Велосипедная трансмиссия – это набор компонентов для велосипедов, которые все вместе служат для передачи усилий мышц велосипедиста на заднее колесо велосипеда, чтобы ехать. Именно благодаря трансмиссии велосипед едет, когда вы крутите педали.

Виды трансмиссии велосипеда

Многие начинающие велосипедисты ошибочно считают, что трансмиссия — это всегда цепь и звездочки, но это не так. Существует много видов:

• Прямой, когда ведущее колесо с педалями скреплено напрямую, без применения системы с цепью. Такая трансмиссия встречается на пенни-фартингах, моноциклах (с одним колесом), трехколесных детских велосипедах.
• Зубчатой, в которой используются шестеренки с зубьями.
• Вальной, в которой используются валы для передачи крутящего момента.
• Ременной. Здесь используются ремни, которые, в отличие от цепей, не требуют смазки.
• Гидравлической. Используется гидравлическая система, а не механическая.
• В виде планетарной втулки, состоящей из большого числа деталей и напоминающей коробку передач автомобиля.
• Комбинированной, являющейся гибридом сразу двух видов трансмиссий для велосипеда: внешней и внутренней (планетарной).

Каждый из перечисленных типов имеет свои преимущества и недостатки, а также целевое назначение.

Составные части трансмиссии

Классические вариант трансмиссии велосипеда имеет много частей. Рассмотрим каждую из них.

Система ведущих звёзд

Это передний набор звёзд велосипеда, расположенный на валу каретки. Служит для преобразования поступательного движения ног велосипедиста во вращательное и изменения передаточного отношения (при наличии переключателя передач).

Шатуны велосипеда

Кривошипы (шатуны) соединяют оси педалей с осью каретки. Звёзды прикрепляются, как правило, к правому шатуну. Существуют системы как с несъемными звёздами, так и поставляемые отдельно от звёзд.

Систему можно разделить на группы:

• MTB системы для горных велосипедов
• DH (англ. DownHill) системы
• Шоссейные системы
• Системы для дорожных велосипедов
• Системы с несколькими звёздами
• Планетарные системы
• С одной звездой
• С двумя звёздами («двойники»)
• С тремя звёздами («тройники»)

Этой информации достаточно, чтобы получить общее представление о системе.

Каретка

Каретка велосипеда — это подшипниковый узел, который соединяет шатуны с рамой и обеспечивает функцию крутящего момента шатунов велосипеда.

Каретка велосипеда

Каретка расположена в кареточном стакане рамы, который расположен между нижней трубой и на пересечении нижних перьев велосипеда.

Система задних звёзд

Система задних звёзд - 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. Благодаря кассете можно с легкостью преодолевать подъемы и быстро ехать по прямой.

Кассета велосипеда

Существует 2 типа систем: кассета и трещотка. Вторая считается устаревшей и ненадёжной, зато дешевой.

Задняя втулка

Это центральная деталь колеса, которая вращается вокруг неподвижной оси на подшипниках. В трансмиссии велосипеда участвует только задняя втулка.

Задняя втулка велосипеда

Если с правой стороны имеется резьба, то такая втулка предназначена для установки трещотки. Втулка под установку кассеты имеет прикреплённую полым болтом трещотку в виде шлицевого барабана, на который надеваются задние звёзды.

Задний и передний переключатели скоростей

Переключатель скоростей (передач) задний. Выполняет не только функцию переключения передач, но и регулирует натяжение цепи (поддерживает ее во время переключений). Изменение передачи осуществляется путем перевода цепи с одной звездочки на другую.

Задний и передний переключатели

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.

Велосипедная цепь

Цепь – составляющая ходовой велосипеда, которая передает энергию от педалей, через шатуны и звезды к заднему колесу. Цепь состоит из звеньев, которые могут быть соединены между собой пином или замочком. Цепи могут быть разной ширины и иметь большее или меньшее расстояние между узлами (спинами).

Именно благодаря цепи вся трансмиссия велосипеда работает как единое целое.

Шифтеры или же манетки

Шифтеры — рычаги которые находятся на руле, и работают как коробка передач в автомобиле. С помощью тросов они соединяются с задним и передним переключателями передач. Нажимаете на рычаг — цепь перекидывается на нужную звездочку спереди или сзади.

Манетки (шифтеры)

На этом перечень компонентов классической велосипедной трансмиссии подходит к концу.

Материал подготовлен на основании статьи эксперта журнала PinkBike Майка Леви (Mike Levy). А на картинке выше вы можете увидеть коробку передач от компании Suntour , чьи компоненты используются в том числе и в велосипедах .

Заменят ли когда-нибудь коробки передач традиционные переключатели?

Картины будущего всегда выглядят очень многообещающе. из фантастических фильмов и мультсериалов, левитирующий скейтборд главного героя одной из частей легендарного фильма «Назад в будущее 2» (“Back to the future II ”) давно дали нам понять, что в обозримой перспективе наша жизнь станет легче и комфортнее. К перспективным современным разработкам можно отнести и коробки передач для велосипедов, которые пока не слишком поддерживают производители велосипедных компонентов и, как следствие, рядовые спортсмены-велосипедисты. Некоторые эксклюзивные велосипедные бренды (такие как Pinion , Zerode , Nikolai ) давно ведут работу в этом направлении, но если вы зайдёте в любой ближайший велосипедный магазин, то не найдёте на прилавках коробки передач на выбор. Бытует даже скептическое мнение, что покупатели быстрее обзаведутся летающими скейтбордами, чем кто-то из крупных производителей начнёт масштабный выпуск велосипедов с коробками передач.

Велосипед Cavalerie Falcon DH, казалось бы, обладает всем необходимым: девятискоростной коробкой передач от Effigear, правильными углами рулевой и подседельной труб, 200 мм хода подвески и весом в районе 18 кг. Так почему же мы все не ездим на подобных велосипедах? Виновата в этом быстрая эволюция традиционных переключателей.

Почему коробки передач не могут вытеснить традиционные переключатели?

Потенциал у коробок передач, безусловно, есть. Вам больше не надо будет беспокоиться о переключателях и петухе, которые достаточно легко повредить о камни; надёжность современных велосипедных коробок передач заставят даже Унимог (Unimog - специальная серия автомобилей Mercedes-Benz ) выглядеть хрупким, а наличие всего одной передней и одной задней звезды значительно упростят сервисное обслуживание велосипеда. Добавьте к этому низкий центр тяжести велосипеда с коробкой передач, а также отсутствие необходимости в дополнительных тросиках переключения, протянутых вдоль рамы и вы поймёте, что эти коробки значительно превосходят системы, которые мы используем на велосипедах уже не одно десятилетие. Но за последние пять лет произошло нечто любопытное: классические переключатели стали гораздо лучше, благодаря внедрению инноваций. Причём речь тут идёт даже скорее о трансмиссии в целом: более лёгкие и жёсткие рамки переключателей, которые не погнутся от небольшого контакта с камнем, задние втулки, выдерживающие самые суровые испытания. Эволючия - это замечательный механизм, но при этом он отсеивает слабых. В нашем случае закрытые велосипедные коробки передач - это самая медленная антилопа в стаде.

Задний переключатель из новой линейки Shimano Zee оказался очень надёжным, а его конструкция позволяет практически полностью избежать соскакивания цепи на техничном рельефе.

Переключатели стали надёжными…наконец-то

Несколько лет назад не редкой была ситуация, когда при активном и агрессивном катании за сезон приходилось менять 4-5 переключателей. Вы могли легко оказаться в затруднительном положении, т.к. после встречи с камнем задний переключатель, как правило, разлетался на маленькие части. При этом цепь с обломками переключателя могла успеть попасть в заднее колесо и повредить спицы. В общем, поломка заднего переключателя в состоянии запустить очень неприятную цепную реакцию. Также была проблема с осями, соединяющими линки в рамках переключателей. Раньше они достаточно быстро разбалтывались (особенно на недорогих моделях), в результате чего настроить передачи корректно уже практически не представлялось возможным. Сейчас же вне зависимости от производителя (будь то Shimano или Sram) даже недорогие модели способны выдержать серьёзные испытания. Нам в редакции удалось испытать новый задний переключатель Sram X5 , рассчитанный на работу с 10-скоростной кассетой. При розничной стоимости в районе $64 он нас очень приятно удивил. Мы преодолели с ним не одну сотню километров, и он по-прежнему в полном порядке. То же можно сказать и о переключателях из серии Shimano SLX, особенно сейчас, когда в нём применяется технология Shadow Plus .

Майк Леви (Mike Levy, эксперт портала PinkBike ): «Несмотря на то, что розничные цены на топовые запчасти достаточно высоки, постоянная конкуренция привела в последние годы к снижению цен в сегменте OEM (цен для производителей и сборщиков велосипедов). Если добавить в спецификацию дорогостоящую коробку передач, то это повлечёт слишком серьёзное увеличение розничной цены готового велосипеда, которое либо просто не будет принято розничными потребителями, либо его придётся компенсировать за счёт использования в велосипеде дешёвых компонентов. Если в ближайшее время кто-то запустит в массовое производство велосипед с коробкой передач, то его покупка будет сродни приобретению сильно переоценённого Toyota Prius , т.е. своеобразной декларацией того, что владелец данной машины находится на острие прогресса даже в повседневных вещах.»

Цепи стали гораздо реже соскакивать со звёзд

Каждый увлечённый велосипедист, практиковавший даунхилл (скоростной спуск) 8-10 лет назад может вспомнить несколько моментов, когда ему приходилось разбираться с соскочившей и запутавшейся цепью. Оси кареток также легко гнулись в то время и приводили всю трансмиссию в диссонанс, а успокоители цепи и вовсе делились на две группы: плохие и опасные. К настоящему моменту все эти проблемы уже остались в прошлом. А современные лёгкие и прочные успокоители от таки х производителей как MRP , e*13 , Gamut и пр. удержат цепь на месте практически в любой ситуации. Если, конечно, вы правильно их установите. Большим прорывом стало появление переключателей нового поколения, которые значительно меньше раскачивались под нагрузкой. Многие велосипедисты поняли, что теперь они могут использовать минималистичные и самые лёгкие успокоители или вообще обходиться без них. И тут следует упомянуть также звезду нового стандарта от Sram (хотя подобный дизайн уже использует и ряд других производителей) - её зубья X-Sync специальной формы и переменной толщины надёжно удерживают цепь от спадания на техничной рельефе.

Несмотря на высокую стоимость, новая группа компонентов XX1 от Sram может окончательно поставить крест на перспективах массового появления на велосипедах коробок передач. Особенно, если компания внедрит используемые в XX1 технологии в свои более доступные линейки. Мы думаем, что в ближайшее время это как раз и произойдёт.

Меньше вес, выше эффективность

Давно известно, что цепная передача это один из самых эффективных способов передачи мощности. Так зачем же пропускать её через дополнительные звёзды в переключатели и снижать таким образом эффективность её работы? Подобный вопрос может не сильно беспокоить любителей фрирайда или даунхилла (скоростного спуска), но для среднестатистического велосипедиста, которому приходится ездить как вверх, так и вниз, он весьма актуален. Вы можете не быть гонщиком кросс-кантри, но это ведь не повод тратить часть сил впустую при педалировании. Тут коробки передач явно имеют преимущество. А что на счёт дополнительного веса коробок? Скажете, что он вас не беспокоит и вы готовы смириться с ним, учитывая все плюсы закрытой системы переключения передач? Это здорово, но число райдеров, готовых отдать предпочтение закрытой велосипедной коробке передач настолько мало по сравнению с теми, кто настроен по отношению к ним скептически, что сравнивать эти цифры бессмысленно. И отсутствие спроса также не стимулирует массовый приход коробок передач.

Компании продают то, что пользуется спросом

Многие любители велосипеда предпочитают покупать те компоненты, которые используют профессиональные гонщики на трассе или фрирайдеры в своих свежих видео. Когда в последний раз вы слышали, чтобы велосипед с интегрированной коробкой передач побеждал в крупных соревнованиях? В 2006 году в Роторуа (Rotorua, Новая Зеландия) Кэм Коул (Cam Cole) выиграл Чемпионат Мира по скоростному спуску в категории Юниоры, но это скорее исключение, чем правило. Можно также вспомнить старую велосипедную команду Honda в составе таких известных гонщиков как Грег Миннаар (Greg Minnaar), Брендан Фэиркло (Brendan Fairclough) и Матти Лейконен (Matti Lehikoinen). Они тоже выступали на велосипедах с коробками передач, но, к сожалению, Honda ушла из велоспорта, поняв, что инвестиции не окупаются. Это не единичный случай и мы со своей стороны считаем, что в ближайшее время мы вряд ли массово пересядем на рамы с интегрированными закрытыми коробками передач.

Но у закрытых систем переключения всё же есть перспективы

Неужели защитники закрытых систем заблуждаются? Стоит ли вообще развивать эти технологии, учитывая всё сказанное выше? Да, стоит, потому что плюсы, несомненно, есть. Несмотря на все технологические ухищрения и прогресс в классических системах переключения, закрытые коробки передач по-прежнему значительно надёжнее любого переключателя. Вам просто будет нечего оторвать случайным камнем на трассе. Далее можно вернуться к вопросу с весом. Да, закрытые коробки передач тяжелее классических систем переключения, но весь вес оказывается сосредоточен в одном месте и инженеры могут оптимальным образом расположить коробку в раме, получив отличный баланс и низкий центр тяжести. Также при использовании коробки передач на заднюю ось велосипеда не будет влиять вес кассеты, барабана и переключателя, что позволит повысить эффективность работы подвески. Стоимость может оказаться последним серьёзным аргументом против коробок передач, но тут можно вспомнить опыт компании Zerode, инженеры которой использовали в качестве коробки передач недорогую втулку Shimano Alfine. Но достаточно ли этого для скорого прихода закрытых коробок передач в массы? Вопрос пока остаётся открытым.

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

Системы и передачи

Постоянное совершенствование цепи как механизма позволило создать велосипед таким, каким он сейчас является. Благодаря цепной передаче отпала необходимость сидения сверху колеса, а велосипедист для лучшего баланса мог удобно разместиться между двух одинаковых по величине колес. Именно развитие различных передач способствовало эффективному управлению транспортными средствами. Теперь велогонщики могли без особого труда покорять любые подъемы даже с самым большим уклоном, а также с удовольствием развивали большие скорости.

Элементы трансмиссии

Использование движущихся механизмов

В XV веке Леонардо да Винчи работал над развитием идеи совместной работы зубьев и механической цепи. Что удивительно, эта идея прозвучала задолго до проектирования первого велосипеда и только лишь спустя четыре века нашла практическое применение. Чтобы трансмиссия эффективно функционировала нужно правильно передавать усилие, создаваемое ногами велогонщика, на заднее колесо велосипеда. Конструкция должна быть создана так, чтобы усилие при вращении педалей не создавало для гонщика дискомфорта.

Для этого внедрялись инженерные и технологические разработки, применялись прочные материалы, что позволило цепной передаче к концу XIX века стать обычным механизмом.

Достоинства цепного привода

Сам привод без передач весьма эффективно функционирует на спусках и ровных поверхностях. Но в то же время велосипедист, стартуя с равнинной поверхности без переключателя скоростей либо начиная подъем с движущимся на него ветром, вынужден стоя крутить педали, затрачивая на это значительные усилия. Темп езды при этом падает до минимума. Цепной привод с передачами позволяет гонщику независимо от рельефа местности, направления ветра крутить педали на протяжении всей поездки в удобном для него ритме. На первых велосипедах с высокими колесами педали размещались на самом колесе, то есть один оборот колеса равнялся полному вращению педали.

Соотношение передач может меняться самим велосипедистом по его желанию. К примеру, покоряя крутой склон, гонщик может , при которой педали будут вращаться легче и чаще, само колесо же будет вращаться медленнее. То есть будет производиться легкая передача. Тяжелая передача выбирается в том случае, когда необходимо пересечь равнинную местность либо при спуске вниз: несколько вращений колеса происходят за полный поворот педали. В передаче большая звездочка стоит спереди, маленькая – сзади. Чтобы прокрутить колесо требуется определенное усилие и чем его создать, тем больше оборотов совершит колесо.

Необходимое количество зубьев

Ученый Эксплораториума, Пол Догерти, на примере личного велосипеда объясняет соотношение передач. Данный метод позволяет определить количество ведущих (передних) и ведомых (задних) зубьев. Например, Пол предлагает рассмотреть вариант передачи, когда передаточное отношение равно 54:27. Исходя из этого отношения, становится понятно количество зубьев передней звездочки – 54, а задней – 27, то есть при полном обороте передней звездочки по кругу ведущей звездочки проходит 54 зуба. В это же время ведомая звездочка совершает 54:27 =2 оборота, то есть заднее колесо поворачивается дважды. Это соотношение можно сократить и получится 2:1. Но если ведомая звездочка имеет 11 зубьев, то в этом случае передаточное число будет ближе к 5:1.

Стоит обратить внимание на тот факт, что при каждом полном обороте ведущей звездочки ведомая кассета вращается в два раза больше.

Френс Твист и Пенни-фартинг

Пол Догерти утверждает, что этот метод подсчета передаточного числа является одним из множества подобных. В Великобритании передаточное число рассчитывается исходя из диаметра большого колеса велосипедов называемых Пенни-фартинг. Выше оговаривалось, что Пол Догерти использовал соотношение 2:1. То есть при трансформации в два раза необходимо было умножить диаметр заднего колеса. Это означает, что цепная передача с передаточным числом 2:1 при заднем 27-дюймовом колесе считалась бы 54-дюймовой. Итак, определив длину окружности колеса, умножаем ее на передаточное число. То есть если использовать метод Пола Догерти при передаточном соотношении 2:1 и длине окружности ведомого колеса в полтора метра получим длину окружности ведущего колеса. Она равняется трем метрам. Такой метод в отличие от английской системы помогает определить величину пройденного пути либо понять как далеко вы уехали.

Метрическая система использовалась во Франции. Метрической называется десятичной системы единиц (СИ), которая основана на применении грамма и метра. Сегодня система СИ призвана во всем мире. В этой системе преобразование заключается в произведении либо делении на число 10, то есть в десятичной дроби запятая просто смещается.

Если речь идет о резьбе, то метрическая система указывает ее шаг и диаметр. Шаг резьбы – это расстояние между витками. Взять, к примеру, популярный размер резьбы М5, который применяют для анкерных болтов крепления троса, для крепления флягодержателя, в отверстиях крепления крыла либо багажника, рычагов переключателей скоростей, обозначается М5,0X0,8, то есть диаметр равен 5 мм, а расстояние между витками резьбы составляет 0,8 мм.

Цепной привод в трансмиссии и его действие

Цепным называется такой механизм, который соединяет педали с ведомым колесом. Благодаря цепному механизму сила, воздействующая на педали, трансформируется на заднее колесо. Таким образом, велосипед приводится в движение.

Что вам следует взять:

Для того чтобы иметь минимальное представление, а также понять суть цепной передачи вам необходимо подготовить такие предметы:

• несколько катушек нитей. Одна катушка должна быть либо большего, либо меньшего размера, а пара остальных нужно взять одинаковой величины;
• ленты резиновые;
• плоские доски из древесины;
• пачка гвоздей.

На деревянной плоскости с помощью гвоздей на значительном расстоянии друг от друга фиксируются катушки с нитями. Укрепить их необходимо таким образом, чтобы при их соединении резинка не растягивалась, а сами катушки могли свободно и легко двигаться. После этого произведите соединение двух катушек посредством резинки.

Понаблюдайте за тем, как ведет себя одна катушка относительно вращения другой катушки. Что видно? Они движутся в унисон, с одинаковыми скоростями и направлением вращения?

Какими способами можно исследовать передачу:

1. Необходимо при помощи специального маркера на обеих катушках сделать пометки, после чего провернуть их. Для этого применяют две катушки, одна из которых по размеру больше другой. Итак, как вращается одна катушка относительно другой?
2. Совершите одно вращение на резинке таким образом, чтобы она описала восьмерку. Как повлияло это обстоятельство на скорость вращения и направление движения катушек?
3. Осмотрите цепь велосипеда и переключатели скоростей. Существует ли подобие с велосипедной трансмиссией? Какое у них отличие?

Диагностирование системы передач.

Передачи помогают велосипедисту наиболее эффективно совершать вращение педалей, позволяя ему легко и быстро покорять самые крутые подъемы и некоторые препятствия.

Что необходимо взять, чтобы продемонстрировать работу передач? Какие материалы следует подготовить:

• велосипед, оснащенный передачами;
• брусок мыла и рулон скотча;
• лист бумаги и простой карандаш.

Эксперимент

Необходимо поставить передачу так, чтобы ведущая звездочка была самой маленькой, а ведомая – самой большой. Кусочком скотча либо мелом отметьте верхнюю часть заднего колеса. В то же время следует зафиксировать педали. Теперь нужно совершить полный оборот педалей и посчитать, а также записать количество вращений, совершенных задним колесом.

На следующем этапе эксперимента впереди поставьте большую звездочку, а меленькую – сзади. Какое количество оборотов совершило заднее колесо при полном обороте педалей? Какая из двух комбинаций наиболее подходит для покорения крутого подъема? А какая эффективна для спринта по равнинной местности?

Проведение эксперимента со средним диапазоном передач.

Для этого нужно начертить таблицу, куда будут заноситься передаточные соотношения, количество полных оборотов колеса за один оборот педалей. Почему, по вашему мнению, совершенствованию велосипедов способствовало развитие такого механизма, как цепная передача?

Каденс

Частота вращения педалей называется каденсом . Система передач дает возможность велосипедистам сохранять наиболее оптимальный ритм движения (скорость вращения педалей), что делает вращение педалей весьма продуктивным. Сегодня мнения гонщиков разнятся относительно того, каким должен быть ритм велосипедной езды. Однако абсолютное большинство согласны с тем, что каденс является наиболее важным. Из слов Пола Догерти: «Человеческое тело доставляет наибольшее количество энергии на вращение педалей в наиболее эффективный способ при определенном каденсе. Я стараюсь держать каденс между 60 и 90 циклов в минуту» . Он также отмечает, что большинство рекреационных велосипедистов педалируют слишком медленно, неэффективно, расходуя энергию на высоких передачах.

Каденс у профессиональных велогонщиков очень высокий, у шоссейников находится в пределах 75–120 об/мин. Совсем другой показатель каденса в маунтинбайке.

Рути Маттес, чемпионка мира по кросс-кантри объясняет: «В маунтинбайке зачастую поднимаешься в очень крутой подъем и сразу спускаешься по быстрому спуску, иногда даже не педалируя. Просто балансируешь на велосипеде, без тормозов так быстро, как только можно. В маунтинбайке используется широкий спектр и разнообразие каденса».

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