Innovatie | Sram: de toekomstige van A tot Z repareerbare derailleur?

Techniek
22 January 2023 — Léo Kervran
Is er nieuwe informatie over de toekomstige Sram-derailleur? Dwalend door de patentbibliotheek kwamen we een document tegen dat laat zien hoe de volgende derailleur van het merk - die we voor het eerst hebben gespot tijdens het voorbije WK MTB in Les Gets - die thuis in de eigen werkplaats volledig kan gedemonteerd en gerepareerd worden, er moet uitzien. Is dit het antwoord op alle vragen die zijn gerezen over de nieuwe verbinding zonder derailleurpat?

Tijd voor het serieuze werk. Na de wat gekkere patenten die we onlangs hebben gepresenteerd (lees: Innovatie | Al trappend je AXS-batterijen opladen?), gaan we het in dit artikel hebben over de nieuwe Sram AXS-aandrijving, die hierboven is afgebeeld. Het Amerikaanse merk is al langer met dit project bezig, maar nu lijkt het er eindelijk op dat de commercialisatie ervan niet meer veraf is, aangezien veel atleten ermee reden tijdens de voorbije wereldkampioenschappen. 

De cassette, de ketting en de derailleurkooi lijken te evolueren, maar het is vooral de nieuwe manier van bevestigen die het meest spraakmakend is: er is geen derailleurpat meer! We weten dat sommige merken bijzonder kritisch zijn over de kwetsbaarheid van dit kleine object, dat naar verluidt onverenigbaar is met de uitlijnprecisie die vereist is voor 11- of 12-speed aandrijvingen met één kettingblad, maar op papier is het net deze kwetsbaarheid die het interessant maakt: hierdoor doet dit object dienst als een soort ‘kreukelzone’ om andere duurdere onderdelen niet te beschadigen.

Desondanks werkt Sram serieus aan een directmount derailleur. Een patentaanvraag die in de allerlaatste dagen van 2022 (meer precies op 29 december) openbaar werd gemaakt, laat in detail zien welk antwoord het merk in huis heeft op de vragen rond de levensduur van de nieuwkomer.

Zoals elk patent begint het document met een sectie met de titel “Achtergrond”, maar hier is dit goed gestoffeerd. Sram heeft inderdaad besloten om alle argumenten op een rijtje te zetten die ertoe hebben geleid om de derailleurpat te laten varen: het kan een einde maken aan de rit en riskeert schade aan het wiel of het frame als het te hard doorbuigt of voorgoed breekt, er zijn de mogelijke variaties in de positionering van de derailleur afhankelijk van het fietsmerk, het is te zwak om de krachten te weerstaan ​​die door de ketting en de derailleur worden uitgeoefend op moderne cassettes en hun brede scala aan overbrengingen … We kunnen hier niet alles opsommen, maar als je Engels goed genoeg is, raden we je aan het patent te lezen (link onderaan deze pagina). Het is best interessant en het komt zelden voor dat er zoveel uitleg in een patentaanvraag staat.

Overigens noemt Sram ook eco-design als argument voor een derailleur die makkelijker te repareren valt. Het komt dan wel als laatste argument, maar nogmaals, het is iets dat je niet gewend bent te zien in dit soort documenten: “Een ontwikkeling die de fietsenmarkt steeds meer beïnvloedt, is de noodzaak om het verbruik van hulpbronnen bij de fabricage en het gebruik van technische producten te verminderen. Deze vermindering van het verbruik van hulpbronnen wordt steeds meer geëist door consumenten, maar ook door de samenleving en wetgevers. Maatschappelijke en wetgevende ontwikkelingen wijken af ​​van de in het verleden vaak aangetroffen wegwerpmentaliteit en stellen steeds hogere eisen aan de levensduur en repareerbaarheid van technische producten.”

Tijd nu voor de beschrijving van het technische gedeelte. Wat zien we? Zoals deze tekening illustreert, zou de derailleur te scheiden zijn in verschillende delen die elk gemakkelijk te vervangen zijn, om bepaalde elementen te repareren of zelfs te verbeteren: “Vanwege het hiërarchische modulaire constructiesysteem waarin de modules en subassemblages zijn geconfigureerd om te worden uitgewisseld en gemanipuleerd als een enkel onderdeel, moet alleen de betreffende module of subassemblage worden losgemaakt van of opnieuw worden aangesloten op aangrenzende modules of subassemblages van de derailleur […] Bovendien is het mogelijk om subassemblages of modules van de achterderailleur te vervangen door overeenkomstige subassemblages of modules van superieure kwaliteit of met aanvullende kenmerken, bijvoorbeeld om een ​​superieur product te verkrijgen tegen lage of matige kosten, zonder een volledig nieuwe achterderailleur te hoeven kopen en de oude derailleur te verwijderen.”

Nog interessanter is dat de operatie eenvoudig zelf te doen zou zijn: “Dankzij het gebruik van gestandaardiseerde verbindingen voor alle modellen, kan deze uitwisseling op elk moment worden uitgevoerd […] door gespecialiseerde werkplaatsen en zelfs door de eindgebruiker, zonder dat dit veel moeite kost. In een andere uitvoeringsvorm zijn de modules of subassemblages van de achterderailleur zo geconfigureerd dat ze zonder gereedschap of met standaard huishoudelijk gereedschap kunnen worden vervangen, wat dus ook gemakkelijk door bijvoorbeeld een eindgebruiker kan gebeuren.”

Van de genoemde elementen kan de derailleurkooi letterlijk in een handomdraai worden vervangen. Het document beschrijft een ontwerp dat met de hand tegen de klok in los kan worden geschroefd om het van de rest van de derailleur te scheiden. Hierdoor kan je eenvoudig overschakelen van een aluminium naar een carbon kooi of net zo gemakkelijk het stabilisatiesysteem van de kooi veranderen: “Bovendien is het ook mogelijk en gepland […] om de veer-/demperinrichtingen te voorzien van verschillende functionele kenmerken die door de klant […] kunnen worden aangeschaft als upgrade van hun fietsderailleur. Dit zijn met name veerdempers met bijvoorbeeld een wrijvingsdemper enerzijds en een hoogwaardigere hydraulische demper anderzijds, of met mechanische wrijvingsdempers van verschillende constructie, gewicht en kwaliteit.”

Hogerop de derailleur worden ook de vervanging van de buitenarm van de parallellogram en een “crashbox” gedetailleerd beschreven. Over het eerste wordt in de patentaanvraag geen gewag gemaakt dat dit zonder gereedschap kan, maar het geeft wel aan dat het niet nodig zou zijn om de hele parallellogram en zijn assen te demonteren om deze operatie uit te voeren.

De “crashbox”, aangegeven door de letters EBC op de bovenstaande tekeningen, zou als enige functie hebben om de elementen eronder te beschermen. Met andere woorden, het is bedoeld om kapot te gaan en moet daarom eenvoudig te vervangen zijn: “Het EBC-afdekelement is zo gevormd en geplaatst dat het de typische schade kan opvangen die vaak voorkomt bij achterderailleurs tijdens het fietsen, bijvoorbeeld door een valpartij, het omvallen van de fiets of contact met obstakels zoals boomtakken, wortels of stenen tijdens sportief gebruik. Het beschermt met andere woorden andere delen van de achterderailleur […] tegen dergelijke schade.”

Het motor- en snelheidsreductiedeel zou ook vervangen kunnen worden, als het document mag worden geloofd: “Volgens een andere uitvoering van de fietsderailleur is ervoor gezorgd dat […] de elektrische module ten minste één elektrisch subsamenstel heeft dat kan worden vervangen [ …] In een uitvoeringsvorm is het ten minste ene vervangbare elektrische subsamenstel een samenstelling van een elektromotor en versnellingsbak of een batterijeenheid.” De vervangbare en verwisselbare accu bestaat al en is zelfs een van de belangrijkste kenmerken van AXS-groepen. De vervangbare motor lijkt ons iets onwaarschijnlijker, vooral omdat we nog nooit hebben gehoord over een defecte motor aan deze derailleurs, maar we kunnen ons voorstellen dat Sram alle deuren open wil houden.

We ontdekken ook meer informatie over de bevestiging van de derailleur aan het frame. Zoals je op bovenstaande doorsnedes kunt zien, lijkt het alsof alles op de wielas rust eens het eenmaal geïnstalleerd is in plaats van op het frame zelf. Is het de bedoeling om op die manier de achterdriehoek toch een beetje te beschermen bij een impact?

Ten slotte vermeldt het document nog een laatste, origineler element: een spanrol (de onderste rol van de derailleurkooi) … zonder tanden. Van wat we kunnen lezen, zouden ze op deze plaats niet nodig zijn omdat deze rol geen zijdelingse geleidingsfunctie heeft. Zonder de tanden zou de spanrol minder modder en vuil aantrekken, waardoor je een betrouwbaardere derailleur bekomt. Dit hebben we tijdens het WK echter niet gezien op de prototypes die er rondreden.

Nog meer verrassingen?

Blijf nog even verder lezen, want deze derailleur was niet onze enige vondst in de patentbibliotheek. We ontdekten nog twee andere interessante documenten die ook verband houden met de aandrijving.

De eerste betreft een nieuwe AXS-bediening in een geheel ander formaat dan we vandaag kennen. Net als bij de derailleur is het basisprincipe een ​​zeer modulaire bediening aan te bieden die gemakkelijk kan worden gewijzigd of aangepast. Tot op zekere hoogte is dit al het geval met de huidige bediening, maar dit nieuwe model lijkt veel kleiner en minder omvangrijk.

Zoals te zien is op de tekeningen, zou deze bediening bestaan ​​uit een basis die het hele elektronische onderdeel zou bevatten en “knoppen” die er eenvoudig op zouden worden geklikt: “De configuratie […] stelt de gebruiker in staat om de mechanische module loodrecht op het raakvlak van de elektronische module te bevestigen, en dat zonder gereedschap, bijvoorbeeld door middel van een klikverbinding.”

Net als bij de huidige bediening lijkt Sram verschillende knopvormen te overwegen om aan individuele voorkeuren te voldoen: “De mechanische componenten […] zijn in de eerste plaats ontwikkeld voor de verschillende ergonomische eisen en voorkeuren van verschillende gebruikers. Om de kosten en productietijd te reduceren, is het wenselijk om de mechanische componenten zo te ontwerpen dat ze met de minste inspanning kunnen worden vervangen, zodat verschillende mechanische componenten kunnen worden gecombineerd met dezelfde elektronica, dus modulair opgebouwd.”

Een goed ontworpen bediening is een ding, maar als je hem niet op de juiste plek kunt plaatsen, zul je nooit het volledige potentieel benutten. Wie heeft er nooit gevloekt omdat de vorm of de beugel het plaatsen van een controller op de ideale plek verhinderde? Bij Sram hadden ze natuurlijk dezelfde gedachte en de patentaanvraag presenteert verschillende nieuwe bevestigingen aangepast aan deze controller. Je kan opteren voor een Matchmaker-montage op de remhendel of voor een “Infinity Clamp”-beugel, alle opties worden overwogen. We merken op dat de Infinity Clamp, waarschijnlijk zo genoemd vanwege zijn 8-vorm, slechts één schroef gebruikt om zowel de bediening als zijn positie op het stuur vast te zetten dankzij een goed doordachte vorm die de twee elementen samenknijpt.

We merken op dat, hoewel een kleine cel of batterij altijd de belangrijkste energiebron moet zijn, Sram nog steeds nadenkt over andere originele oplossingen: “Mogelijke alternatieven zijn oplaadbare energieopslag, aangedreven door zonnecellen of omzetters van vibrerende audio-signalen of een andere externe stroombron die elektrische energie opwekt uit de schokken en trillingen die optreden tijdens de verplaatsing van de fiets.”

De laatste patentaanvraag waar we het over willen hebben, behandelt een veel futuristischer onderwerp: automatisch schakelen. Futuristisch … maar niet voor lang meer? Zoals te zien is op de tekeningen en zoals uitgelegd in het document, zou dit systeem exclusief voorbehouden zijn aan e-bikes. Men kan zich voorstellen dat het er vooral om gaat permanent in de optimale cadans te blijven voor de werking van de motor.

Sram mag dan vandaag nog geen motor voor de fiets bezitten, we weten dat het merk daar serieus mee bezig is (lees Spy Shot: pakt Sram binnenkort uit met een e-bike motor?). Door uit te pakken met een motor + aandrijving die samenwerken, zou de Amerikaanse leverancier zich echt kunnen onderscheiden van de rest van de concurrentie zonder dat het daarvoor mee moet doen aan de race voor een lager gewicht of de capaciteit van de batterij.

Hoe werkt het? Op papier lijkt het principe simpel: er wordt van tevoren een cadansbereik bepaald en als je dat verlaat, schakelt het systeem terug om opnieuw binnen het cadansbereik te vallen. Het fijne en interessante van het document ligt echter in het “wanneer schakelen”: “In tegenstelling tot de automatische schakeling zoals we die tot nu kennen, waarbij de automatische schakeling alleen gebaseerd is op de cadans, kunnen in de hier gepresenteerde uitvinding de doelcadans en de bijbehorende hysterese worden gewijzigd op basis van een willekeurig aantal gedetecteerde rijscenario’s. Dit helpt ongewenste versnellingswisselingen te voorkomen en zorgt voor een betere rijervaring voor de bestuurder.”

Hier heeft Sram een ​​systeem bedacht op basis van een hele batterij aan sensoren (cadans, koppel/vermogen, versnellingsmeter, gyroscoop, hellingsmeter, eventueel een lidar- en druksensor op het zadel/zadelpen) om te bepalen of de verandering in cadans een verandering van versnelling oplegt of niet. We hebben inderdaad de neiging om met een hogere cadans te trappen als we snel willen gaan, maar met een lagere cadans staand op de pedalen. Bij het afdalen geven we over het algemeen de voorkeur aan een andere cadans dan die we op vlak terrein zouden gebruiken, die zelf weer anders is dan die op een technische klim.

Met al deze sensoren zou het systeem kunnen bepalen in welke situatie je je bevindt en het “aanvaardbare” cadansbereik aanpassen. Hierboven een voorbeeld van aanpassing volgens de inspanning van de piloot (links) en een ander volgens de helling (rechts).

Deze automatische modus kan via een stuurbediening worden geactiveerd en gedeactiveerd, maar ook worden aangepast om bijvoorbeeld de grenzen van het cadansbereik aan te passen. Een andere mogelijkheid is een systeem dat activeert met snelheid: “In een andere uitvoering kan de snelheid van de fiets worden bewaakt door de systeemcontroller met behulp van bijvoorbeeld een snelheidssensor in het wiel. Wanneer de systeemcontroller bepaalt dat de snelheid van de fiets, zoals aangegeven door de snelheid van het wiel in dit voorbeeld, groter is dan een minimumwaarde, schakelt de systeemcontroller het onderdeel over naar de automatische modus.”

Eerlijk gezegd verrasten deze patentaanvragen ons een beetje, vooral die van de modulaire derailleur. Zoals hierboven vermeld, is het niet zo gebruikelijk om zo’n duidelijke en precieze uitleg in dit soort documenten te zien staan, waardoor je je afvraagt ​​of Sram niet wilde dat we het tegenkwamen om over deze derailleur te praten nog voor de officiële release ervan. Of dit het geval is of niet, doet niets af aan de technische aspecten en deze zijn erg interessant. Meestal is voorzichtigheid geboden bij de interpretatie van patenten, maar hier laat de praktische toepassing weinig (geen) twijfel bestaan: de tekeningen komen grotendeels overeen met wat we in Les Gets hebben gezien. Een derailleur die op maat gemaakt en vooral gemakkelijk te repareren is, was voor velen een droom en het lijkt erop dat Sram op weg is om het te realiseren. Wie zou dat tot voor kort hebben geloofd?

De complete patentaanvragen

Modular Bicycle Derailleur

Modulares Betätgungssystem für Fahrräder

Bicycle Control System