Переключение передач сейчас есть на всех велосипедах за редким исключением, например, на многих детских вариантах его нет. Однако, систем довольно много, но среди них выделяются планетарные втулки – узлы, встраиваемые в заднее колесо. Рассмотрим подробнее данный вариант.
Содержание:
Принцип работы
Планетарная втулка конструктивно близка к устройству КПП автомобиля, только должна быть максимально легкой, компактной и при этом достаточно надежной.
Состав механизма:
- «солнышко» или солнечная шестерня. Деталь так названа от того, что располагается в центре системы;
- сателлиты или планетарные шестерни. На них передается вращение от солнечной шестеренки;
- водило. Это кронштейн, на котором закреплены сателлиты. Он необходим для того, чтобы исключить хаотичное движение «планет», а так же определить направление их движения;
- эпициклическая шестерня, именно на нее передается вращение от педалей;
- звездочка, которая вынесена за пределы корпуса справа. Она сопряжена с исполнительным механизмом или шлицевым приводом. Когда меняется скорость на руле через переключатель, он подстраивает вращение колеса в соответствии с условиями.
Солнечная шестерня объединена с осью, она неподвижна. За счет наличия эпицикла и сателлитов, есть два способа снятия мощности. Во-первых, можно вращать эпицикл вокруг оси и снимать мощность с водила. Момент при этом будет больше, это понижающая ступень.
На прямой передаче ось вращается напрямую – это главная ступень. Фактически, механизм планетарки в этом случае не задействуется.
На повышающей передаче вращается водило, момент меньше за счет того, что эпицикл находится на большем радиусе. То есть корпус вращается медленнее сателлитов.
Это пример работы 3-скоростной втулки, однако, принцип одинаков для всех компоновок, вплоть до 7-8-скоростных. Отличие между ними только в числе шестеренок и вариантов их зацепления
Преимущества планетарки
Планетарная конструкция имеет ряд серьезных преимуществ в сравнении с альтернативами:
- надежность. Кассеты и трещотки не дают столь высокой точности работы, кроме того, планетарку можно переключать стоя на месте, в то время, как наружные навески - только на ходу;
- переключение напрямую. В классических системах срабатывание осуществляется последовательно, планетарная позволяет сразу выставить необходимую скорость;
- минимальное техническое обслуживание. Фактически, узел считается необслуживаемым компонентом, потому меняется целиком при поломке. Нет необходимости настраивать, смазывать, чистить, а ресурс планетарного узла значительно продолжительнее классики;
- односкоростная цепь. Устанавливается по одной звезде спереди и сзади, потому цепь при работе не перекашивается для переключения передач. Односкоростная цепь дешевле и служит значительно дольше в таком случае;
- доступность ножного тормоза. Это наиболее простой и надежный тип тормозов, который доступен на некоторых марках. Он имеется не у всех из них, при его отсутствии можно использовать ободной или дисковый;
- при такой компоновке можно использовать защиту цепи. Это снижает риск испачкать одежду при катании, а так же уменьшает количество грязи, попадающей на цепь. В результате ее можно реже обслуживать;
- отличный вариант для эксплуатации зимой. В мороз такие «коробки передач» полностью защищены от снега, не обледеневают. Если планетарка оснащена барабанным тормозом, то он в морозы окажется многократно надежнее и эффективнее навесных конструкций;
- при падениях механизм будет в безопасности;
- переключение понятнее интуитивно, так как используется только одна манетка.
Недостатки
Разумеется, этот механизм не лишен недостатков:
- цена. Это основной недостаток, оснащение стоит не менее 4-5 тысяч рублей, а качественное от 8-10 тысяч. Однако, за счет большей долговечности и отсутствия необходимости в обслуживании, в долгосрочной перспективе цена окупается;
- маленькое передаточное отношение. У обычных систем переключения диапазон передаточных отношений составляет 550% в среднем. То есть один оборот педалей на самой низкой передаче позволит проехать расстояние, в 5,5 раз меньшее, чем на самой высокой. У планетарок этот показатель составляет в среднем 300%, потому они не позволят с легкостью подниматься в крутые горки, на прямых участках скорость будет не так высока. Этот недостаток отсутствует только у дорогостоящих 7, 11, 14-скоростных моделях;
- вес. Деталь достаточно тяжелая, в среднем 1,2-3 кг. Однако, при ее установке отпадает необходимость в кассетах, трещотках, переключателях, спереди остается только одна манетка, на раме остается меньше каналов с тросами. В сочетании это делает разницу в весе минимальной (в пределах 500-700 грамм при аналогичных показателях);
- неремонтопригодность. Нельзя сказать, что оборудование совсем не разбирается и не обслуживается, но без специальных знаний и инструмента провести ТО будет проблематично;
- нельзя использовать эксцентриковые зажимы. Если втулка слабо крепится на дропаутах, то может провернуться, повредить раму или оказаться сломанной самой;
- ниже КПД. При работе узел испытывает сильное трение из-за большого числа зубчатых передач. В итоге КПД педалирования в среднем падает до 92%, хотя у классических схем переключения оно достигает 98%.
Марки и модели
На данный момент выпуском занимается несколько компаний:
- Shimano;
- SRAM;
- Sturmey-Archer;
- Rohloff.
Самым продвинутым технически является «Ролофф». Компания разработала 14-скоростной механизм, который может на равных конкурировать с навесными аналогами
У «СРЭМа» есть 12-скоростная система с передаточным соотношением 400%.
У «Шимано» широкий ассортимент, в котором есть 3, 4, 7, 8-скоростные механизмы. А самый продвинутый имеет 11 передач.
«Штюрми» выпускает 3,5 и 7-скоростные модели, а так же гибридную кассетно-планетарную конструкцию.
Модели
Чаще всего на серийных велосипедах встречаются 3, 5 и 8-скоростные втулки, рассмотрим их распространенные варианты.
SHIMANO NEXUS 3C41
Цена: в минимальной комплектации, но с ножным тормозом около 5000-6000 руб
Трехскоростная в алюминиевом корпусе, имеется 36 отверстий под спицы. Конструктивно предусмотрен ножной тормоз, но есть возможность устанавливать и другие. Габариты 178Х120 мм, вес около 1200 грамм.
В данной системе используется следующее передаточное отношение:
- 0,733 на пониженной;
- на главной – 1;
- на повышенной – 1,364.
Это простейший вариант планетарки, который подойдет не более чем для размеренного катания по городу. Активно штурмовать велодорожки не получится, крутой подъем будет серьезной проблемой
RX-RK5
Цена: 7500-8000 в среднем
Sturmey-Archer радует адекватной ценовой политикой, например, данная модель рассчитана под дисковый тормоз, ее цена около 8 тысяч рублей, модель с ножным тормозом дешевле (около 7500 руб), маркируется RX-RC5.
Важно учитывать, что за эти средства многие компании предлагают уже полный комплект, который позволит установить узел на велосипед.
Комплектация включает:
- ведомую звезду с 20 зубьями;
- шифтер;
- трос с оплеткой;
- набор необходимых крепежей и расходников.
Передаточные числа начинаются от 64%, на второй – 80, далее главная передача – 100, 4-я – 125 и 5-я – 156%.
Это оснащение даст больше вариантов катания, но все-равно подойдет исключительно для города. Диапазон все еще слишком мал для активного педалирования и преодоления сложных рельефов
G8
Цена: около 15 000 руб
Данную модель планетарки предлагает «Срэм», это увесистая деталь, весом 2188 грамм. Позволяет развить до 55 Нм крутящего момента.
Модель под дисковый тормоз стоит около 15 тысяч, рассчитана на 36 спиц. При этом, в комплект не входит манетка.
Важно отметить, что даже у этого варианта систем достаточно скромные передаточные отношения. Они приближаются к отметке в 300%, это позволит кататься по городу и по хорошему асфальту на дальняк. Да, скорости не будет, какого-то бешеного КПД на подъеме – тоже. У нас, в велопрокате, используются городские велосипеды именно с этой втулкой.
Однако, этот механизм уже позволит не катать велосипед рядом с собой в горку, а ехать самостоятельно в любых условиях.
Тонкости планетарной втулки
Установить планетарку можно, фактически, на любой велосипед. Однако, при этом необходимо располагать инструментом и навыками, которые позволят правильно провести операции. Часто проще обратиться в специализированную мастерскую, а вот почему, рассмотрим на примере 8-скоростной навески от «Шимано» - Nexus.
Планетарки практически не встречаются в России на серийных велосипедах, возможной причиной этого является сложность подбора, высокая стоимость и невозможность найти мастерскую, где специалисты могут установить впринципе. На штучные велосипеды планетарные механизмы устанавливаются еще реже
Если вы хотите поставить на свой велосипед «Нексус», то нужно учитывать, что купить полный комплект достаточно сложно. Дело в том, что есть несколько комплектаций, по которым практически невозможно получить консультацию.
Основных параметров, которые нужно учитывать – 3:
- тип посадочного места для тросов;
- тип кронштейна для подключения канала с тросом к лапке втулки;
- тип гайки, обеспечивающей жесткую фиксацию планетарки на дропаутах.
Для фиксации тросов служит лапка, точнее специальное крепление на ней. Лапка – это рычаг, к поворотному механизму которого подключается трос, и которая меняет скорость при изменении его натяжения. Элемент приобретается отдельно при заказе узла, чтобы выбрать необходимую деталь, нужно учитывать тип наконечника на тросе.
Канал троса пропускается через кронштейн на лапке, их так же несколько типов. Необходимо отталкиваться от типа используемых магистралей для прокладки линий переключения передач, чтобы выбрать подходящий вариант.
Планетарная втулка работает правильно только при строго фиксированном положении, она не должна прокручиваться. Для ее неподвижного крепления служит специальная гайка. На оси имеются специальные проточки, которые не позволяют оси проворачиваться в гайке. На самой гайке имеется выступ, который фиксируется в пазе дропаутов
Однако, есть два типа дропаутов:
- горизонтальные;
- вертикальные.
Гаек так же два типа, что следует учитывать при заказе.
Осложняется ситуация тем, что очень сложно найти специалиста, который это знает и может сразу заказать все необходимое для монтажа узла.