Что такое планетарка на велосипеде
Что такое планетарка на велосипеде
Гражданский проспект, 118к1
Трасса Юкки 1 (Мега Парнас)
Будни с 10:00 до 22:00
Выходные с 09:00 до 23:00
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:
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:
Недостатки
Разумеется, этот механизм не лишен недостатков:
Марки и модели
На данный момент выпуском занимается несколько компаний:
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:
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:
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
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.
Однако, этот механизм уже позволит не катать велосипед рядом с собой в горку, а ехать самостоятельно в любых условиях.
Тонкости планетарной втулки
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:
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:
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.
ПЛАНЕТАРНАЯ ВТУЛКА ДЛЯ ВЕЛОСИПЕДА,ЕЁ ПЛЮСЫ И МИНУСЫ
Оптимальная эффективность движения, частота педалирования, скорость и нагрузки на велосипед регулируются при помощи механизма скоростного переключения. В отличие от синглспида, велосипед с несколькими режимами передачи крутящего момента способен подстраиваться под конкретные условия передвижения. «Скоростную» систему используют практически на все типах великов: от городских и трюковых до гоночных и маунти-байков.
К распространенному типу трансмиссии велосипеда относится планетарная втулка, внутри которой расположен шестеренчатый механизм изменения передаточного отношения. Взаимное расположение и зацепление шестерней регулируется переключателем скоростей, который, в свою очередь, приводится ручкой на руле. Принципиальное отличие от «звездочной» трансмиссии позволило такой системе переключения передач неплохо укрепиться в велосипедной среде.
История возникновения планетарных втулок для велосипеда
Перед как попасть на велосипеды, планетарные втулки использовались на трёхколёсных велосипедах. Патент на планетарную велосипедную втулку датируется серединой 1880-х годов. Первый патент на компактную планетарную втулку был предоставлен в 1895 году американским механиком Сьюардом Томасом Джонсоном из Ноблсвилла в США. В этой втулке было всего две скорости. Она не была коммерчески успешной.
В 1896 Уильям Рейли из Салфорда в Англии запатентовал двухскоростную втулку. Она начала выпускаться в 1898 году под названием «втулка». Она стала большим достижением в велосипедной индустрии и выпускалась ещё не одно десятилетие. Многим понравилась практичность компактной планетарной втулки.
В 1902 году Рейли сконструировал 3-скоростную планетарную втулку. Он прекратил сотрудничество с производителем «втулки» и отдал им интеллектуальные права на планетарные втулки. Чтобы обойти проблему с патентом, коллега Рейли — Джеймс Арчер приобрёл патент на 3-скоростную втулку. Тем временем известный английский журналист и изобретатель Генри Стармей также изобрёл свою 3-скоростную втулку. В 1903 году Френк Боуден, директор велосипедной компании Raleigh, создал Three-Speed Gear Syndicate и приобрёл права на обе 3-скоростные втулки Reilly/Archer и Sturmey. Втулка Рейли выпускалась как первая 3-скоростная втулка Sturmey Archer.
Двухскоростная планетарная втулка Fichtel Sachs Torpedo, выпускавшаяся в 1904 — 1954 годах.
В 1902 году Майкл Педерсен, выпускавший велосипеды Dursley Pedersen, запатентовал 3-скоростную втулку. Она начала выпускаться в 1903 году. Эта втулка была основана на принципе «контрпривода» с необычной планетарной передачей, в которой вместо зубчатого колеса использовалась вторая солнечная шестерня. В 1904 году компания Fichtel & Sachs (Германия, Швайнфурт) выпустила втулку под лицензией Wanderer. Таким образом до 1909 года на английском рынке было доступно 14 разных 3-скоростных планетарных втулок.
К 1930-му году планетарные втулки использовались на велосипедах по всему миру. Они были особенно популярны в Великобритании, Нидерландах, немецкоговорящих странах и Скандинавии. Начиная с 1970-х годов они утратили популярность в англоговорящих странах. Но во многих странах северной Европы, где велосипеды постоянно использовались в качестве повседневного транспорта, а не только для спорта и отдыха, планетарные втулки всё ещё широко использовались. Появились более дешёвые и мощные (но менее надёжные) классические переключатели скоростей, предлагавшие широкий диапазон передач.
В 1987 году Sturmey-Archer производили только 3- и 5-скоростные втулки, Fichtel & Sachs и Shimano — только 2- и 3-скоростные втулки. В том же году была опубликована первая книга (исключая инструкции по техническому обслуживанию), посвящённая 80 годам истории планетарных втулок. С тех пор наблюдается медленный но неуклонный рост интереса к планетарным втулкам, что нашло отражении в увеличении доступного диапазона втулок.
В 1995 году Sachs представила Elan, первую планетарную втулку с 12 скоростями и общим передаточным диапазоном 339%. Тремя годами позже Rohloff вышла на рынок с планетарной втулкой на 14 передач Speedhub 500/14 с общим диапазоном 526%, сравнимым с 27 скоростными классическими системами переключения передач. Она была достаточно надёжная и лёгкая. Это единственная втулка, которая может устанавливаться на горные велосипеды наравне с дерайлерами. В 2007 году NuVinci запустила в производство бесступенчатую ∞-скоростную втулку (велосипедный вариатор), предназначенную для ежедневных поездок на работу, с общим диапазоном приблизительно 350%.
На 2008 год Sturmey-Archer производила 3-, 5- и 8-скоростные втулки, SRAM (наследник Fichtel & Sachs) производила 3-, 5-, 7- и 9-скоростные, Shimano производила 3-, 7- и 8-скоростные. В феврале 2010 года Shimano официально представила 11-скоростную модель Shimano Alfine 700.
Хотя на большинстве планетарных втулок используется одна задняя звёздочка, в системах SRAM Dual Drive скомбинирована планетарная втулка с задним дерайлером. Тем самым получается трансмиссия широкого диапазона, сосредоточенная на заднем колесе. В 2010 году Canyon представила гибридную втулку 1442, в которой использовалась похожая комбинация планетарной передачи и дерайлера.
У Brompton Bicycle была своя собственная гибридная комбинация специальной втулки Sturmey-Archer широкого диапазона с двухскоростным дерайлером — «BWR» (Brompton Wide Ratio). Система ориентирована на складные велосипеды, в которых сложный передний дерайлер может загрязнить складной механизм велосипеда, велосипеды с горизонтальной посадкой и велосипеды для перевозки грузов, в которых маленькие колёса и / или увеличенный вес требует широкого диапазона передач с маленькими шагами). В прошлом планетарные втулки также использовались на мотоциклах, сейчас они практически не используются.
История выпуска первых моделей производителями:
Из чего состоит и как работает планетарная втулка
Устройство планетарных втулок достаточно сложное и напоминает механизм автомобильной коробки передач. Для наглядности покажем стандартную схему для всей планетарной передачи:
Желтым цветом изображена солнечная шестерня. «Солнышко» жестко закреплено на оси заднего колеса велосипеда. Именно с ней зацепляются обозначенные синим цветом планетарные шестеренки. Для их фиксации используется «водило» (зеленый цвет). Эта деталь не позволяет сателлитам – так иначе можно называть планетарные шестерни – разъезжаться и сцепляться друг с другом, а также определяет их направление движения.
Довершает механизм эпициклическая шестерня, которая вращается за счет педалирования. На рисунке она показана красным цветом.
Звездочка сопрягается с механизмом втулки с помощью шлицевого привода, исполнительного механизма втулки. При изменении передачи он изменяет скорость вращения водила относительно кольцевой шестерни, благодаря чему и достигается подстройка велосипеда под угол направления дороги и регулируется его скорость.
Интересная особенность такого типа механизма – это работа в качестве редуктора. Солнечная шестерня играет роль неподвижного элемента, эпицикл – ведомого элемента цепи, водило замыкается на корпус втулки. Для примера рассмотрим, как работает механизм планетарной передачи на простой трехскоростной планетарке:
Производители втулок
Изготовлением планетарных втулок на велосипеды занимается несколько производителей:
Последний занимает лидирующее положение по сложности изобретенного механизма. Втулка этого производителя включает 14 планетарных составляющих. Большое количество передаточных отношений и высокая эффективность смело конкурируют с аналогичными показателями продвинутых звездочных систем переключения скоростей.
Скоростной агрегат от Rohloff в разрезе
Второе место занимает SRAM – его планетарка имеет 12 скоростей, а передаточный диапазон превышает 400%.
Shimano – известнейший производитель велозапчастей и скоростных втулок. Его хорошо зарекомендованные втулки с 3, 4, 7 и 8-планетарными механизмами дополнены обновленной версией – 11-скоростной системой переключения скоростей.
Sturmey может похвастаться гибридными кассетно-планетарными механизмами, а также другими типами стандартных втулок с тремя, пятью и семью скоростями.
В чем плюсы планетарных втулок
Недостатки планетарных втулок
Как правильно переключать передачи при движении на велосипеде
Нанести вред механизму велосипедного редуктора сложно, но возможно, если систематически неправильно его использовать. При движении на велосипеде с планетаркой есть простое правило: осуществлять переключение передач без педалирования.
Странно? Ничуть. Планетарный механизм имеет сходство с механической КПП машины, а там ведь тоже при переходе с одной передачи на другую газ отпускается. А «газ» для велосипедиста – это кручение педалей.
Переходить с одной передачи на другую нужно немного заранее, и делается это так:
Езда в гору сопровождается переходом на пониженную передачу, то есть передаточное отношение должно быть меньше, чем до перехода. На трехскоростных планетарках это просто: перейти на первую передачу. С другими вариантами вполне нормальным будет переключиться, например, с третьей на вторую.
На повышение нужно идти последовательно, то есть сначала первая, затем вторая и так далее. При сбросе скоростей можно перешагивать. В однообразных условиях, где нельзя развить скорость (тротуар с пешеходами, например), лучше применять только главную передачу без переключений.
Ремонт и обслуживание планетарной втулки
Планетарные втулки очень редко ломаются. Они имеют очень долгий срок службы и очень износостойкие. Конечно, при не соблюдении правил использования, иногда у этих приспособлений может выйти из строя механизм, тогда лучше всего обратиться к специалистам для устранения неисправностей.
Не стоит осуществлять ремонт этих элементов самостоятельно, поскольку можно существенно повредить все устройство механизма, и втулка станет не пригодной для дальнейшей эксплуатации.
Заключение
Велосипеды с планетарными втулками способны преодолевать значительные расстояния без большого количества спусков и подъемов, поэтому их часто можно встретить в больших городах с развитой сетью дорог и населенных пунктах на ровной местности. Такой вариант трансмиссии идеально подойдет тем, кто не хочет постоянно возиться с кассетами и цепями и при этом часто ездят по городу, загородным поселкам и равнинным трассам.
Планетарные втулки. Принцип работы, плюсы и минусы.
Для переключения передач на велосипедах используют две системы:
Что такое скорости у велосипеда и как их переключать мы рассмотрели в отдельной статье, а здесь поговорим о втором типе механизмов переключения передач – о планетарных втулках.
Планетарная втулка (планетарка) – механизм переключения скоростей, основанный на принципе работы планетарной передачи.
Что такое планетарная передача можно почитать в википедии.
Трансмиссии на планетарных втулках, переживают в настоящее время свое очередное возрождение. Изобретенная впервые в далеком 1880 году для мотоциклов, она была двухскоростной и не смогла получить широкого распространения.
Затем, в начале 20 века количество скоростей увеличилось до трех, и в 30 годы 20 века велосипедный рынок был полон ими. Особенно велосипеды с планетарками были распространены в Европе и, в частности, в Великобритании, Германии, Голландии, на Скандинавском полуострове.
Позже, с появлением на рынке более дешевых и легких переключателей скоростей и кассет, устанавливаемых на втулке, они опять ушли в забвение. Но прогресс не стоит на месте и в 21 веке производители велосипедов вновь обратили свой взгляд на планетарные системы переключения скоростей. Особенно это стало заметно после разработки 7-скоростных втулок в конце 90-х. С этого периода они постоянно совершенствуются.
В чем принцип работы планетарной втулки.
Для её работы используется простая планетарная эпициклическая зубчатая передача.
Попробуем разобраться в работе этого механизма хотя бы на уровне общего понимания работы трех скоростной планетарки.
Планетарные шестерёнки, прикреплённые к «планетарной обойме» (деталь салатового цвета), сцепляются с зубьями на внутренней поверхности «зубчатого колеса» или эпицикла. Это розовая деталь на рисунке с зубьями внутри.
При вращении планетарной обоймы (голубой), зубчатое колесо (розовое) вращается 4 раза на каждые 3 оборота планетарной обоймы. Это соотношение у разных моделей планетарных втулок разное.
Принцип работы планетарной передачи во втулке велосипеда:
Во втулках с более чем тремя скоростями, используют не менее двух разных блоков планетарных механизмов или комбинируют планетарные многоступенчатые шестерёнки с несколькими параллельными рядами зубьев.
Видео как работает планетарная втулка
В чем плюсы планетарных втулок
Т.е., если необходимо быстро переключится с 1-ой скорости на 5-ю, то на обычной системе нужно последовательно переключать скорости: с первой на вторую, потом на 3, 4 и только потом на 5-ю, что занимает определенное время, то в планетарке можно сразу переключить с первой на пятую.
Правда, все плюсы от такого переключения можно ощутить только на многоскоростных моделях. На модели с тремя скоростями это не так заметно, хотя переключение всё равно происходит быстрее и удобнее чем на стандартном варианте.
Особенно это удобно при езде в городском ритме.
Вообще эти втулки необслуживаемый компонент. Единственно, в процессе эксплуатации, возможно, придется регулировать натяжение тросика переключения передач, который может растянуться. Зато Вы избавлены от проблемы износа звезд системы, кассеты, цепи, настройке механизма переключения передач и прочих забот.
На планетарной втулке, как и на односкоростном велосипеде, используются только две звезды – передняя и задняя, и цепь работает без перекосов. В результате одна цепь будет работать всю велосипедную жизнь.
А с учетом того, что односкоростные цепи дешевле своих многоскоростных собратьев и их не нужно регулярно менять – эксплуатация такого велосипеда будет стоить значительно дешевле. А теперь добавьте сюда необходимость так же регулярно, в связи с износом, менять звезды системы и кассеты, их стоимость, а так же стоимость таких работ и станет понятно, что при длительной эксплуатации велосипеда, первоначально более высокая цена планетарной втулки вполне себя оправдывает и окупает.
Механизм втулки находится в масле в пыле и влагозащищенном корпусе, но грязевые ванны для него все равно нежелательны.
Помните, что обычный механизм переключения передач требует регулярной мойки и чистки от попадающей в него грязи для уменьшения износа цепи и звезд.
Так же при мойке велосипеда струей воды под большим напором, например, на автомойке или домашним кёрхером, не нужно струю воды направлять непосредственно на саму втулку.
Ножной тормоз – один из самых интуитивно понятных, эффективных и надежных. Работает в любую погоду: в грязи, под дождем, на колесах с «восьмеркой» и т.д. Лично мне байки с такими тормозами нравятся больше всего. Особенно если в дополнение к ножному тормозу на заднем колесе стоит ободной тормоз на переднем.
Справедливости ради скажем, что ножной тормоз работает только на втулках с внутренним тормозным механизмом. Существуют многоскоростные втулки без такого механизма и на велосипедах с ними устанавливают дисковые или ободные тормоза.
Так что если велосипед используется при поездках на работу, то чистые брюки – большой плюс.
Встроенный в планетарку барабанный тормоз надежно работает при низких температурах и, в отличие от V-brake и дисковых тормозов, не боится налипания снега на тормозные колодки и обледенения ободов или ротора, продолжая зимой работать так же надежно, как и летом.
Недостатки планетарных втулок
У обычных переключателей передаточное отношение в среднем 550%. Это значит, что за один оборот педалей на самой высокой передаче велосипед проедет в 5,5 раз большее расстояние, чем на самой низкой передаче.
У планетарных втулок это соотношение порядка 300%. На них сложно будет преодолевать крутые подъемы и разгоняться до высоких скоростей.
Хотя прогресс не стоит на месте, и инженеры велосипедных фирм работают над улучшением выпускаемых моделей. Уже сейчас есть хорошие 7, 11 и даже 14 скоростные варианты.
Тут то же не все однозначно. Да, сама планетарная втулка тяжелее аналогичной втулки с кассетой для горного многоскоростного велосипеда. Но, ставя её, Вы так же снимаете с велосипеда все ненужное оборудование для переключения передач (две передних звездочки, оставляя только одну, одну ручку переключения передач, тросики, механизмы переброски цепи и т.д.) Вместе с этим отпадают вопросы по их обслуживанию. Да и, в конце концов, если Вы не веломаньяк по весу, то лишние полкило для городского велосипеда не делают никакой погоды.
Как правильно переключать передачи на планетарной втулке
Планетарный механизм переключения скоростей на велосипеде имеет сходство с механической коробкой передач на автомобиле, поэтому если систематически неправильно переключать передачи – можно сломать даже такой надежный механизм, как у них.
Переключать передачи на планетарной втулке в движении нужно без педалирования. Т.е. в момент переключения велосипед должен двигаться накатом (педали крутить не нужно) или стоять на месте.
С помощью ручки переключения, установленной на руле, выбирается нужная скорость и буквально через пару секунд можно крутить педали.
Помните, что при езде в горку переходим на пониженную передачу. На трех скоростной втулке – это первая скорость.
Если нужно ехать быстрее – переходим на повышенные скорости. На трех скоростной втулке – это третья скорость.
Ну и еще. Не забудьте прочитать инструкцию к вашему велосипеду. Вполне возможно, что производитель втулки, установленной на Вашем байке, описал правила эксплуатации своего оборудования.
Перечислив все плюсы и минусы планетарных втулок можно сделать итоговый вывод:
Планетарная втулка для езды по городу значительно удобнее, чем переключение передач на звездочках.
Поэтому, если Вы не веломаньяк, борющийся с каждым граммом веса, используете велосипед для городских поездок и для спокойной (не скоростной) езды по более-менее равнинной местности с небольшими горками, не любите постоянно мыть трансмиссию и следить за её износом, то велосипед с планетарной втулкой это как раз то, что Вам нужно.
Если вы любите агрессивную езду, скоростные поездки, а так же преодолеваете большие подъемы – лучше выбирайте обычную систему переключения передач на звездах.
Благодаря всем перечисленным выше преимуществам планетарок, в Европейских странах городские велосипеды с ними очень распространены.