자전거 변속기의 원리와 세팅 방법
가. 자전거 변속의 원리
변속시스템은 쉬프터(레버), 변속기(De-Railleur, 드레일러), 케이블로 이루어져 있습니다. 최근에는 케이블이 동력전달을 위한 것이 아니라 명령을 전달하기 위해 전기로 동작하는 드레일러도 있습니다. 여기서는 동력전달을 케이블로 하는 변속기에 대한 설명에 한정합니다.
뒷드레일러를 먼저 설명하고 앞드레일러에 대해서는 차이점만 설명하겠습니다.
변속은 가이드 풀리를 해당하는 스프라켓 톱니로 이동시키면 됩니다. 그러면 체인이 해당 스프라켓 톱니로 이동합니다. 가이드 풀리를 이동시키기 위해 핸들바에 고정한 변속레버를 당기거나 풀게 되고 이를 케이블로 연결하여 드레일러에 전달하게 됩니다.
변속레버부(쉬프터)에는 두 개의 레버가 달려 있습니다. 하나는 케이블을 당기는 것이고, 다른 하나는 케이블을 느슨하게 풀어주는 것입니다. 당기는 것이 힘이 더 들기 때문에 당기는 레버의 크기가 조금 큽니다. 풀어줄 때는 드레일러에 있는 스프링의 힘이 당기는 것입니다.
위 그림에서 레버 '2'를 밀면 드레일러는 '2' 방향으로 움직입니다. 레버 '1'을 당기면 드레일러는 '1' 방향으로 움직입니다. 이 방향으로 동작하는 드레일러를 정방향이라 하고 이와 반대로 동작하는 드레일러를 역방향이라 합니다. 대개 정방향 방식의 드레일러를 채용하고 있습니다.
케이블을 당기거나 풀어줄 때 일정 간격만큼만 움직이고 고정시켜야 합니다. 그래서 채용한 구조가 라쳇(래칫, Ratchet)입니다. 레버 내부의 라쳇구조는 다음 그림에서 보이는 원리와 같습니다.
변속레버를 '딸깍'하고 한 번 밀면 라쳇휠이 한 단 돌아가고 폴에 걸립니다. 그래서 라쳇휠이 돌아간만큼 케이블은 당겨진 후 고정되게 됩니다. 케이블이 당겨진만큼 가이드풀리는 스프라켓이 큰 쪽으로 한 단 이동하며 변속이 일어나게 됩니다.
제조사가 달라도 시프터와 드레일러를 혼용할 수 있나?
나. 뒷드레일러 세팅 방법
세팅 방법을 설명하기 전에 용어를 정리합니다.
한계조절나사와 배럴나사가 있습니다. 한계조절나사는 가이드풀리가 움직이는 범위를 제한하는 용도로 쓰이고 배럴나사는 속케이블의 장력을 미세하게 조정하기 위해 쓰입니다.
가이드풀리가 움직이는 범위를 제한하지 않으면 체인이 스프라켓의 바깥쪽까지 이동할 수 있고 이렇게 되면 체인이 끼이게 되어 페달의 힘을 바퀴에 전달하지 못하게 됩니다.
뒷변속기의 세팅 순서는 다음과 같습니다. 이는 하나의 기준이고 다른 기준으로도 할 수 있습니다.
각 번호별로 하나씩 살펴보겠습니다.
과정 1. 케이블이 연결되지 않은 상태.;
한계조절나사를 설정하기 위함입니다. 케이블이 연결된 상태에서는 'H'위치(제일 작은 톱니판)에서의 한계조절이 안 되거나 대개 의미가 없습니다. 그래서 케이블이 뒷드레일러에 연결되지 않은 상태에서 'H' 한계조절나사를 설정합니다. 조절 요령은 아래 4번 항목에서 설명합니다.
과정 2. 변속레버는 케이블이 가장 느슨한 상태로 설정.
변속레버가 당겨져 있으면 케이블이 그만큼 당겨질 것이고 그렇게 되면 이미 당겨진 만큼을 사용하지 못하게 됩니다. 예로 9단을 당겨야 하는데 3단이 당겨져 있는 상태에서 케이블을 드레일러에 고정하면 6단만큼만 당겨지는 것입니다.
과정 3. 배럴나사(케이블 장력미세조절나사)는 시계방향으로 끝까지 잠근 후 2~3바퀴 풀어줌.
배럴나사는 시계방향으로 돌리면(잠그면) 케이블이 느슨해지고, 반시계방향으로 돌리면(풀면) 케이블이 팽팽해집니다. 드레일러 정비를 하고 타다 보면 케이블이 조금씩 느슨해지는데 이 때 케이블을 당겨 다시 고정하는 번거로움을 피하기 위해 배럴나사를 반시계방향으로 돌려주는 것만으로 케이블을 팽팽하게 할 수 있습니다.
2~3바퀴를 풀어주는 이유는 자칫 케이블을 너무 팽팽하게 당겼거나 가이드풀리의 한계조절을 미세하게 안쪽으로 했을 경우 케이블을 풀어 다시 연결하는 것보다 2~3바퀴 내에서 시계방향으로 돌려주면 케이블이 느슨해져서 미세하게 조정할 수 있기 때문입니다. 한 번에 잘하면 이 조작은 불필요하지만 그러지 않을 수 있으니 해 두는 것이 낫습니다.
과정 4. 'H'한계조절나사 맞춤.
위 그림은 시마노 제품에 한합니다. 제일 작은 톱니판의 바깥면과 가이드풀리의 중심을 맞춥니다. 한계조절나사는 'H'와 'L'이 있는데 이의 구분은 양각으로 새겨 있으니 구분은 쉽습니다. 노안이 왔다면 돋보기 필수.
'H'나사를 시계방향으로 돌리면 가이드풀리는 안쪽으로 이동하고,
반시계방향으로 돌리면 가이드풀리는 바깥쪽으로 이동합니다.
주저하지 말고 해 보시면 바로 알 수 있습니다. 대개 체인이 연결되어 있어서 그림처럼 명확하게 보이지 않으니 주의 깊게 살펴야 합니다.
스램 제품의 경우 가장 작은 톱니판의 중심과 가이드풀리의 중심이 수직으로 일직선상에 위치하도록 맞추어야 합니다.
한계조절나사의 방향에 대하여 앞드레일러와 뒷드레일러 모두 ‘H’, ‘L’의 한계조절나사가 있습니다. 돌리는 방향에 대한 일관된 기준이 있습니다. 시계방향으로 돌리면 크랭크나 스프라켓의 중심방향으로 움직이고, 반시계방향으로 돌리면 바깥쪽으로 움직인다는 것입니다. 크랭크나 스프라켓의 중심방향이란 스프라켓의 경우 큰 톱니와 작은 톱니의 중간 방향, 크랭크의 경우 큰 체인링과 작은 체인링의 중간 방향입니다. 예를 들면, 뒷드레일러 ‘H’나사를 시계방향으로 돌리면 가이드풀리는 스프라켓의 가장 작은 톱니 바깥쪽 방향으로 이동합니다. 반시계방향으로 돌리면 가장 작은 톱니 안쪽 방향으로 움직입니다. 이어지는 아래의 설명에서 한계조절나사 부분만 살펴보시면 알 수 있습니다. |
과정 5. 케이블을 팽팽하게 당겨 고정한다.
변속레버를 가장 느슨한 상태인지를 다시 확인하고 케이블을 당겨 드레일러에 고정합니다.
케이블을 드레일러에 고정할 때 주의할 점은
너무 세게 당길 필요가 없고
당기는 과정에서 드레일러가 움직이지 않도록 해야 하고
케이블을 고정할 때 지렛대원리를 고려해야 합니다. 고정볼트의 왼쪽에 하느냐 오른쪽에 하느냐에 따라 동작이 달라집니다. 회전축으로부터 먼 쪽에 고정해야 합니다. (아래 그림에서 아래쪽 고정 방식의 경우)
과정 6. 저단으로 변속하며 'L' 한계조절나사를 맞춤.
이 과정은 4 과정 후에 드레일러를 손으로 당기고 할 수도 있습니다. 여기서는 6번 과정에 둡니다.
이제 변속레버를 밀면 변속이 일어날 것입니다. 처음의 위치에서 변속이 정상적이면 'L' 한계까지 변속이 문제없이 됩니다. 처음의 위치에서 변속이 비정상이라면 더 진행하지 말고 원인을 찾아 해결해야 합니다.
위 그림을 참조하여 가이드풀리와 스프라켓의 가장 큰 톱니판의 중심이 일치하게 합니다. 이러면 뒷변속기 세팅은 끝납니다.
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위 그림에서 빨간색 사각형 안을 보시면
왼쪽 그림처럼 가이드풀리가 톱니판과 일치하지 않아 변속이 잘 안 되거나 변속 후 잡음이 발생할 때 배럴나사(또는 Adjustment Bolt)를 시계방향으로 돌리면 케이블이 느슨해지면서 문제가 해결이 됩니다.
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드레일러의 어원 자전거에 쓰이는 Derailer는 기차탈선기에서 이름을 따 왔다고 합니다. 반대/분리/제거를 뜻하는 접두사로 De-가 붙은 것이죠. Derailer는 영어, Derailleur는 프랑스어, 변속기는 한국어. |
다. 앞변속기 세팅 방법
뒷변속기와 앞변속기 세팅의 차이점은 두 가지입니다. 하나는 싯튜브에 밴드형태로 고정되는 밴드타입의 앞드레일러의 경우 정확하게 고정해야 하는 것과 'L' 한계조절나사를 먼저 조정한다는 것입니다. 이는 드레일러에 외부에서 힘이 가해지지 않았을 때 뒷드레일러는 'H'상태, 앞드레일러는 'L' 상태이기 때문입니다. 아래에서 좀 더 자세하게 차이점에 대해 설명합니다.
과정 2. 앞변속기 싯튜브에 고정.
- 바깥 플레이트와 가장 큰 체인링의 톱니 끝과 2mm 전후 간격
- 안장 바로 뒤에서 보았을 때 앞드레일러의 바깥 플레이트와 가장 큰 체인링이 평행하도록 고정.
: 밴드를 고정하는 볼트를 조일 때 각도가 조금 틀어질 수 있으므로 유의해야 한다.
과정 4. 배럴나사 조정
앞드레일러는 배럴나사가 없는 경우도 있습니다.
과정 5. 'L' 한계 조절나사 맞춤.
앞드레일러는 'L' 한계조절나사부터 맞춥니다. 그러기 전에 체인의 위치를 정해야 하는데 위 그림의 맨 오른쪽과 같이 가장 작은 체인링, 가장 큰 스프라켓 톱니판(코그)에 체인을 걸어 둡니다. 체인을 가장 안쪽에 두는 것이죠. 이 상태에서 앞드레일러의 이너 플레이트와 체인의 간격이 0~0.5mm 이어야 합니다. 이를 눈으로 확인하는 방법보다 소리로 확인하는 것이 좋습니다. 요령은 손으로 플레이트를 당긴 상태애서 'L' 한계조절나사를 시계방향으로 충분히 돌립니다. (손으로 플레이트를 당기는 이유는 그냥 'L'나사만 시계방향으로 돌리면 나사 머리에 큰 힘이 걸리게 되어 자칫 뭉개질 수가 있기 때문입니다.) 그러면 이너 플레이트와 체인이 닿아 소리가 납니다. 이제 크랭크암을 돌리면서 'L' 나사를 반시계방향으로 천천히 풉니다. 소리가 안 날 때까지. 그러면 끝!
과정 7. 고단으로 변속하며 'H' 한계조절나사 맞춤.
"H' 나사를 맞출 때 체인의 위치는 위 그림의 맨 오른쪽과 같이 두어야 합니다. 가장 큰 체인링과 가장 작은 스프라켓 톱니판(코그). 체인을 가장 밖에 두는 것입니다.
이제 드레일러 세팅은 끝입니다.
케이블의 끝도 깔끔하게 갈무리 합니다.