Элементы трансмиссии. Технология автоматического переключения скоростей на велосипеде Какой передаточный механизм используется в велосипеде

Трансмиссия - одна из важнейших частей велосипеда, определяющая его возможности и значительно влияющая на итоговую стоимость байка. От правильного выбора трансмиссии (привода) во многом зависит то, как вы сможете использовать свой велосипед в дальнейшем - будь то городская езда, гонки по бездорожью, езда по шоссе или внедорожный туризм. Заранее отметим, что универсального и идеально подходящего для всех условий решения здесь нет и быть не может - выигрывая в одном, мы всегда проигрываем в другом. Поэтому при покупке велосипеда или комплектующих для апгрейда важно учитывать свои нынешние и возможные будущие потребности. В конечном счете, никто не говорит, что велосипед должен быть одним для всех условий эксплуатации - многие опытные байкеры имеют несколько различных велосипедов.

3. Выбор и апгрейд трансмиссии

В предыдущих двух частях статьи мы рассмотрели существующие виды велосипедных трансмиссий, а также их составные части. Сейчас мы расскажем вам об основных принципах подпора компонентов под конкретные задачи.

3.1. Количество передач

Многие начинающие велосипедисты задаются вопросом: зачем на велосипеде нужно 24-33 передачи, когда, например, машины обходятся четырьмя-восемью? Не говоря уже о том, что на «Аисте» или «Украине» вообще всего одна передача. Ответ складывается из двух частей: требуемого диапазона трансмиссии и расстояния между соседними передачами.

Во-первых, скорость велосипедиста на маршруте в разных условиях может быть от 3 до 60 км/ч, что обуславливает необходимость широкого диапазона трансмиссии (насколько широкого - другой вопрос). Во-вторых, ноги человека, по сравнению с автомобильным двигателем, имеют очень узкий диапазон «рабочих оборотов» (частота вращения педалей называется каденсом). Скажем, если автомобиль нормально едет при оборотах двигателя от 2000 до 6000 об/мин. (разница в 3 раза), то у человека этот диапазон всего лишь 75-100 об/мин. (разница в 1,33 раза). Если крутить медленнее, то могут болеть и изнашиваться коленные суставы, а быстрее - уже физически тяжело, без контактных педалей вообще малореально.

Некоторые могут спросить, почему нельзя переключать передний и задний переключатели синхронно, например, в процессе разгона с 2-4 переключаться на 3-3, потом на 2-5, потом на 3-4. Так понадобится гораздо меньше передач. Да, действительно, так приходилось делать при езде на совсем старых велосипедах с 4-5 звездами сзади. Практика показала, что передний переключатель плохо подходит для постоянного дергания туда-сюда: он гораздо хуже переключает под нагрузкой, медленнее меняет передачи, чаще отказывает из-за загрязнения или замерзания. Плюс такое переключение займет гораздо больше времени, поскольку оба переключателя одновременно двигать нельзя. Поэтому гораздо удобнее пользоваться задним переключателем, а передний трогать только при резкой смене условий движения (например, если началась горка или закончилась дорога).

Таким образом, мы неизбежно приходим к тому, что трансмиссия должна быть: а) с достаточно широким диапазоном, б) с небольшими расстояниями между передачами, чтобы не выходило так, что при некой скорости ноги на одной передаче крутят слишком быстро, а на другой - слишком медленно. Современные двойные-тройные системы и кассеты с 9-11 звездами как раз обеспечивают выполнение обоих этих требований. Разумеется, ничего не бывает бесплатным - чем больше звезд сзади, тем выше цена, металла там меньше, цепь уже, что опять-таки сказывается на ресурсе.

Отметим, что совершенно не обязательно наращивать число передач до предела. У шоссейных велосипедов типичная трансмиссия это 2х9, 2х10 или 2х11, при этом кассета имеет узкий диапазон и очень маленькие расстояния между передачами для удобства выбора идеального каденса. На горных велосипедах гонщики часто снимают малую звезду системы (т.к. они медленно не ездят), а туристы и экстремалы - большую (т.к. они быстро если едут, то с горки, где крутить педали нет смысла). Наконец, кассета с 11 звездами на МТВ (например, SRAM XX1 или X01, либо Shimano XTR 9000-й серии) позволяет вообще упразднить передний переключатель без особого ущерба для ходовых качеств.

В случае с планетарными втулками у нас похожая ситуация. 2-3-скоростные городские модели имеют слишком большие расстояния между передачами, порядка 37% (тогда как у кассеты разница между звездами 20% уже считается большой). Но они и не предназначены для интенсивной езды, когда появление «неудобных» скоростей недопустимо. Более продвинутые модели (например, Shimano Alfine) уже имеют приемлемые расстояния между передачами, поэтому там количество передач вполне соответствует диапазону трансмиссии.

С точки зрения диапазона и расстояния между передачами, синглспид - это вообще экстремальный вариант трансмиссии, требующий либо очень сильные и здоровые ноги, либо полное отсутствие требований к ходовым качествам велосипеда. Проще говоря, в зависимости от соотношения звезд, у большинства людей синглспид будет ехать либо очень медленно, либо только по ровной асфальтовой дороге (без груза и встречного ветра), либо ни то, ни сё.

3.2. Совместимость с велосипедными рамами

Вопрос совместимости привода с рамой часто возникает при смене трансмиссии на другой тип. По совместимости с теми или иными трансмиссиями рамы можно разделить на несколько групп:

Рамы для классической трансмиссии - сейчас наиболее распространены. Имеют вертикальные дропауты (прорези для оси колеса) и петух (несменный или чаще сменный), служащий для установки заднего переключателя. При использовании трансмиссии с внутренним переключением (проще говоря, планетарной втулки) или синглспида нужно как-то натягивать цепь, для чего такая рама не приспособлена. Поэтому вместо заднего переключателя ставится натяжитель цепи (просто подпружиненный ролик), однако такое решение ликвидирует часть достоинств планетарной втулки и делает невозможным использование ножного тормоза. Рамы для трансмиссии с внутренним переключением . Имеют горизонтальные или наклонные дропауты, позволяющие натягивать цепь. Но из-за отсутствия петуха, к которому крепится задний переключатель, они не совместимы с классической трансмиссией. Универсальные рамы с горизонтальными дропаутами . Почти ничем не отличаются от предыдущего вида, плюс оснащены петухом, позволяющим использовать также и классическую трансмиссию. Вообще, горизонтальные дропауты не очень удобны по своей сути, поскольку вставлять колесо в вертикальные - гораздо удобнее. Зато это самый простой и дешевый вид универсальных рам.

Последующие типы рам имеют красивую и элегантную конструкцию, но технически сложнее, дороже, тяжелее, а движущиеся/сменные узлы теоретически могут издавать звуки, прикипать или постепенно разбалтываться. Универсальные рамы со сменными дропаутами . Тут всё просто: по желанию пользователя, он привинчивает к раме либо вертикальные дропауты с петухом, либо горизонтальные. Универсальные рамы со сдвижными или качающимися дропаутами . Здесь используется достаточно хитрая конструкция вертикальных дропаутов, позволяющая сдвигать их в продольном направлении и тем самым натягивать цепь. Универсальные рамы с эксцентриковой кареткой - имеют обычные вертикальные дропауты, при этом каретка специальной конструкции позволяет сдвигать систему взад-вперед на расстояние, достаточное для натяжения цепи.

Установка втулок типа Rohloff - вообще отдельный разговор, поскольку для них оптимальны редкие рамы с дропаутами особого вида.

3.3. Требуемые передаточные отношения

Передаточные отношения трансмиссии во многом определяют ходовые качества велосипеда - то, как он будет покорять тяжелые дороги, и насколько быстро сможет разогнаться по шоссе. Большинство современных велосипедов уже на заводе оснащаются трансмиссиями с передаточными числами, подобранными для решения типичных задач с хорошим запасом:

• МТВ общего назначения - самые универсальные, могут как неспешно месить грязь, так и быстро ехать по шоссе (до 50 км/ч).
• Гоночные МТВ - заточены под быструю езду по бездорожью.
• Гибриды и ситибайки - быстрее обычных MTB, но в случае попадания в грязь, песок или на сильный рельеф придется идти пешком.
• Шоссейники - исключительно для быстрой езды по асфальту (некоторые модели имеют третью малую звезду системы, позволяющую въезжать и на крутые подъемы).

Досаточно часто бывает, что владелец велосипеда хочет изменить доступные передаточные отношения путем замены звезд. К этому вопросу стоит подойти обдуманно, чтобы вместо улучшения ходовых качеств не получить их ухудшение (например, после установки шоссейной звезды на MTB он сможет разгоняться с горки до 70 км/ч, но для езды по ровным дорогам такая звезда скорее вредна).

При расчете трансмиссии проще всего взять калькулятор передач велосипеда (версия для Excel , онлайн-версия ) и прикинуть необходимые передачи таким образом, чтобы ваша минимально-возможная скорость обеспечивалась на первой передаче с каденсом 70, а максимальная (не считая езды с гор накатом) - на предпоследней передаче с каденсом 100. Например, если вы знаете, что не ездите в подъемы и/или по грунту медленнее 10 км/ч, то можно принять такую скорость за минимальную. А для грузового внедорожного туризма наоборот стоит принять минимальную скорость 4 км/ч. Аналогично с максимальными передачами: одни активно вкручивают при спуске с гор, а другие расслабленно скатываются, и им высокие передачи не нужны.

Освободившийся ресурс в виде «лишних» передач полезно пустить на уменьшение расстояния между соседними передачами, чтобы было комфортнее подбирать нужный каденс. Вариант - упразднить одну из звезд системы для облегчения велосипеда и упрощения работы с трансмиссией. Если же по вашим расчетам требуются совсем кардинальные переделки в трансмиссии, то задумайтесь, не логичнее ли будет купить велосипед другого класса? Ведь горный велосипед в любом случае не создан для гонок по асфальту, а шоссейный - для бездорожья и гор.

3.5. SRAM, Shimano или вообще планетарка?

Несколько лет назад в Интернете кипели нешуточные страсти между фанатами оборудования фирм SRAM и Shimano. В тот период в Shimano позволяли себе смелые и часто спорные эксперименты с конструкцией оборудования (например, упразднение горных триггерных манеток в пользу Dual Control), из-за чего фирма потеряла часть своих клиентов, которые перебежали в стан компании SRAM. Американцы не остались в долгу и не упустили возможность развернуться к клиентам лицом и предложить им много вкусностей:

• Подвод троса к заднему переключателю без петли по кратчайшему пути (уже перенято Shimano).
• Удобные триггеры под большой палец (уже перенято Shimano).
• Большой ход троса, уменьшающий влияние загрязненности (уже перенято Shimano).
• Конструкция заднего переключателя, не подверженная стуку о перо рамы (Shimano борется с этим до сих пор).
• Грип-шифты как полноправная альтернатива триггерам.

На почве нелегкого выбора между привычными, но слегка странными японцами, и передовыми американцами было сломано немало копий. На взгляд автора, SRAM действительно был чуть впереди до наступления эпохи 10-скоростных кассет на МТВ. Однако сейчас страсти утихли, в Shimano переняли большую часть нововведений SRAM, откатили наиболее спорные нововведения, и такого острого выбора уже нет, можно смело покупать оборудование той фирмы, которая больше нравится. Но у конкурентов по-прежнему остались небольшие, но интересные особенности: хорошие грип-шифты и привод 1х11 у SRAM, меньшая цена и чуть более продвинутая конструкция манеток у Shimano (в перспективе - электрическое переключение и привод 1/2/3х11).

Бывает, что в очередной спор по выбору компонентов трансмиссии врываются поклонники планетарок, считающие, что такая втулка обязана стоять на каждом велосипеде. На самом деле, как и любое другое устройство, планетарная втулка имеет свои достоинства и недостатки. В целом можно сказать, что планетарные втулки рассчитаны на эксплуатацию при невысоких нагрузках в мягких условиях эксплуатации. Тогда они проживут очень долго и почти не будут требовать ухода, кроме ежегодного ТО, которое лучше доверить специалисту. В отличие от систем внешнего переключения, где нужно регулярно чистить, смазывать и периодически подновлять компоненты.

Если же макать планетарки в грязь и броды, форсировать горы с багажом, участвовать в гонках (не забываем про их большой вес и чуть худший КПД) и вообще всячески издеваться над ними - долго такая втулка не проживет. Возможно, разве что кроме 14-скоростной втулки Rohloff стоимостью как неплохой велосипед. Не надо забывать и про то, что в случае поломки или резкого ухудшения работы владельца может ждать дорогостоящий ремонт, который должен проводиться специалистом. Тогда как большинство поломок классического привода могут быть исправлены на месте простым смертным.

Таким образом, можно сделать нехитрый вывод о том, что планетарки идеальны для каждодневной городской езды, также вполне подходят для покатушек по асфальту и ненапряжного «европейского» туризма. Если же ожидаются огребания, высокие нагрузки, соревнования, тяжелые дороги, не дай бог «грузовые» автономные походы - лучше классического привода для таких условий пока ничего не придумали.

3.6. Уровни оборудования

Практически любой начинающий велосипедист наверняка задавался вопросом, почему стоимость похожих на вид деталей может различаться в 10 и более раз. На самом деле, выбор здесь диктуется в большей степени отведенным на велосипед бюджетом, чем некими кардинальными преимуществами более дорогих компонентов. Важно понимать, что даже очень дорогой велосипед не поедет сам по себе (не считая моделей с мотором), и подготовленный человек на дешевом байке обгонит неподготовленного на дорогом. С другой стороны, более дорогое оборудование легче и обычно приятнее в эксплуатации.

На что же уходят деньги? С ростом стоимости оборудования, оно может улучшаться в разных направлениях:

1. Принципиальные изменения в конструкции - например, добавление звезд кассеты или числа передач в планетарной втулке. Всё правильно - желающие ехать на самом передовом оборудовании должны платить.
2. Мелкие приятные дополнения - например, дополнительные регулировки и прочие примочки. Дорогое оборудование часто стараются сделать более комфортным для пользователя.
3. Уменьшение веса - замена стали на алюминий, карбон или титан, применение более прочных сплавов, дизайн компонентов с минимальным использованием материала (высверливание, ажурность, полые оси и т. п.).
4. Увеличение надежности - применение материалов с увеличенной износостойкостью: сложнолегированных сталей, твердого напыления, керамики.

Для рядового потребителя лучше всего бросаются в глаза пункты 1 и 2 (не без помощи маркетологов), тогда как с пунктом 4 нам приходится либо верить на слово производителю, либо полагаться на отзывы и тесты, зачастую со спорной достоверностью. Уменьшение веса - достаточно неоднозначный момент. Конечно, легкий велосипед лучше тяжелого, однако с уменьшением веса цена растет по экспоненте, и на определенной стадии за экономию очередных 50 г приходится платить сотни долларов.

Другая сторона вопроса - влияние облегчения на надежность. В какой-то момент инженеры упираются в физические ограничения, и дальнейшее уменьшение веса происходит за счет снижения прочности (особенно в случае тонкостенных или мелких алюминиевых и титановых деталей). Впрочем, проблема сколько-нибудь существенного снижения надежности характерна только для отдельных особо легких компонентов. Производители не враги себе, и сознательно выпускать дорогие ненадежные детали мало кому нужно.

При росте стоимости каждый компонент теоретически должен проходить такие стадии:

Видно, что диапазоны групп оборудования перекрываются. Это значит, что здесь нет и не может быть жестких разграничений - в одной и той же группе один компонент может быть супер-удачным и мало отличающимся от более дорогих собратьев (например, тормоза SLX), а другой - переоцененным и мало отличающимся от более дешевых. Сравнение разных производителей - еще более неблагодарное дело, поскольку общепринятых методик тестирования и сравнения попросту не существует. Также не надо забывать, что один человек может накатывать на Acera многие тысячи километров, а другой - приведет ХТ в негодность за полсезона или в первой же поездке.

Рассмотрим ситуацию подробнее: чем же отличаются друг от друга компоненты разных уровней? (помимо разного веса)

• Манетки - увеличивается количество передач, добавляются дополнительные возможности по сбросу передач (по несколько штук за раз, возможность управления разными пальцами), улучшается эргономика. Самые дорогие модели имеют полноценные подшипники на вращающихся частях и различные регулировки, позволяющие подобрать оптимальное положение на руле. У дорогих моделей манеток часто нет индикаторов передач - считается, что опытным велосипедистам они не очень нужны, а место на руле занимают, плюс при такой стоимости каждый грамм веса уже на счету.
• Передний переключатель - помимо совместимости с многоскоростными приводами, в основном, увеличивается долговечность, более дорогой переключатель медленнее изнашивается, дольше сохраняет четкость работы, хуже забивается грязью и меньше склонен к зависанию из-за грязи.
• Задний переключатель - также, помимо совместимости с топовыми приводами, увеличиваются долговечность и четкость работы, плюс с ростом цены появляются карбоновая рамка (менее прочная), ролики на промподшипниках (иногда клинят), прямой подвод троса (очень хорошо), уменьшенное выступание переключателя наружу (технология Shadow), может быть добавлен механизм, уменьшающий болтанку переключателя на ухабах.
• Система - увеличивается жесткость шатунов и системы в целом, звезды постепенно становятся из несменных мягких стальных (такая система фактически одноразовая) сменными алюминиевыми, композитными или титановыми (на худой конец - из прочной стали), у самых дорогих систем карбоновые шатуны.
• Каретка - неоднозначно. Дешевые картриджные каретки на удивление вполне надежны, с ростом цены осуществляется переход на интегрированные системы. Там сначала идут очень ненадежные внешние чашки, но с дальнейшим удорожанием надежность приходит в норму. Самые дорогие каретки - с керамическими подшипниками.
• Цепь - с ростом цены весьма заметно увеличивается износостойкость самого материала (одновременно идет процесс сужения цепи и уменьшения количества материала).Самые дорогие цепи также могут иметь полые пины и вырезы для максимального облегчения.
• Кассета - также увеличивается износостойкость и уменьшается толщина звезд, плюс у дорогих кассет звезды собираются в блоки на легкосплавных «пауках» для облегчения. Самые дорогие варианты могут иметь алюминиевые или титановые звезды (что не идет на пользу долговечности), либо быть ажурно выточенными из цельного куска стали. В целом, можно сказать, что кассеты и цепи от роста стоимости заметно выигрывают в надежности.

Заключение

Итак, в этой статье мы постарались дать начинающим велосипедистам общее представление о велосипедной трансмиссии, ее видах, составных частях, а также общих принципах подбора компонентов под свои задачи. Исходя из прочитанного, некоторые велосипедисты могут решить, что наиболее простой способ получить хорошую трансмиссию - это вложить побольше денег в оборудование уровня ХТ и выше. Однако не следует забывать, что велосипед - это не только трансмиссия, его формируют также и другие компоненты, такие как вилка, рама, колеса, которые также требуют обдуманного вложения денег. Бездумно покупать какие попало компоненты, лишь бы подороже, - неоптимальное решение, таким образом можно получить велосипед стоимостью 2000 долларов с весом и ходовыми качествами ашанбайка из ближайшего супермаркета. В результате может оказаться, что втрое-вчетверо более дешевый велосипед в сборе прямо из веломагазина, в принципе, ничем не хуже, если аккуратно ухаживать за ним, менять износившиеся расходники и делать положенные ТО.

Где же остановиться? Как уже говорилось, от использования более дешевого оборудования велоспед не перестанет ехать. С другой стороны, велосипед на дорогом оборудовании доставит больше удовольствия. Можно посоветовать выбирать уровень оборудования, исходя из собственного достатка и понимания целесообразности, основываясь на том, какой бюджет кажется вам разумным (не забывая о других обязательных тратах на шлем, инструмент, аксессуары). Разумеется, есть нижняя планка стоимости велосипеда (около 300-500 долларов для горных хардтейлов и ригидов), за которой качество становится неудовлетворительным, и оборудование такого класса уже не внушает доверия в сколько-нибудь ответственных поездках. А выше этой планки на технику уже вполне можно положиться при условии соответствующего ухода.

© 2014 Владимир Горбунов (VORON)

Сегодняшней статьёй мы начинаем цикл статей о различных вундервафлях на велосипеде. Сегодня речь пойдет о одной из альтернатив привычных нам велосипедных звёзд - о коробке передач.

Для навигации по статье можете использовать оглавление:

История

Pinion P1.18

За коробками будущее?

Внутренняя конструкция

Итог

История

Тема начала широко набирать популярность, и если раньше подобными ухищрениями страдали наслаждались только небольшие конторы типа Nicolai, то сейчас всё больше и больше производителей прибегают к такой вариации компоновки велосипеда. Вообще, несмотря на матанозатратность и сложность производства, как говорит нам википедия, отсылки к первым решениям с попыткой воткнуть передачи велосипеда внутрь какого-то кожуха начинаются где-то с 1890 года. Фотографий тех далёких времен я не нашел, вот вам немного более свежие:

1904 год, Otto Lueger. Сам Отто был немецким инженером-гидротехником и проектировал гидротехнические сооружения для многих городов Германской империи. Написал первое издание "Словаря всей техники" (Lexikon der gesamten Technik), немецкоязычной иллюстрированной энциклопедии, на страницах которой и была изображена данная конструкция:

1911 год , «прадед» современного Truvativ Hammerschmidt на 2 передачи со страниц энциклопедии "Британники":

А вот уже 1936 год и коробка от фирмы сумрачных германских гениев с названием «Adler». В коробке 3 передачи:

Толи Чешский велосипед с Швейцарской коробкой, то ли наоборот. Phoebus Velo Oldtimer Mutaped:

Были так же варианты просто засунуть привычные цепь и звёзды внутрь защитного корпуса. Нашумевшая Honda RN-01 внутри выглядела как привычная нам связка со звёздами и переключателем:

Сама Хонда - это экземпляр достойный отдельной статьи, мы ещё обязательно поговорим о ней.

Pinion P1.18

Вернёмся в наше время. Сегодня мы рассмотрим одну из самых новых и сложных коробок для велосипеда - Pinion P1.18. Из названия понятно, что в коробке 18 скоростей, а заявленный диапазон 636%, что довольно некисло. Классические варианты со звёздами такой диапазон не дают. Платой за это становится вес и цена. Не каждый готов отдать более 1500$, а вес этого добра около 3 кг. Есть у производителя и более дешевые варианты с меньшим диапазоном и весом. Обновлённая версия C.1.12, например, с диапазон 600% и весом в 2.1кг, стоит порядка 1000$, что уже вполне конкурентно, по сравнению с премиальными классическими решениями от Shimano и Sram.

За коробками будущее?

Очевидно, что несмотря на попытки выжать все соки из классических решений, типа увеличения количества звёзд сзади до 12 штук, или увеличения количества зубов на самой большой звезде сзади до 52Т - рано или поздно такая гигантомания достигнет разумных пределов (или нет?).

Аргументы «За»

• Коробка требует меньше затрат на обслуживание (60мл масла внутри меняются раз в год или каждые 10 000км).
• Внутрь не попадает грязь, пыль, песок, вода и прочие абразивные материалы или посторонние предметы.
• Можно использовать в связке с ремнем вместо цепи и вообще забыть о замене изнашивающихся частей привода, ведь хороший клиновой ремень гораздо труднее порвать или повредить, а его срок службы на порядок дольше, чем у любой цепи. Смазки такой ремень не требует вовсе.
• Если у вас коробка, то никакие переключатели не торчат в разные стороны и нечего не норовит зацепиться за вон-тот торчащий камень или этот прекрасный куст. Да, конечно, коробка находится в районе каретки и может зацепить что-то на земле при хорошем дропе, но у неё хороший защитный кожух, а такое расположение помогает добиться хорошей развесовки велосипеда, что опять же плюс.
• И самое главное - на коробку распространяется 5-ти летняя гарантия, а ожидаемый срок службы гарантированно более 100 000км ! Как вам это, впечатляет? Прикинуть насколько выгодно становится пользоваться такой системой не составит труда, ведь звёзды и кассета — это просто расходники и часто меняются, а всё это стоит немалых денег.

Аргументы «Против»

• Свою старую, любимую раму придётся оставить в качестве музейного экспоната или второго велосипеда, коробка встанет только на раму со специальным креплением.
• Количество рам, совместимых с Pinion растёт с каждым годом, но по сравнению с более классическими решениями их всё равно очень мало.
• Так же такая коробка потребует специфического переключателя под 2 троса. Сейчас у Pinion есть только «грип-шифт», который подойдет не всем, но никто не утверждает, что в обозримом будущем при спросе не появятся подходящие манетки.

Внутренняя конструкция

Мы взяли Pinion P1.18 как самую сложную коробку из всей линейки Pinion. В остальных коробках всё так же, только с меньшим количеством зубчатых шестерней.

Сравните P1.18 и P1.9

Как видно внутри банально уменьшили количество пар шестерней и изменили размеры некоторых из них для более ровного разброса между передачами.

Но перейдем ко внутренней конструкции. Вот вам небольшая схемка, благодаря которой будет гораздо проще ориентироваться в строении коробки:

• Зелёной стрелкой отмечен первичный вал , на него усилия передаются с ваших педалей.
• Красной стрелкой отмечен вторичный вал , внутри него творится вся магия.
• Зеленый прямоугольник показывает 6 зубчатых шестерней, жестко зафиксированных на первичном валу.
• Красный прямоугольник показывает 3 зубчатых шестерни, через которые насквозь проходит первичный вал. Никакой сцепки между ними и валом нет, а фиксируются они в самом корпусе коробки через промподшипник. С этими шестернями в жесткой сцепке находится ведущая звезда, передающая момент вращения на заднее колесо велосипеда (на схеме отсутствует).
• Фиолетовый прямоугольник указывает на 6 шестерней, благодаря которым вращение передаётся от первичного (зеленого) вала ко вторичному (красному) валу.
• Оранжевый прямоугольник указывает на 3 шестерни, через которые вращение от вторичного (красного) вала передаётся на 3 шестерни (выделены красным прямоугольником) и ведущую звезду соответственно.

Пока ещё выглядит мутно, но сейчас мы проясним картину. На вторичном (красном) валу у вас есть 3 оранжевых шестерни и 6 фиолетовых шестерней. Методика выбора передач примерно такая же, как и в классическом цепном приводе с кассетой. 3 оранжевых шестерни эквивалентны 3-м звёздам на шатунах спереди, а 6 фиолетовых шестерней эквивалентны 6-ти звёздам в кассете на заднем колесе. Дальше простая арифметика, 3*6 = 18 скоростей. Отличие лишь в том, что 2 соседние фиолетовые шестерни отвечают не за соседние передачи, как с кассетой, а оптимизированы по размеру, поэтому разбросаны по валу. Это сделано, чтобы добиться компактности механизма в целом.

И самой главной деталью, которая делает всю эту «магию» с выбором передачи внутри коробки Pinion является такой-себе «храповик» вторичного вала. На фото ниже вы видите вторичный вал в сборе, сам «храповик» в сборе и разобранный храповик с «собачками» и «распредвалом» (находятся не в фокусе).

В статье на Pinkbike.com, где у авторов Pinion брали интервью, по поводу устройства храповика пошутили, мол «Если вы понимаете, как он устроен, то возможно вам стоит обратиться к ребятам из Pinion и они возьмут вас к себе на работу ».

Переключая передачи, внутри корпуса храповика вы вращаете небольшой «распредвал» (тот самый, что был не в фокусе), который выталкивает определенные собачки для фиксации определенных шестерней. На фото ниже видно 3 отверстия под собачки, а шестеренок у на валу нас 9, следовательно 9 собачек во всей тушке храповика. Собачки равномерно распределены по корпусу храповика, угол между двумя соседними собачками составляет 120 о.

Дальше принцип, как и в обычной втулке. Эти собачки дополнительно подпружинены, чтобы работал сам храповой механизм, а на шестернях вторичного (красного) вала присутствуют пазы для собачек, в которые собачки упираются, когда вы вращаете педали.

Переключая скорость, вы активируете 2 собачки. Одна из «оранжевой» группы, вторая из «фиолетовой». Остальные шестерни со вторичного вала свободно вращаются вокруг него, ничем не фиксируясь (если бы было иначе, то вращения бы не происходило). Вот в принципе и вся хитрость коробки передач.

Возможно, кому-то покажется, что одной собачки на 1 шестерню маловато, но размер у них приличный, да и нагрузки получаются не такими, как в классической конструкции с барабаном.

На видео работа выглядит весьма завораживающе, конечно в реальных условиях этого не видно, всё скрывает кожух:

Итог

Надеемся статья показалась вам полезной, интересной и познавательной, а также поможет вам чуть лучше разбираться в устройстве коробок Pinion. Если вам что-то интересно, то не стесняйтесь задавать вопросы в комментариях. А мы обещаем продолжать вас радовать подобными техническими статьями. До новых встреч!

К середине ХХ ст велосипедисты, у кого не было планетарки на три скорости, по любой местности катали на одной фиксированной передачи.

Сейчас некоторые отчаянные все еще ездят на фиксированной передаче, но большинство из велолюбителей все же в полной мере пользуются новыми технологиями, которые облегчают катание на велосипеде. Так, за последние 30 лет

Все виды велосипедов подверглись прогрессивному развитию и одной из значимых улучшений стала трансмиссия. С ее помощью стало возможным корректировать усилия, необходимые для езды по рельефной местности.

Мы разобрали сложный механизм передач: цепь, звездочки, переключатели, чтобы продемонстрировать принцип его работы. Также эта информация будет полезной для тех, кто хочет в дальнейшем улучшать оснащение своего железного коня самостоятельно.

Для чего нам передачи?

Передачи имеют существенное значение при преодолении подъемов, сложных спусков, ведь они помогают сбалансировать энергию, затраченную на педалирование.

Во время физических нагрузок выше своей головы не прыгнешь, да и смысла в этом нет. Натренировать выносливость и силу можно только со временем, а передачи как приложение, увеличивает Ваши показатели. Мощность педалирования определяется силой, которую Вы прикладываете для вращения педалей, а также скоростью с которой Вы их обращаете.

Эффективное использование энергии является предпосылкой успеха большинства спортсменов, особенно гонщиков кросс-кантри. А ускорение на высокой передаче или быстрое вращение педалей на низкой приводит к значительной усталости мышц. Поэтому важно уметь правильно выбрать передачу, которая будет соответствовать Вашим возможностям, особенностям местности и наклонам трассы.

Составляющие трансмиссии

Для понимания принципа работы передач, их комбинирования и соотношения, разберемся с наполнением механизма трансмиссии:

Кассета - находится на заднем колесе и крепится к втулке. Состоит она из ряда различных по размеру шестерен - звезд, которые обеспечивают широкий спектр передач в зависимости от количества зубцов звезды.

Касета и переключатель

Цепной привод (кассета) - находится в передней части трансмиссии и состоит из цепи, передней шестерни (звезды) и шатунов. Велосипед может быть оборудован звездами от 1 до 3, в зависимости от стиля и назначения езды.

Цепной привод

Задний переключатель скоростей (передач) - находится на задней части трансмиссии и отвечает за перевод цепи с одной звезды на другую. Более того, переключатель поддерживает натяжение цепи во время ее перемещения при переключении передач.

Задний переключитель

Передний переключатель - переводит цепь с одной звезды на другую, как и задний переключатель, но при этом не регулирует натяжение цепи. Он есть только у велосипедов с 2 и 3 передними звездами.

Передний переключатель

Шифтеры - рычаги которые находятся на руле, и работают как коробка передач в автомобиле. С помощью тросов они соединяются с задним и передним переключателями передач.

Шифтеры

Комбинации и соотношения

Правильная настройка передач на велосипеде поможет Вам крутить педали эффективно.

Необходимо учитывать некоторые факторы прежде чем переключаться на другую звезду или заменять существующую трансмиссию.

Соотношение передач может быть рассчитано с помощью соотношения количества зубцов на передней и задней звездах. 32 зубцы на передней звезде с 16 зубцами на задней звезде дает соотношение 32/16, то есть 2/1. Это соотношение дает число оборотов колеса за период одного оборота педалей. Таким образом, в случае соотношение передач 2/1, один полный оборот педалей приведет к двум полным оборотам колес.

На выбор передачи влияет и размер колес велосипеда. Одна и та же передача на 26" колесах будет значительно легче, чем на 29".

Даунхилл ( DH )

Стиль езды играет важную роль в настройке диапазона передач. Если Вы даунхилер с хорошо оснащенным велосипедом, маловероятно, что Вы будете преодолевать крутой подъем. Учитывая это, многие DH велосипеды имеют только одну переднюю звезду (передачу), с размером 32-36(Т), и заднюю кассету с ограниченным количеством передач - 7-10. Кассета данного типа будет звезды размером 12-25(Т) или 11-36(Т).

Все больше производителей DH велосипедов вводят новый стандарт размера колес с диаметром 27,5" (650 b ), что следует учитывать при выборе правильного соотношения передач.

Кросс-кантри ( CC )

Если Вы ездите на кросс-кантри на длинные расстояния, Вам необходим более широкий диапазон передач, 2 или 3 передние звезды обеспечат сохранение сил на подъеме и быстрый спуск. Система с тремя передними звездами будет такой: 42-32-22 с кассетой с 8-9 задними передачами, типичный диапазон которых - 12-32(Т) или 11-34(Т).

All Mountain ( AM )

С момента появления кассеты на 11 передач, многие производители горных велосипедов, что есть на рынке, ставят трансмиссию 1×11. Как правило, она состоит из одной передней звезды с размером 30-34(Т) и с кассеты с 10-11 задними передачами - 10-42(Т).

Преимуществом трансмиссии с одной передней передачей есть уменьшение веса велосипеда за счет отсутствия переднего переключателя и дополнительных звезд. Также это в упрощает всю систему.

Определение необходимого вам соотношение передач и настройки комбинаций требует некоторых экспериментов и ошибок, а также учета таких факторов как стиль езды, дисциплины и размер колес.
Если Вас заинтересовал этот материал, и Вы хотите углубить свои знания, то приходите к нам в Велошколу Механиков на Дегтяревскую, 51В . Здесь расскажут все, что Вам интересно о велосипеде, покажут самые сокровенные места и научат ремонтировать, ухаживать и правильно проводить апгрейд Вашего, а может и не только Вашего, железного коня!

А также читайте нас, мы работаем, пишем и катаем с душой! ;)

Иногда придется отступать от принципа «личный опыт», если «копание» в интернете приводит вдруг к замечательной информации, которую давно ждал.

Вообще, в велосипедном мире интересного гораздо больше, чем можно попробовать. Это огромный объем информации, который меня непосредственно не касается, но кое-что упорядочивает в голове 🙂

Речь пойдет о коробке передач. Вообще мне с детства было не понятно, почему прогресс в конструкции велосипеда так сильно отстает от автомобиля. Ведь стартовали они в одно время. И первые автомобили были похожи на первые велосипеды, в частности приводная цепь и звездочки. Но велосипед сразу законсервировался в развитии, даже появилось выражение «не надо изобретать велосипед». Может быть конструкция велосипеда оказалась настолько хороша? Наверное дело в том, что основная масса велосипедов используется для коротких поездок по городу. Вот, например фото небольшой части привокзальной площади в Ганновере. Все эти велосипеды могли бы быть на таком же снимке, сделанном 100 лет назад. Для этих велосипедов прогресс не нужен, он им даже противопоказан, поскольку велосипед с привокзальной площади легко украсть. Можно было бы порассуждать о влиянии шоссейного и горного велоспорта на развитие велосипеда, но будет «очень много букв» не по теме 🙂 Скажу только, что планетарные втулки (втулка заднего колеса с возможностью выбора передачи), оказались в результате предназначены именно для коммьютеров, которым, это в массе своей не нужно.

Коробка передач, о которой пойдет речь, предназначена в основном для многодневных поездок по шоссе и для горного велосипеда. Вот модельный ряд этого года. Это настоящая коробка, по устройству типа автомобильной. Диапазон передач модели P1.18 при звездах 30 и 21 сзади составляет от 1.28 до 0.20, всего 18 равномерно распределенных передач.

Для сравнения рассмотрим «обычный» дорожный велосипед с максимально широким диапазоном передач, три звезды спереди 53/39/30 и кассета 11-28 (10 звезд) сзади.

Эффективных передач (если учитывать перекрывающиеся соотношения на разных звездах) — 16, передаточные числа от 0.21 (это между 17 и 18 передачей коробки) до 0.93 (это 4-я передача коробки). То есть, коробка дает диапазон гораздо шире, чем сейчас возможен на звездах.

Вес около 2.7 кг, что ограничивает спортивный уклон там, где вес велосипеда очень важен. Для сравнения, три звезды спереди и 10 сзади с переключателями скоростей весят примерно 0.85 кг. Велосипеды, где пара килограммов не является определяющими это фэт-байки (для зимы и супербездорожья), эндуро, — даунхил, (те, которые больше едут с горы, чем в гору) и для «многодневок» по дорогам (там, где необходимо везти с собой вещи).

Добавлено в августе 2016. На предстоящей осенью 2016 выставке Евробайк (Eurobike 2016) будет представлена линейка Pinion 2017-го года, которая будет начинаться с буквы «С». Пока можно сравнить характеристики коробки С1.12 с выпускающейся сейчас Р1.12 (12 передач). Основное изменение в материале корпуса, который изготавливается из сплава вместо фрезерованного алюминия. Может быть с этим связано улучшение всего трех параметров:

Пока изменения «не революционные» 🙂

Что принципиально дает коробка передач? Она не боится грязи и ее не нужно обслуживать. Это существенный шаг вперед. В современном велосипеде много всяких подшипников и все они, можно сказать, не обслуживаемые. То есть не боятся грязи, влаги. Год (а то и годы 🙂) их можно не обслуживать. Только трансмиссия: ведущие звезды, цепь и ведомые звезды полностью открыты.

Если попасть в плохие погодные условия, то и цепь и звезды можно убить очень быстро. Если не попадать, то чуть медленнее. Грязь работает как абразив, вытачивает соединительные пины цепи (цепь как бы растягивается), стесывает зубцы звезд. Простая смазка цепи, как на фото от этого не спасает. Если представить, что подшипники были бы так же открыты, то велосипед вообще бы не ездил. Помимо того, что трансмиссия может быть в грязи, она вследствие открытости может выйти из строя из-за механических воздействий, которые вполне вписываются в штатные ситуации. Да и вообще довольно часто приходится подстраивать переключение звезд.

Еще один недостаток открытой трансмиссии это нарушение безопасности. Крутящиеся звезды находятся в непосредственной близости от ноги.

На самом деле все не так страшно, просто обрисовал то, что мы не замечаем, катаясь на велосипеде. Но после перехода на коробку передач и закрытую трансмиссию будет не понятно, как мы этого раньше не видели 🙂

Теперь о неприятном. Для коробки Pinion нужно специальную раму. Они есть. И отдельно продаются, и готовые велосипеды. Но мне не нравится, что в раме явно нарушается геометрия сцепленных треугольников. Их вместо двух не остается ни одного. Возникает опасение о прочности такой рамы. Либо она не такая прочная, как при обычной конструкции, либо должна быть существенно тяжелее. И вообще как-то не изящно смотрится 🙂 Раму явно нужно спроектировать заново, а не просто резать трубы у имеющихся рам и приваривать гнутую пластину.

Нужно сказать о том, что привод (это или цепь или ремень) остался «на улице». Собирает грязь, да и посторонний предмет может попасть. Нужен или кожух или другая конструкция привода, в виде вала. По обоим направлениям есть наработки. Например, в прошлом году Григорий Зелинский (Gregory Zielinski) собирал средства на кикстартере (проект Nuseti) на создание горного велосипеда с коробкой своей конструкции и с цепью и задней звездой внутри карбоновой рамы. Вся трансмиссия была полностью закрыта. Но средств не собрал, проект не стартовал.

Остался еще один вопрос о сравнении КПД коробки со звездами. Про планетарные втулки читал, что КПД заметно ниже. Про коробку сказать сложно. Есть кое-какие мысли, но нужно кое-что проверить 🙂

В любом случае коробка передач для велосипеда это огромный шаг вперед (хоть и с запозданием лет на 50 🙂). В форуме прочитал отзыв пользователя этой коробки на горном велосипеде: «На звезды не вернусь никогда» 🙂

Вадим Никитин

Разделочный велосипед с трансмиссией Driven

Датская компания CeramicSpeed, выпускающая подшипники и велосипедные запчасти, на выставке Eurobike 2018 представила рабочий концепт велосипеда со скоростной трансмиссией, не имеющей цепи и переключателей. Трансмиссия выполнена 13-скоростной с облегченным алюминиево-углепластиковым валом, передающим вращение с ведущей звезды на «кассету» заднего колеса. Разработчики утверждают, что эффективность передачи вращения в новой трансмиссии составляет 99 процентов.

Сегодня существует несколько вариантов скоростных велосипедных трансмиссий, наиболее распространенным из которых является цепной с одним или двумя переключателями скоростей. В таком варианте трансмиссии передача вращения с ведущей звезды на блок звезд заднего колеса производится посредством цепи. Конструкция такой трансмиссии относительно проста в обслуживании, хотя имеет не очень высокую эффективность - при педалировании часть мощности тратится на преодоление трения между цепью и звездами, между звеньями, а также на растяжение самой металлической цепи.

В среднем эффективность цепной трансмиссии составляет около 70 процентов, но может уменьшаться или значительно увеличиваться в зависимости от качества используемых велосипедных компонентов и материалов. Например, эффективность дорогостоящих профессиональных трансмиссий для шоссейных велосипедов может достигать 98 процентов. При этом показатель эффективности не постоянен и со временем уменьшается по мере загрязнения цепи и звезд, выработки и потери смазки.

Новая трансмиссия, представленная компанией CeramicSpeed, получила название Driven. Она представляет собой разновидность вальной велосипедной трансмиссии и предусматривает возможность переключения скоростей. Ведущая и ведомая «звезды» выполнены в виде дисков с зацепами на одной из плоскостей, равномерно распределенными по окружности. Ведущая имеет одно кольцо из выступов, но может иметь и несколько. Ведомая «звезда» оснащена 13 кольцами из выступов.

Ведущий и ведомый диски связаны валом. В передней части вал оснащен диском с подшипниками на краю, которые своими внешними кольцами входят в пазы между зацепами ведущего диска. В задней части вала установлен такой же диск. Он может перемещаться по оси вала вперед и назад. Благодаря этому он может входить в зацепление с разными кольцами на ведомом диске, благодаря чему и изменяется передающее число аналогично обычной цепной велосипедной трансмиссии. Всего Driven имеет 21 радиальный подшипник.

Разработчик уверяет, что трансмиссия рассчитана на передачу мощности более одной тысячи ватт. Для сравнения, во время обычной гонки средняя мощность, развиваемая велогонщиком составляет около 250 ватт. Трансмиссия Driven проходит начальный этап испытаний. Как она будет работать во время дождя и при загрязнении, будет ли выдерживать скачки нагрузки, пока неизвестно. Вероятно, обслуживание и ремонт трансмиссии будут довольно сложными и дорогостоящими из-за необходимости промывать или даже менять радиальные подшипники.

Представленный велосипед с новой трансмиссией выполнен аэродинамическим. По конструкции рамы и форме руля можно предположить, что он предназначен для соревнований с раздельными стартами, то есть рассчитан на полупрофессиональный и профессиональный уровень использования. Можно предположить, что в официальных гонках велосипед с трансмиссией Driven использовать будет запрещено. Дело в том, что зацепы ведомой «звезды» могут представлять серьезную опасность для велосипедистов во время аварии - во время вращения она фактически превращается в мясорубку.

В профессиональном шоссейном велоспорте из соображений безопасности долгое время было запрещено использование дисковых тормозов. Велогонщики нередко используют рафтинг для экономии сил за счет соперника впереди. При этой технике один велогонщик идет вплотную позади другого, и если не соблюсти дистанцию, возможно столкновение. Считалось, что при таком столкновении на скорости (на шоссейных гонках средняя скорость обычно составляет 35-38 километров в час) велогонщики могут сильно порезаться о тормозной диск.

В январе текущего года немецкий инженер Андреа Моцеллин велосипедное колесо складной конструкции. Предполагается, что такое колесо значительно облегчит перевозку велосипеда, к примеру, в багажнике автомобиля. Обод 26-дюймового колеса под названием Revolve состоит из шести секций, соединенных металлическим каркасом. Колесо можно потянуть за центральную часть и сложить. К велосипеду Revolve крепится с помощью стандартного эксцентрика.

Василий Сычёв