Speed: sepeda yang hanya memiliki satu gear ratio, atau satu chainring dan satu sprocket. Sprocket di belakang memiliki freewheel, yang membuat sepeda roda bebas bergerak dengan posisi pedal yang diam atau pedal diputar ke belakang (back pedal).
2. Fixed Gear / Fixie: mirip dengan single speed, tetapi sepeda ini tidak memiliki freewheel, sehingga pedal dan roda selalu berputar bersama-sama, dan jika memutar pedal ke belakang akan membuat sepeda melaju mundur.
   Untuk informasi lengkap tentang fixed gear / fixie. baca : Belajar sepeda fixie
3. Multi Gear: sepeda yang memiliki banyak gear atau speed, kombinasi antara jumlah chainring dan sprocket. Sepeda ini yang lebih umum, mempunyai beberapa chainring (depan), dan beberapa srocket/cassette di belakang.
4. Single Chainring: Sepeda single chainring tidak sama dengan single gear. Sepeda single chainring adalah sepeda yang hanya memiliki 1 chainring (depan), tetapi sprocket belakang bisa satu atau banyak. Sepeda ini yang menjadi trend belakangan ini, dan paling banyak ditemui pada sepeda gunung (MTB).
5. Hub Gear: sepeda yang memiliki gear system di dalam hub sepeda. Sistem mekanika gerigi diatur dan disusun dalam hub belakang sepeda. Ada beberapa yang dikombinasikan juga dengan chainring dan sprocket.

Menghitung speed sepeda

Sering kita temui istilah 2×10, 2×11, 3×9, atau 1×12, angka di depan menyatakan jumlah chainring (gerigi depan), dan angka di belakang menyatakan jumlah sprocket (gerigi belakang).

Sepeda dengan 3 chainring (triple chainring) di depan dan 10 sprocket di belakang, total speednya adalah 3 x 10 = 30 speed. Artinya sepeda itu memungkinkan untuk mengkombinasi 30 speed dengan merubah pasangan chainring dan sprocket di belakang.

Perlu dicatat bahwa, semakin banyak speed bukan berarti sepeda semakin cepat atau bagus. Sepeda dengan banyak speed akan memberikan lebih banyak variasi gear ratio, bukan kecepatan.

Chainring / Chainset / Crankset

Chainring adalah gerigi depan yang yang menyatu dengan pedal sepeda. Beberapa istilah lain tuntuk chainring adalah crankset, front chainwheel, crank, atau engkol.

Berdasarkan jumlah dan ukuran chainringnya, chainset secara umum dibagi menjadi:

• Standard (Double) Chainring: Memiliki 2 chainring, ukurannya biasanya 52-39T, umumnya digunakan untuk jalanan yang relative datar.
• Compact chainring: Memiliki 2 chainring, dengan ukuran chainring lebih kecil dari standard, biasanya 50-34T, supaya lebih enak dibawa ke jalan mendaki.
• Triple chainring: Memiliki 3 chainring, bisa untuk mendaki ataupun kencang di jalan datar, tanpa spesialisasi. Artinya sepeda ini bisa dibawa untuk semua medan. Pilihan gear sangat banyak, kadang membingungkan.
• Single chainring: Sedang populer sekarang, hanya memiliki satu chainring, tidak memiliki pilihan gigi depan, sehingga bisa menghilangkan Front Derailleur sehingga mengurangi beban dan membuat shifting menjadi simple dan mudah. Chainringnya khusus, memiliki fitur narrow-wide agar rantai tidak gampang lepas.

Sprocket / Cassette

Sprocket adalah kumpulan gear di roda belakang. Walaupun sprocket dan cassette sering diartikan sama, tetapi istilah cassette lebih dipakai untuk sprocket dengan hub roda freehub, atau hub yang memiliki jalur/splie/slop, dimana sprocket dimasukkan dengan cara didorong. Sementara hub roda dengan freewheel, yang sprocket dimasukkan ke hub dengan diputar karena memiliki ulir/drat, tidak memakai istilah cassette. Sementara cog adalah satuan keping atau piringan gear dalam kumpulan sprocket atau cassette.

Contoh sepeda dengan cassette 7 speed ukuran 14-28T, artinya cassette memiliki 7 sprocket dengan ukuran terkecil 14T dan ukuran terbesar 28T. Tidak semua spesifikasi sepeda mencantumkan ukuran dari setiap sprocket yang dipasang, untuk mengetahuinya biasanya bisa dicari di website pembuat cassette untuk mendapatkan informasi yang lebih lengkap.

Pada cassette sepeda standard, biasanya pengaturan ukuran sprocket diatur agar tidak terlalu jauh beda antar sprocket yang bersebelahan, untuk mengurangi loncatan kekuatan pada kayuhan pedal ketika berpindah gigi. Agar ketika kita mengganti gear, kekuatan kayuhan tidak akan berubah drastis, sehingga kita bisa menjaga momentum dan kecepatan sepeda untuk tetap melaju stabil. Tetapi untuk sepeda yang khusus, urutan ukuran sprocket bisa diatur secara manual menyesuaikan tujuan dari pengendara sepeda.

Kemampuan cassete dinyatakan dengan range cassete dan gear ratio. Range cassettes diukur berdasarkan ukuran cog yang paling kecil dan yang paling besar.  Sedangkan gear ratio menyatakan perbandingan gear terbesar dengan gear terkecil dalam satuan persen, contohnya sepeda dengan cassette 10T-50T, gear rangenya adalah (50/10)x100% = 500%

Berdasarkan rangenya, cassette dapat dibagi menjadi:

• Narrow ratio cassete: jika perbedaan antara sprocket yang terkecil dan terbesar kurang dari 20.

Contoh: 11-28T, biasanya dipakai pada sepeda balap, karena jalanan yang cenderung datar.

• Wide ratio cassette: jika perbedaan antara sprocket yang terkecil dan terbesar lebih dari 20.

Contoh: 11-40T, biasanya dipakai pada sepeda gunung  untuk mengantisipasi jalan yang mendaki dan menurun.

• Mega Range cassette: Cassette dengan ukuran sprocket terbesar ukurannya jauh dari sprocket-sprocket sebelumnya, biasanya dipakai untuk menghadapi jalan tanjakan ekstrem.

Contoh: 8-Speed Mega-Range Cassette dengan ukuran cog 11-13-15-17-20-23-26-34, dimana lompatan pada sprocket terakhir jauh berbeda dari urutan sebelumnya.

Perkembangan sepeda memunculkan sprocket gear yang super besar dan super kecil. Ukuran sprocket besar yang sudah menjadi umum sekarang ini adalah 50T, dan ukuran yang kecil adalah 10T. Dengan ukuran sprocket yang lebih kecil, kita bisa memacu sepeda dengan lebih cepat pada jumlah putaran pedal (cadence) yang sama.  Terutama dengan kemunculan groupset 12 speed yang banyak dipakai pada sepeda single chainring (1x).

Gear ratio

Gear ratio adalah perbandingan kecepatan atau gigi antara dua atau lebih roda gerigi (gear) yang berhubungan langsung atau terhubung melalui rantai.

Pada contoh gambar di atas, gear A memilki 20 gigi, gear B memilki 40 gigi.

Gear ratio nya adalah gigi B / gigi A = 40/20 = 2.

Yang artinya setiap 1 putaran gear B, akan memutar gear A sebanyak 2 kali.

Gear ratio sepeda menggunakan konsep yang sama, chainring (depan) memutar sprocket (belakang) yang dihubungkan oleh rantai. Contoh penamaan gear ratio sepeda : 44/16T. Artinya kombinasi chainring dan sprocket dengan 44 gigi gear di depan, dan 16 gigi gear di belakang, sedangkan satuan “T” dibelakang adalah kependekan dari Tooth (gigi).  Satuan 44/16T ini dapat juga dikatakan 2.75 (44 dibagi 16).

Gear Ratio = jumlah gigi depan / jumlah gigi belakang

Dari rumus tadi, bisa disimpulkan kalau semain banyak gigi di depan (semakin besar chainring), akan membuat angka gear ratio semain besar. Dan semakin besar gigi di belakang (sprocket semakin besar), akan membuat gear ratio semakin kecil.

Seperti contoh di atas untuk 44/16T = 2.75, ini adalah angka gear ratio untuk sepeda fixie (umumnya fixie memakai 44/16T atau 46/16T). Sepeda fixie memiliki hanya 1 gear di depan dan 1 gear di belakang, tidak ada pilihan gear ratio lainnya.

Sepeda umumnya memiliki pilihan 1-12 sprocket belakang, dan 1-3 chainring depan. Contoh untuk sepeda dengan 10 sprocket, 3 chainring, kita menyebutnya memiliki 30 speed (10 x 3), yang artinya juga memiliki 30 pilihan untuk gear ratio nya.

Gear Ratio sepeda dipakai untuk menganalisa efektifitas dan efisiensi performa gearing,  chainring dan sprocket sepeda. Dengan pengertian terhadap gear ratio kita bisa mengerti shifting gear yang benar, pemilihan chainring dan sprocket yang cocok dengan aktivitas bersepeda kita, dan hal lainnya yang berhubungan dengan performa gear sepeda.

Pengaruh angka gear ratio ini pada aktivitas sepeda adalah:

• Low gear / gear ratio kecil: artinya memakai sprocket yang besar di belakang dan chainring yang kecil di depan. Kita memakai gear ratio yang kecil untuk tanjakan, agar kayuhan lebih ringan, tetapi akan membuat kecepatan tidak maksimal.
• High gear / gear ratio besar: artinya memakai sprocket yang kecil di belakang dan chainring yang besar di depan. Kita memakai gear ratio yang besar untuk turunan atau jalan rata, membuat kecepatan menjadi maksimal, tanpa terlalu banyak mengayuh.

Angka besar dan kecil tidak pasti, sangat tergantung dari kekuatan orang yang mengayuh. Tetapi secara umum, batasan normal adalah angka yang dipakai sepeda fixie yaitu 2.75. Lebih besar dari 2.75 adalah high ratio, dan lebih kecil dari 2.75 adalah low ratio.

Dari angka gear ratio, kita bisa mengetahui karakter sepeda dan membandingkan sepeda dengan mudah. Jika sepeda ingin lebih cepat, naikkan gear ratio, dengan mengubah ukuran chainring menjadi lebih besar atau ukuran sprocket lebih kecil. Dan sebaliknya juga untuk membuat menanjak semakin ringan, turunkan gear ratio, dengan memakai chainring yang lebih kecil atau memakai sprocket yang lebih besar.

Ada  2 angka lain yang biasanya kita temui ketika berbicara gear ratio, yaitu development dan gear inches.

Development

Development kadang disebut juga sebagai progression meter atau Roll-Out, adalah jarak yang ditempuh untuk setiap putaran pedal dalam satuan meter. Untuk mendapatkan jarak tempuh gear ratio dikalikan dengan keliling (panjang lingkaran) ban.

Development = keliling ban x gear ratio

Dari gambar di atas dapat dilihat perbedaan jarak yang dihasilkan oleh 1 putaran kayuhan sepeda yang berbeda, dipengaruhi oleh kombinasi ukuran chainring dan sprocket yang berbeda. Semakin besar chainring yang dipakai akan menghasilkan jarak yang lebih jauh, dan sebaliknya.

Contoh yang lebih jelas bisa dilihat pada sepeda lipat. Sepeda lipat bentuknya kecil, ringkas, dan ringan, tetapi banyak dipakai oleh orang dewasa, seperti sepeda lipat Brompton yang terkenal itu. Banyak orang yang ingin mengganti ke chainring yang lebih besar, karena memakai chainring yang relatif kecil terasa seperti kurang cepat. Karena memang kekuatan kayuh orang dewasa dibandingkan dengan berat sepeda, kaki itu rasanya masih kuat untuk kayuhan yang lebih berat. Makanya untuk chainring sepeda lipat, kita bisa mendapatkan sepeda lipat dengan ukuran chainring yang lebih besar dari 50T.

Gear inches

Gear Inches dipakai sejak jaman dahulu ketika sepeda belum memiliki pilihan chainring dan cog set, gearing sepeda hanya ditentukan oleh besarnya ban. Angka gear inches ini sekarang dipakai untuk mengindikasikan tingkatan  gear (very low – very high).

Gear Inches = diameter ban x gear ratio

Contoh:  Sepeda fixie dengan kombinasi 44/16T dan ban ukuran 700C.  Gear ratio = 44/16 = 2.75  Ban 700 C, diameter = 28.74 inch = 73 cm, keliling = 3.14 x 73 = 229.33 cm  Development = 2.75 x 229.33 cm = 630.66 cm = 6.3 meter  Yang artinya, sekali putaran pedal (360 derajat), akan menggerakkan sepeda sejauh 6.3 meter.  Gear inches = 28.74 x 2.75 = 79.035 inch

Kalkulator Gear Ratio

Ada banyak sekali tersedia online tool untuk menghitung gear ratio dan hal yang berkaitan dengannya. Bisa juga sampai menghitung kecepatan berdasarkan jumlah kayuhan (cadence).

Untuk yang simple melihat low-high gear bisa dicoba di https://www.whycycle.co.uk/bike-gear-calculator/

Input untuk tabel atas adalah : Chainring 22-32-44

Sprocket 11-12-14-16-18-20-22-25-28-32

Diameter ban = 622 mm

Untuk setiap kombinasi chainring dan sprocket akan diberikan gear inches, gear ratio, dan progression meter (development). Dari warna yang ada kita bisa melihat tingkatan gear ratio berdasarkan warna untuk konfigurasi sepeda di atas. Gear ratio dikategorikan dengan perbedaan warna, dari hijau yang paling kecil sampai oranye yang paling besar.

Dari warna kita lihat bahwa pada setup chainring dan sprocket ini, banyak sekali gear ratio yang kecil, sedikit yang sedang, dan hanya satu gear ratio yang besar. Bisa dikatakan kombinasi ini tidaklah efektif, karena kombinasi chainring dan sprocket kebanyakan menghasilkan gear ratio yang sama (duplicate / overlapping gear ratio). Dari situ kita bisa memikirkan untuk mengganti ukuran sprocket atau chainring agar lebih memberikan rentang gear ratio yang lebih baik penyebarannya.

Crosschaining / Crossover

Crosschaining / crossover adalah kondisi dimana terjadi kombinasi antara chainring terbesar dengan sprocket terbesar, atau kombinasi antara chainring terkecil dengan sprocket terkecil; akan membuat rantai sepeda sangat menyilang dan tegang.

Akibatnya adalah:

• Akan terjadi kehilangan tenaga. Rantai akan efisien jika bekerja pada posisi lurus. Ketika posisi posisi rantai sudah sangat miring, akan terjadi banyak gesekan (baik antara link rantai, maupun dengan gigi sprocket atau chainring). Gesekan ini akan memberikan tahanan yang membuat tenaga kayuhan semakin berat.
• Rantai sepeda akan tegang, kencang, dan memberikan tekanan yang besar pada semua komponen penggerak sepeda, dapat mengakibatkan kerusakan komponen-komponen itu jika berlangsung terus menerus, karena part sepeteri ditarik ke samping, dan terjadi gerusan antara rantai dan gear sepeda.
• Rantai yang miring dapat mengurangi daya ikat ke gigi gear, dapat membuat rantai terlepas jika menerima beban yang berat.
• Pada kombinasi sprocket kecil dan chainring kecil, rantai malah akan menjadi kendor dan jika ada guncangan bisa memukul ke sepeda dan terlepas.

Walaupun teknologi terus memperbaiki masalah ini, sebaiknya hindari crosschaining di sepeda kita.

Crosschainring atau rantai menyilang sangat mudah untuk terjadi pada sepeda triple chainring, yang membuat walaupun sepeda triple chainring memiliki banyak pilihan gigi/speed, tetapi tidak semua efektif ketika dipakai.

Duplicate / Overlapping gear

Untuk sepeda yang multi-gear, pasti akan terjadi overlapping gear. Overlapping maksudnya adalah kombinasi beberapa chainring dan sprocket akan menghasilkan gear ratio yang sama. Contohnya kombinasi 53/19 dan 39/14 akan menghasilkan gear ratio 2.79.

Banyak orang yang tidak menyukai duplicate gear ini, karena merupakan pemborosan part pada sepeda, dan membuat shifting yang tidak efektif. Dengan mengurangi duplicate gear, juga akan mengurangi berat sepeda, dan membuat pemilihan gear yang lebih sederhana. Makanya sekarang ini banyak sepeda yang memiliki gear 1X (single chainring), atau hanya memiliki 1 chainring di depan.

Baca: Sepeda Triple Chainring vs Double Chainring vs Single Chainring

Tips menggunakan gear yang benar

1. Tetap mengayuh!

Hal yang paling penting, akan lebih efisien jika kita tetap mengayuh dengan konstan dan tenaga yang tetap, daripada kecepatan putaran pedal yang berubah-rubah. Memang kalau untuk latihan otot, kayuhan yang berat akan memberikan kontraksi otot yang lebih banyak, tetapi tidak untuk perjalanan yang panjang. Begitu juga pada kayuhan yang cepat, akan membuat jantung lebih cepat berdetak dan memompa darah, bagus untuk cardio dan aktivitas enduro. Tetapi untuk efisiensi tenaga, kayuhan yang konstan adalah kuncinya.

2. Antisipasi perpindahan gigi

Perhatikan jalan ke depan, untuk mengantisipasi perubahan kontur dan kondisi yang bisa menyebabkan harus melakukan perpindahan gigi. Berpindah gigilah sebelum mencapai area itu, atau berpindah gigi sebelum harus berpindah gigi. Dengan begitu penggunaan tenaga yang lebih halus, dan gigi sepeda sudah berpindah sebelum adanya penambahan tegangan pada rantai sepeda, atau sebelum terjadi perubahan beban kayuhan. Seperti ketika akan berhenti di lampu merah, kita sudah harus menurunkan gigi berkali-kali, untuk memudahkan pada saat harus berjalan lagi.

3. Hindari Cross Chaining

Jika masih bisa dihindari, hindarilah cross chaining. Walaupun kadang susah untuk dihindari, seperti pada tanjakan yang pendek tapi curam. Rule of thumb untuk menghindari cross chaining adalah: ketika rantai pada chainring terbesar, batasi penggunaan sprocket hanya sampai 2 atau 3 dari yang paling kecil, begitu juga sebaliknya (seperti gambar di atas).