Pawl (pelatuk hub roda), per (ring), dan ratchet (roda bergerigi) dan bearing/laher adalah komponen di dalam hub roda (freewheel dan freehub) yang membuat kita bisa memutar pedal ke belakang atau coasting (meluncur tanpa mengayuh pedal).
Tidak seperti seperti sepeda fixie, dimana setiap perputaran roda belakang akan memutar roda juga. Pada fixie bike, memutar pedal ke belakang akan membuat sepeda mundur, teknik menahan perputaran pedal digunakan untuk mengerem sepeda. Selama sepeda bergerak, pedal sepeda fixie akan terus bergerak juga, karena sepeda fixie tidak memiliki freewheel. Hal itu tidak kita dapatkan pada sepeda biasa seperti pada sepeda MTB, road bike, sepeda BMX, sepeda lipat, sepeda listrik, karena ada mekanisme freewheel pada sepeda tersebut.
Dalam hal mentransfer tenaga kaki untuk memutar roda, baik freewheel dan freehub mempunyai mekanisme yang sama, yaitu dengan ratchet. Mekanisme ratchet ini sering disebut juga sebagai freewheel, karena dulunya belum ada hub roda jenis freehub, hampir semua memakai freewheel. Tetapi sekarang ini freewheel dan freehub mengacu pada dua jenis komponen sepeda yang berbeda.
Freewheel adalah hub roda yang memiliki ulir, dimana sprocket dimasukkan dan diputar supaya menempel pada hub roda. Sedangkan freehub memakai slot (spline), sprocket disebut dengan cassette, didorong masuk ke dalam hub roda lalu dikunci di bagian terluarnya. Untuk lebih lengkapnya, baca juga : Apa saja di dalam hub roda.
Cara kerja / mekanisme freewheel dan freehub
Ada banyak tipe, bentuk, dan model di dalam freewheel/freehub, tetapi memiliki prinsip kerja yang serupa. Mekanismenya mirip dengan kunci socket dengan ratchet, yang dipakai untuk mempercepat penguncian baut, dimana ketika diputar ke satu arah akan mengencangkan baut, sedangkan ketika diputar ke arah lain tidak akan melonggarkan baut.
Di bawah ini adalah contoh mekanisme ratchet yang sederhana pada hub roda sepeda:
Ketika sprocket berputar ke kanan, maka akan mendorong dan memutar pawl (pelatuk). Badan pawl terhubung dengan as roda, sehingga ketika pawl terdorong berputar, akan juga memutar roda. Semakin cepat kita putar sprocket lewat kayuhan pedal, roda juga akan semakin cepat. Ketika kita berhenti memutar pedal dan sprocket dan sepeda masih berjalan (disebut coasting), pawl masih bisa berputar terus searah jarum jam (kanan). Bahkan ketika kita memutar pedal ke belakang, karena bentuk struktur di dalamnya memiliki desaian memungkinkan pawl yang bebas berputar.
Sebaliknya ketika sepeda kita dorong ke belakang, atau memutar roda belakang ke kiri (berlawan arah jarum jam), maka pawl akan mendorong sprocket, yang pasti membuat pedal juga akan berputar.
Per di bawah pelatuk hub roda membuat pelatuk bisa kembali ke posisi awalnya (bersentuhan dengan badan freehub) setelah terdorong ke bawah ketika melewati badan hub yang lebih tebal. Sehingga ketika sprocket/hub diputar, akan mendorong pelatuk juga. Dorongan per inilah yang membuat suara jangrik (tik-tik) dari hub roda. Suara muncul ketika pawl berpindah dari satu gigi racthet ke gigi lainnya, per akan mendorong pawl cukup kuat sampai pawl menyentuh dinding hub, lentingan logam ke logam inilah yang mengeluarkan bunyi nyaring tersebut.
Jumlah pawl (pelatuk)
Hub roda bisa memiliki jumlah pawl yang berbeda-beda, ada yang dua, umumnya tiga, empat, dan enam, bahkan lebih. Jika kita melihat spesifikasi hub roda, pada merk yang bagus biasanya juga mencantunkan jumlah pawl, gigi dan engagement. Gigi (tooth) disini maksudnya adalah gigi ratchet, bukan gigi sprocket, lalu apa maksud engagement pada hub roda?
Point Of Engagement (POE)
Engagement pada hub roda maksudnya adalah titik kontak antara pawl dan ratchet dimana dorongan bisa terjadi. Semakin banyak gigi pada racthet hub roda banyak titik dorongan atau yang disebut juga sebagai Point of Engagement (POE).
Contoh untuk memudahkannya, misalkan ada hub dengan 1 ratchet dan 1 pawl (pelatuk), artinya hub ini memiliki POE=1, karena hanya ada satu titik pada hub yang memungkinkan pawl dan ratchet bertemu dan saling mendorong. Dan ada kemungkinan kita harus memutar pedal-hub satu putaran penuh atau 360 derajat, sebelum ratchet dan pawl bertemu. Kalau di dalam ada dua gigi ratchet (pada posisi yang bersebrangan), maka POE=2, dan maksimum perputaran pedal sejauh 180 derajat sebelum pawl dan ratchet bertemu, dan seterusnya.
Berikut ini adalah contoh spesifikasi freehub roda (Hope Pro 4).
Jadi selain Point of Engagement (POE) ada sudut engagement. Seperti contoh spesifikasi hub di atas, sudut engagement adalah 8.2 derajat. Yang artinya, ketika kita menekan pedal, belum tentu langsung memicu putaran roda. Ada tekanan/kayuhan yang kosong (tidak memutar roda), sampai ketika ratchet dan pawl bertemu, maka roda akan mulai terputar. Nilai sudut engagement ini adalah nilai maksimum, tergantung pada posisi pawl dan racthet. Jika pelatuk hub roda sudah sudah melewati ujung gigi racthet, maka kayuhan yang kosong (free pedal) tadi mungkin tidak akan sampai 8.2 derajat.
Jadi semakin banyak gigi (tooth) pada racthet, akan membuat sepeda lebih responsif, mengurangi panjang atau memperkecil sudut kayuhan kosong tadi. Shimano merancang freewheel dengan sudut/quick engangement (free pedal travel) yang berbeda untuk tiap kelas dan jenis groupsetnya. Untuk sepeda balap, engagementnya adalah 20 derajat. Sudut yang lebih kecil dipakai pada sepeda gunung, karena sepeda gunung dirasa lebih membutuhkan kayuhan yang responsive, karena lebih banyak perubahan kecepatan, tanjakan mendadak, tikungan, dan akselerasi yang lebih dinamis. Pada kelas groupset Shimano XTR, Saint, dan Deore XT free pedal travelnya adlah 10 derajat, sedangkan pada kelas Shimano SLX 11.25 derajat.
Tidak selamanya sudut ini didapat dari membagikan 360 derajat dengan jumlah gigi ratchet, contoh di atas 360/44T = 8.2 derajat, tetapi juga bisa dipengaruhi oleh posisi pawl. Misalnya hub dengan 6 pelatuk, Tiga pawl dan tiga pawl lainnya diatur dalam posisi yang berbeda (offset) dengan jarak 1/2 gigi racthet, jadi tidak perlu berputar sejauh satu gigi sebelum terjadi kontak, perpindahan 1/2 gigi sudah akan kontak dengan pelatuk. Jadi ketika terjadi kontak, tidak semua (6) pelatuk yang kontak dengan ratchet, tetapi hanya 3 saja. Dengan cara ini, dapat meningkatkan POE dua kali lipat, tanpa harus menambah jumlah gigi ratchet.
Pengaruh jumlah pawl
Semakin besar dan kasar pawl dan ratchet akan membuat hub lebih kuat menahan tekanan dan torsi. Semakin halus dan rapat pelatuk dan ratchet, maka roda akan semakin responsif. Tidak ada hub sepeda yang memiliki keduanya, tetapi biasanya lebih menyeimbangkan ukuran dan jumlah untuk mendapatkan hub roda yang cocok untuk all area.
Kualitas hub adalah hal penting ketika memilih hub yang awet dan berperforma bagus. Hub dengan per yang cepat kendor, pelatuk hub roda yang mungkin pecah, atau desain yang tidak presisi tentu saja akan menurunkan performa hub roda, sehingga putaran pedal terasa tidak responsif dan tersendat.
Selama freehub dalam kondisi bagus, perbedaan jumlah pawl dan POE hanya akan mempengaruhi jeda (delay), ketika kita mulai mengayuh pedal. Tetapi ketika pawl sudah terdorong dan memutar roda, semuanya sama saja. Waktu tunda yang mungkin hanya sepersekian detik bukan masalah besar. Kecuali untuk gaya bersepeda, atau area bersepeda yang membuat kita sering sekali berhenti mengayuh pedal, kemudian mengayuh lagi, secara berulang-ulang; atau gaya bersepeda yang sering melakukan back pedal. Dalam hal ini mungkin hub dengan POE yang lebih rendah bisa memberikan manfaat yang lebih terasa.
Satu hal lagi yang membedakan hub dengan pawl yang berbeda jumlahnya adalah bunyinya. Semakin banyak POE akibat dari pelatuk, maka frequency bunyinya semakin tinggi (belum tentu suara jangkriknya lebih keras). Contohnya freehub dengan 2 pawl ketika berputar pada sudut tertentu akan menghasilkan bunyi tik-tik, hub dengan 4 pawl (POE lebih kecil) bunyinya menjadi tik-tik-tik-tik.
Variasi Pawl dan Ratchet pada hub roda sepeda
Mekanisme ratchet diaplikasikan pada banyak sekali alat, kendaraaan, mesin, sepeda, dan lainnya, semuanya menyesuaikan bentuk dan desain agar mendapatkan sistem yang optimal sesuai peruntukannya. Variasi bentuk dan desain ini juga diadopsi atau memang dirancang khusus pada sepeda. Sehingga hub-hub roda sepeda pun memiliki desain berbeda, dengan kelebihan dan kekurangannya sendiri.
- Pawl and Ratchet Standard
Desain yang paling umum ditemui pada hub roda sepeda, bentuknya simple, mudah dibuat, harganya murah, dan mudah untuk perawatannya. - Six Pawl Cam Actuated Engagement
Hub ini menggunakan 6 pelatuk, dengan desain yang lebih kompleks, dan katanya lebih loncer, karena tidak terlalu banyak gesekan. - Star Ratchet
Mekanisme ratchet yang dipakai oleh DT Swiss, menggunakan dua buah ring bergerigi yang ditekan oleh sebuah per. Hub Star ratchet mudah untuk dirawat ataupun kalau ingin mengganti ukuran gigi ratchetnya.
DT Swiss hub dengan mekanisme star ratchet - Chris King
Chris King mempunyai jenis hub yang mirip dengan star ratchet, tetapi dengan mekanisme yang lebih kompleks. Selain memiliki dua ring seperti star di atas, badan juga memiliki gerigi untuk memutar hub/roda. Hub Chris King ini sangat responsive, kuat, dan anti slip, bahkan dikatakan terlalu berlebihan untuk sebuah hub roda sepeda biasa. - Sprag Clutch
Jenis hub ini mengadopsi mekanisme ratchet dari industri otomotive dan pesawat. Tidak banyak merk yang mengembangkan hub jenis ini, salah satunya adalah Onyx, yang hobi membuat hub roda yang unik dan eksentrik. Mekanisme frewheel ini memakai komponen metal yang lebih banyak dan lebih keras, sehingga bobotnya lebih berat daripada hub sepeda pada umumnya. Tetapi hub ini sangat responsive, senyap, dan minim gesekan.
Suara Jangkrik hub sepeda
Banyak orang yang menyukai dan menikmati suara jangkrik yang keras dari hub roda, sehingga memilih dan memodifikasi pelatuk hub roda dan per agar menghasilkan suara yang lebih keras lagi. Ada beberapa hal yang bisa kita lakukan untuk membuat suara jangkrik yang lebih keras:
- Bersihkan hub terutama bagian pelatuk dan ratchet dari kotoran dan oli. Adanya kotoran dan oli akan menghalangi, meredam, menyerap, mengurangi kerasnya bunyi ketika pelatuk menghantam bodi hub/ratchet. Cara tercepat mungkin dengan menyemprotkan WD40 ke bagian pelatuk untuk menyapu dan melarutkan kotoran, karat, dan grease/gemuk.
menghilangkan grease untuk suara bunyi jangkrik yang keras - Pakai per yang lebih keras
Per yang keras/kencang perlu untuk mendorong pelatuk (pawl) lebih kuat menghantam bodi, sehingga menghasilkan bunyi yang lebih keras. - Pilih bahan hub dengan bahan yang lebih mendenting. Setiap bahan metal, besi aluminium, alloy, dan lainnya menghasilkan bunyi yang berbeda ketika dipukul. Untuk ini, perlu dicoba-coba hub dengan bahan apa dan merk apa yang memiliki bahan pelatuk dan bodi yang menghasilkan suara paling keras.
Mengurangi gemuk, oli, dan pelumas pada hub roda memang bisa mengurangi umur freewheel/freehub itu sendiri. Sehingga membuat suara jangkrik lebih keras sering kali membuat hub cepat rusak. Bisa diatasi dengan memakai pelumas yang tipis, cair, dan harus lebih sering dipakaikan.
Ketika membeli sepeda, hampir tidak ada yang mencantumkan spesifikasi jumlah pawl (pelatuk), bahan atau jenisnya. Karena memang tidak memberikan pengaruh yang terlalu berarti, kecuali bagi pesepeda-pesepeda spesifik yang ingin mengoptimasi performanya sampai sepersekian detik. Mengurangi berat sepeda, mengatur tekanan udara ban yang cocok, memberikan efek yang jauh lebih besar terhadap performa sepeda. Kualitas hub termasuk pawl dan ratchet lebih menentukan baik-tidaknya sebuah hub dibandingkan jumlah dan POE nya.