Автомобильные трансмиссии |
---|
Руководство по эксплуатации |
Автоматический / полуавтоматический |
|
Ступицы шестерня, внутренняя шестерня ступица, внутри ступицы приспособлены или просто шестерня Концентратора является передаточной системой смены обычно используется на велосипедах, которые реализованы с планетарными или планетарными шестернями. Шестерни и смазочные материалы герметизированы внутри корпуса ступичной шестерни, в отличие от шестерен с переключателями, где шестерни и механизм подвергаются воздействию элементов. Изменение передаточного числа традиционно осуществлялось рычагом переключения передач, соединенным со ступицей с помощью троса Боудена, а переключатели с поворотной рукояткой стали обычным явлением.
Системы ступичных передач обычно имеют долгий срок службы и в значительной степени не требуют обслуживания, хотя некоторые из них не подходят для использования в условиях высоких нагрузок на соревнованиях или в холмистых условиях бездорожья. Многие пригородные или городские велосипеды, такие как европейские городские велосипеды, теперь обычно оснащены 7-ступенчатыми ступицами, а 8-ступенчатые системы становятся все более доступными. В старых или менее дорогих универсальных велосипедах часто используются трехскоростные ступицы, например, в системах проката велосипедов. На многих складных велосипедах используются трехступенчатые ступицы. Доступны современные разработки с передаточными числами до 14.
До того, как планетарные передачи стали использоваться в велосипедных ступицах, они использовались на трехколесных велосипедах. Патенты на планетарные ступицы датируются серединой 1880-х годов. Первый патент на компактную планетарную ступицу был выдан в 1895 году американскому машинисту Сьюарду Томасу Джонсону из Ноблсвилля, штат Индиана, США. Это была двухскоростная передача, но она не имела коммерческого успеха.
В 1896 году Уильям Рейли из Солфорда, Англия, запатентовал двухскоростную втулку, которая была запущена в производство в 1898 году как «Хаб». Это был большой успех, который производился в течение десяти лет. Он быстро установил практичность компактных планетарных ступичных передач.
К 1902 году Рейли разработал трехступенчатую ступичную передачу. Он расстался с производителем The Hub, но передал им интеллектуальные права на свои будущие разработки. Чтобы обойти эту проблему, патенты на трехступенчатую коробку передач Рейли были получены на имя его коллеги Джеймса Арчера. Между тем, известный английский журналист и изобретатель Генри Стурми также изобрел трехступенчатую втулку. В 1903 году Фрэнк Боуден, глава Raleigh Bicycle Company, сформировал The Three-Speed Gear Syndicate, получив права на 3-скоростные модели Reilly / Archer и Sturmey. Втулка Рейли была запущена в производство как первая 3-ступенчатая машина Sturmey Archer.
В 1902 году Микаэль Педерсен (который также произвел велосипед Dursley Pedersen ) запатентовал трехступенчатую ступичную шестерню, которая была произведена в 1903 году. Говорят, что она основана на принципе «промежуточного вала», но, возможно, была необычной планетарной передачей в второе солнце использовалось вместо зубчатого венца. В 1904 году компания Fichtel amp; Sachs (Германия, Швайнфурт ) производила ступичные передачи по лицензии Wanderer, а к 1909 году на британском рынке было 14 различных трехскоростных ступичных передач.
К 1930-м годам ступичные передачи использовались на велосипедах по всему миру. Они были особенно популярны в Великобритании, Нидерландах, немецкоязычных странах и Скандинавии. С 1970-х годов они стали намного реже в англоязычных странах, но во многих частях северной Европы, где велосипеды регулярно используются в качестве повседневного транспорта, а не просто для спорта или отдыха, ступичные передачи все еще широко используются. Сейчас начали появляться более дешевые и прочные (но менее надежные) системы переключения, которые предлагают более широкий диапазон передач.
К 1987 году Sturmey-Archer производил только 3- и 5-скоростные втулки, а Fichtel amp; Sachs и Shimano - только 2- и 3-скоростные втулки. В том же году была опубликована первая за 80 лет книга (не считая руководств по эксплуатации), посвященная исключительно планетарным велосипедным передачам. С тех пор наблюдается медленный, но неуклонный рост интереса к ступичным зубчатым колесам, что отражается в более широком ассортименте продукции, доступной в настоящее время.
ранний узел NuVinci Внутреннее устройство NuVinciВ 1995 году компания Sachs представила Elan, первую ступичную передачу с 12 скоростями и общим диапазоном 339%. Три года спустя компания Rohloff представила Speedhub 500/14, ступицу с 14 скоростями и диапазоном 526%, сравнимую с системой переключения передач с 27 скоростями, а также достаточно прочную и легкую для езды на горных велосипедах. В 2007 году NuVinci начал производить бесступенчатую коробку передач ( «бесступенчатое») ∞ -Speed концентраторы для пригородных велосипедов, с увеличением диапазона около 380% (2016).
По состоянию на 2008 год Sturmey-Archer производит 3-, 5- и 8-скоростные втулки, SRAM (преемник Fichtel amp; Sachs) - 3-, 5-, 7- и 9-скоростные, а Shimano - 3-, 7- и 8-ступенчатые. -скорости. В феврале 2010 года Shimano объявила о выпуске 11-скоростной модели Shimano Alfine 700.
Хотя большинство систем Концентратора передач используют одну заднюю звездочку, SRAM «с двойным приводом система сочетает в себе планетарный концентратор с системой задними переключатели с несколькими скоростей, чтобы обеспечить широкомасштабную трансмиссию сосредоточена на заднем колесе. В 2010 году Canyon представила 144 2, гибридную втулку, в которой используется аналогичная комбинация эпициклического типа и переключателя.
Велосипеды Brompton имеют свою собственную конструкцию с двухскоростным переключателем, соединенным со специальной трехступенчатой втулкой Sturmey-Archer с широким передаточным числом, «BWR» (Brompton Wide Ratio). Система полезна для складывания велосипедов (где несколько передних цепей могут повредить механизм складывания велосипеда), лежачих велосипедов и грузовых велосипедов (где маленькие колеса и / или увеличенный вес требуют более широкого диапазона передач с меньшими шагами). Ступичные передачи в прошлом также использовались на мотоциклах, хотя сейчас это случается редко.
В простейших трехскоростных ступицах используется планетарная планетарная передача. Солнечная шестерня (обозначена желтым цветом наверху) жестко прикреплена к оси и, таким образом, зафиксирована относительно рамы велосипеда.
Ось втулки ступичного редуктора (в отличие от системы переключателя) будет воспринимать крутящий момент на всех передачах, кроме прямого привода, и поэтому должна быть надежно зафиксирована от вращения. В то время как стопорные шайбы между дропаутом и гайкой оси часто оказывались адекватными, в современных системах более широкого диапазона используется реактивный рычаг, прикрепленный к стойке цепи. Задние колеса с барабанными тормозами (функция некоторых пригородных велосипедов) в любом случае требуют реактивного рычага.
Большинство ступичных передач управляются аналогичным образом, с одним поворотом, спусковым крючком или переключателем большого пальца. Исключением является более старый стиль 5-скоростной Sturmey-Archer, в которой использовался второй трос переключения передач для переключения между солнечными шестернями ближнего и широкого диапазона, что фактически давало две 3-скоростные втулки в одном устройстве. Средняя передача в обоих диапазонах была прямым приводом, поэтому было пять отдельных передач. Им можно было управлять либо с помощью специального переключателя с 5 скоростями, который управлял обоими тросиками, либо с помощью обычного переключателя с 3 скоростями и переключателя фрикциона.
Традиционные ступичные шестерни индексируются на переключателе, что делает работу зависимой от правильного натяжения троса (и его смазки). На практике скачки передач и последующие внутренние повреждения необычны, за исключением агрегатов с большим пробегом. Современные ступичные редукторы включают в себя индексацию внутри блока, поэтому на них не влияют неисправности переключения, вызванные таким образом.
Большинство систем Sturmey-Archer и Fichtel amp; Sachs "Torpedo" по умолчанию включают высшую передачу при провисании троса, что может сделать велосипед пригодным для дальних поездок по ровной местности, даже если в механизме переключения передач возникнет неисправность. Это скорее похоже на систему переключения передач, которую можно вручную установить на высокую передачу в случае подобной неисправности. Однако самые ранние втулки Sturmey-Archer по умолчанию использовали низкую передачу. Некоторые современные ступичные зубчатые передачи, например, 7-ступенчатая Shimano, также по умолчанию работают на нижней передаче и, таким образом, больше зависят от натяжения троса.
В некоторых системах ступицы с внутренним зацеплением сочетаются с внешними переключателями. Втулка свободного хода со звездочкой, подходящей для узкой цепи, может быть объединена с двойной или тройной шатуной и передним переключателем, чтобы обеспечить более широкий диапазон и более близкое передаточное отношение. Натяжитель цепи или задний переключатель необходим, чтобы компенсировать провисание цепи, и необходимо соблюдать осторожность, чтобы не перетянуть ступицу из-за слишком малого передаточного отношения между звездочкой и звездочкой.
В качестве альтернативы некоторые ступицы могут принимать две выпуклые ведущие звездочки, между которыми водитель может переключаться с помощью заднего переключателя. Тщательный выбор звездочки может позволить доступным передаточным числам при использовании одной звездочки оказаться посередине между доступными при использовании второй звездочки, обеспечивая полушаговую передачу, как на 6-ступенчатом складном велосипеде Brompton. Эта концепция используется и расширяется в системе SRAM Dual Drive, где обычная многоскоростная кассета устанавливается на 3-скоростной втулку. Аналогичную версию неизменно популярного хаба AW производит Sturmey Archer. Эта система может быть полезна на велосипедах, которые не поддерживают передний переключатель. Немецкая компания Canyon представила 144 2 в 2010 году, гибридную втулку, в которой используется аналогичная эпициклическая комбинация / переключатель.
Когда и передний, и задний переключатели используются со ступицей с зубчатой передачей, в результате получается очень широкий диапазон трансмиссии за счет увеличения веса и сложности.
В частности, системы двойного привода используются на лежачих велосипедах, где трогаться с места или после резкого торможения очень сложно, если включена высокая передача. На вертикальном велосипеде, если включена высокая передача, гонщик может использовать одну ногу, чтобы набрать минимальный импульс, встать на педали и использовать верхнюю часть тела для балансировки велосипеда; это невозможно на двухколесном лежачем велосипеде. Здесь установка двойного привода позволяет переключать передачи в состоянии покоя или на низких скоростях, что невозможно с одним переключателем.
Усовершенствованные ступичные шестерни предлагают большее количество передач за счет использования нескольких планетарных шестерен, приводимых друг в друга. Их передаточные числа выбраны для обеспечения более равномерно расположенных шестерен и большего общего диапазона передач. Принцип работы таких агрегатов такой же, как и у менее совершенных систем, с триггером или поворотным переключателем с последовательным переключением.
Механизм ступицы велосипеда Sturmey-Archer AM с удаленной коронной шестерней, чтобы показать составные (ступенчатые) планетарные шестерни.
Этот ременной привод на Trek Soho также оснащен звездочкой.
Традиционный трехступенчатый рычаг переключения передач, это рычаг переключения передач Sturmey Archer, изготовленный в период с 1967 по 1975 год, в нем отсутствует прозрачная пластиковая аппликация, на которой отображается выбранная передача и бренд производителя.
В современном семиступенчатом индексированном переключателе SRAM Spectro S7 используется тот же трос Боудена, что и в более старом рычаге.
Комбинированные шестерни переключателя и ступица SRAM Dual Drive
Схема 14-ступенчатой ступицы в разрезе
14-ступенчатая задняя втулка с внутренним редуктором Rohloff
Схема ступицы двухскоростной передачи.
Fichtel amp; Sachs автоматически переключает ступицу двухскоростной передачи.
Схема в разрезе ступицы двухскоростного каботажного тормоза Eadie.
Разобрали шестерню трикоастера / ступицу тормоза. Солнечная шестерня прикреплена к середине оси, которая лежит поперек верхнего центра, четыре планетарных шестерни расположены в квадрате справа от центра, а коронная шестерня находится справа вверху от них.
Трехскоростная втулка Sturmey Archer в разобранном виде.
Трехскоростная зубчатая втулка Shimano.
14-ступенчатые планетарные редукторы Rohloff.