Системы переключения передач для велосипедов.⁠⁠

Многие думают, что велосипед-это достаточно простой набор механизмов, да это так, однако далеко не все велосипеды и их узлы можно назвать «примитивными». Рассмотрим систему переключения передач.
Оптимальная эффективность педалирования, скорость педалирования и еще куча параметров...
Все это регулируется при помощи механизма переключения передач. В отличие от синглспида, велосипед с несколькими режимами передачи крутящего момента, способен подстраиваться под конкретные условия передвижения. «Скоростную» систему используют практически на всех типах великов: от городских и трюковых до шоссейников и "маунти-байков".
Переключатели скоростей на велосипеде делятся на три основных вида:
- с внешним механизмом;- с внутренним механизмом;- комбинированные (сейчас почти не используются и составляют всего 1,5% от общей массы из-за дороговизны и сложности изготовления)
Переключатель с внешним механизмом
Чаще всего на велосипедах применяют внешние переключатели: передний и задний.
Передний. Его работа состоит в том, чтобы перебрасывать цепь с одной звезды на другую. Параллелограммный механизм перемещает рамку, через которую проходит цепь. При переключении на другую скорость рамка перемещается и располагается над необходимой звездой, после чего цепь тоже перескакивает на неё. Передние переключатели различают по характеристикам:
1. По способу крепления к раме: на хомутах к подседельной трубе, braze on(в специальную скобу на раме, болтом) или к каретке на кронштейне.2. По способу крепления троса: сверху или снизу.3. По углу установки на раму.4. По типу велосипеда, на который они устанавливаются: для шоссейных и горных велосипедов выпускают отдельные системы5. По шагу: размер рабочей части троса от меньшей звезды к большей.6. По максимальному размеру самой большой звезды.7. По ёмкости: разница между размером наибольшей и наименьшей звёздами в кассете.
Задний. Принцип работы и функции заднего переключателя такие же, как и у переднего – перебрасывать цепь с одной звезды на другую. Но, в отличии от переднего, где максимум 3 звезды, на заднем их количество на кассете доходит до 11-ти. Дополнительная функция у него – это натяжение цепи.По своим характеристикам задние переключатели делятся на виды:
1. По типу велосипеда, на который они устанавливаются: для шоссейных и горных велосипедов выпускают отдельные системы2. По шагу: размер рабочей части троса от меньшей звезды к большей.3. По максимальному размеру самой большой звезды.4. По ёмкости: разница между размером наибольшей и наименьшей звёздами в кассете.5. По типу крепления: на съёмном или несъемном петухе, под гайку или на болте6. По типу тяги: с прямой тягой трос перебрасывает цепь на большие звёзды, а пружина на меньшие.С обратной тягой соответственно наоборот, но такие переключатели встречаются крайне редко, т.к. их уже давно не выпускают.
Переключатели с внешним механизмом имеют простую конструкцию, малый вес, низкую цену и большой диапазон передач. Недостатки: быстрый износ цепи из-за перекоса при переключении; частое обслуживание – чистка, смазка и настройка; большая вероятность поломки при падении; скорость можно переключить только при движении педалей
Переключатель с внутренним механизмом(планетарная система).

Во внутренних переключателях передач, механизм переключения находится внутри задней втулки. Такая втулка называется планетарной. Внешний вид велосипеда с ним напоминает "фикс" или "сингл" (велосипед с одной передачей): одна большая звезда впереди и одна маленькая сзади. Как правило, в планетарной втулке расположен и задний тормоз велосипеда, но естественно есть втулки с креплением под диск или вообще без тормоза, под ободные тормоза.
Количество переключаемых передач в планетарной втулке может быть от 3-х до 14-ти. Устанавливаются в основном на дорожные, городские и прогулочные велосипеды. Переключатель на основе планетарных втулок имеет большой ресурс работы, благодаря тому, что сам механизм закрыт в корпусе от внешних воздействий и имеет постоянную смазку, износ цепи или ремня никак не влияет на четкость переключения. Из преимуществ также стоит отметить встроенный тормоз и возможность переключиться не вращая педали, практически без вреда для механизма. Недостатков немного, но они существенны: необходимо дополнительно прилагать усилие из-за трения узлов; большой вес устройства; трудный ремонт; высокая цена.
К наименее распространенному типу трансмиссии велосипеда, относится планетарная втулка, внутри которой расположен шестеренчатый механизм изменения передаточного соотношения. Взаимное расположение и зацепление шестерней регулируется переключателем скоростей, который, в свою очередь, приводится манеткой на руле. Принципиальное отличие от «звездочной» трансмиссии позволило такой системе переключения передач неплохо укрепиться в велосипедной среде.
Из чего состоит и как работает планетарная втулка.
Устройство планетарных втулок достаточно сложное и напоминает механизм автомобильной коробки передач. «Солнышко» жестко закреплено на оси заднего колеса велосипеда. Именно с ней зацепляются планетарные шестеренки. Для их фиксации используется «водило». Эта деталь не позволяет сателлитам – так иначе можно называть планетарные шестерни – разъезжаться и сцепляться друг с другом, а также определяет их направление движения. Довершает механизм эпициклическая шестерня, которая вращается за счет педалирования.
Звездочка сопрягается с механизмом втулки с помощью шлицевого привода, исполнительного механизма втулки. При изменении передачи он изменяет скорость вращения "водила", относительно кольцевой шестерни, благодаря чему и достигается переключение.
Интересная особенность такого типа механизма – это работа в качестве редуктора. Солнечная шестерня играет роль неподвижного элемента, эпицикл – ведомого элемента цепи или ремня, "водило" замыкается на корпус втулки.
Для примера рассмотрим, как работает механизм планетарной передачи на простой планетарной втулке с тремя передачами:
-Пониженная передача. Кольцевая шестерня опережает "водило" за счет его зацепления корпуса планетарной втулки. Передаточное отношение меньше единицы и составляет примерно 0.733.
-Главная передача. Крутящий момент с эпицикла передается на втулку за счет зацепления ее с планетаркой. Иначе говоря, со втулкой соединено не "водило", как на первой передаче, а шестерня. Что происходит при этом? Втулка вращается быстрее "водила", а для достижения максимальной скорости понадобится больше усилий по сравнению с пониженной передачей.
-Передаточное число повышенной, или третьей, передачи больше единицы, и для трех скоростных велосипедов оно составляет примерно 1.364. Направление движения "водила" и втулки противоположны, благодаря чему достигается ее большая эффективность, для достижения большей скорости, по сравнению с главной передачей.
-Для планетарных втулок с 5, 7 и т.д. скоростями диапазон передаточных отношений выше, чем у втулки с тремя передачами, за счет большего количества шестеренчатых механизмов. Принцип работы много скоростных и простых втулок будет одинаковым. Разница только в том, что у каждой планетарной составляющей будут свои фиксированные (как у 3-х ступенчатой планетарки) значения отношений передач, а в целом у механизма их будет в несколько раз больше.
Производители планетарных втулок: плюсы и минусы
Изготовлением планетарных втулок на велосипеды занимается всего несколько производителей(указаны основные):
Shimano,SRAM,Sturmey-Archer,Rohloff.
-Последний занимает лидирующее положение по сложности изобретенного механизма. Втулка этого производителя включает 14 планетарных составляющих. Большое количество передаточных отношений и высокая эффективность смело конкурируют с аналогичными показателями продвинутых звездочных(классических) систем переключения передач.
-Второе место занимает SRAM – его планетарка имеет 12 скоростей, а передаточный диапазон превышает 400%.
-Shimano – известнейший производитель велозапчастей и планетарных втулок. Его хорошо зарекомендованные втулки с 3, 4, 7 и 8-планетарными механизмами дополнены обновленной версией – с 11 передачами, Shimano Alfine.
-Sturmey может похвастаться гибридными кассетно - планетарными механизмами, а также другими типами стандартных втулок с тремя, пятью и семью скоростями.
Преимущества использования планетарных втулок.
1 ) Прямой ход цепи/ремня(без перекоса) и низкий износ ведущей и ведомой звезд. Снаружи трансмиссия выглядит почти также, как у обычного синглспида или фикса.2 ) Скрытый от внешних воздействий механизм переключения передач отличается высокой долговечностью по сравнению с кассетами и трещотками. Могут быть задействованы все соотношения передач, т.е не стоит беспокоится о сильном перекосе цепи/ремня. Об этом смело скажут отзывы от велосипедистов, перешедших с «стандартных» систем на планетарные.3 ) Нет необходимости постоянно обслуживать устройство, по крайней мере это нужно делать гораздо реже, также его сложно нечаянно повредить.
Недостатки использования планетарных втулок
1 ) Невозможность использования в велосипедном спорте из-за высокого трения, т.е. более низкого кпд и чувствительности шестерней к точности включения передачи.2 ) Большой вес.3 ) Ремонт таких механизмов почти невозможен в домашних условиях, да и сервис, где ремонтируют планетарные втулки, нечасто можно встретить. Одноразовость планетарок не позволяет их выгодно привести в рабочее состояние, лучшим вариантом будет установка новой.4 ) Высокая стоимость.

Источник: http://erkas.ru/