Велосипед — простой или сложный механизм? Все зависит от того, с какой стороны посмотреть и какой конкретно велик у нас перед глазами. Например, устройство МТБ можно назвать сложным по сравнению с сити-байком, но простым относительно автомобиля. Тем не менее даже самая заурядная модель — система взаимосвязанных узлов. Выделить какой-то один из них не получится — эксплуатацию обеспечивает слаженная работа всех механизмов. Как раз к таким относятся колесные втулки.

Велосипедные втулки отвечают за распределение круговых и радиальных нагрузок, равномерность вращения колеса, накатистость, а в некоторых случаях — за переключение передач и остановку велосипеда. Исходя из этого, понимаем, что состояние втулок напрямую влияет на качество езды. А раз так, остановимся на этом механизме подробнее: как он устроен, чем различаются между собой втулки, как обслуживать этот узел.

Механизмы такого типа впервые появились именно на велосипедах. В основе работы втулки лежат подшипники качения — шариковые детали для передачи крутящего момента от оси на корпус втулки и вращения колеса. Распространение получили три основных типа подшипников качения — шариковая насыпь, сепараторные и закрытые (промышленные).

Классическим и универсальным устройством обладает передняя втулка:

ось колеса с креплениями к дропаутам;
подшипники;
защитные вставки — пыльники;
корпус;
наружные крепления под спицы.

Конструкция идентична на велосипедах любого типа, начиная от стандартных дорожных моделей и заканчивая скоростными велосипедами специального назначения. Разумеется, что при схожести общего строения втулки будут различаться между собой по материалу, весу, прочности, степени защиты и ходовому ресурсу.

Втулки на передние колеса легче и проще, чем на задние. Это связано с меньшей динамической нагрузкой на переднюю часть велосипеда. Кроме этого, сложность заднего механизма по сравнению с передним связана с наличием свободного хода. Он устанавливается на всех велосипедах, кроме fix-байков. Также перед легче перебирать своими руками.

Какими бывают корпуса втулок велосипеда? По типу производства они разделяются на:

литые,
штампованные,
точеные.

По сравнению с точеными и штампованными (прокатными), литые втулки обладают низким запасом прочности, а также чуть уступают им по весу. Однако при грамотной эксплуатации и своевременном обслуживании они также могут прослужить достаточно долго без расспицовки колес. Применяемые материалы — алюминиевые сплавы для литья и точки, сталь используют в штамповке. Ось изготавливается из стали, алюминия и реже — из титана.

На большинство втулок велосипедов устанавливают конусные подшипники с радиальным упором. Деталь крепится таким образом:

На ось навинчивается конус.
Сверху на корпус насаживается подшипник.
Внешняя часть плотно прилегает к корпусу втулки.

Подшипники такого типа получили распространение благодаря высокому ходовому ресурсу возможности перебрать и отрегулировать по мере износа. Некоторые модели горных и шоссейных велосипедов оснащаются радиальными пром-подшипниками. В сравнении с классическими открытыми шариковыми системами прома не требуют разборки и просты в установке. За счет меньшего сопротивления качению и более высокого КПД эти подшипники значительно увеличивают ходовой ресурс втулки.

Задние втулки — разновидности и принципиальные отличия

Устройство осевых узлов для задних колес сложнее, чем для передних — выше уже упомянули о встроенном механизме свободного хода. Кроме этого, втулки снабжаются специальными вставками под кассету, трещотку, тормозные диски. На моделях с планетарным переключением передач задние втулки — это сложные шестеренчатые системы.

И конечно, на классических советских велосипедах и современных сити-байках они оснащены тормозным механизмом:

По конструкции задние велосипедные втулки разделяются на виды:

классическая, без тормозов, с креплением под кассету и/или диск;
тормозная с внутренним барабанно-колодочным механизмом;
планетарная;
червячная;
flip-flop;
без свободного хода.

Классические узкие втулки по внешнему виду схожи с передними. Устанавливаются на скоростные модели, имеют встроенный механизм свободного хода. Принцип работы заключается только в прямой передаче усилий от педалей через трансмиссию на ось. Фиксацию втулки обеспечивают собачки, которые в отсутствие приложенных усилий удерживают корпус, за счет чего колесо крутится самостоятельно по инерции.

Планетарка — модель, которая вызывает живой интерес у велосипедистов. Вся многоступенчатая трансмиссия скрыта в корпусе втулки, благодаря чему ей не требуется регулировка, она на 100% защищена от вредных погодных условий и обладает очень высоким ходовым ресурсом.

Классическая система планетарки — три передачи: стандартная, повышенная и пониженная. На картинке показана модель с ножным тормозном, как на советских сити-байках, но существуют и бестормозные планетарки. Высокоскоростные трансмиссии оснащаются пятью, семью и восемью передачами. По числу передаточных отношений они сопоставимы с 24-ступенчатыми кассетными системами.

Ремонт планетарок не предусмотрен, они служат один раз. Сложности могут возникнуть с обслуживанием осевого узла и подшипников, если они износятся раньше механизма переключения скоростей. Также есть и пара других недостатков — высокий вес и относительно низкая ударная прочность. Планетарки ставятся на городские модели, так как в агрессивных условиях быстро изнашиваются.

Червячная и барабанная тормозные втулки устанавливаются на задние колеса односкоростных велосипедов. Торможение происходит при движении педалями назад. Механизм работает по следующему алгоритму:

При движении ведомой звезды назад активируется механизм свободного хода. На всех ножных тормозных системах есть некоторый запас, когда звезда может провернуться назад на 1/8 оборота. Это, в свою очередь, снижает эффективность торможения.
Остановка корпуса.
Вращение барабана и раздвижка тормозных колодок, остановка колеса.
При отсутствии приложенных усилий на педали пружина барабана должна мгновенно отскакивать. Если этого не происходит (говорит об износе механизма), колесо необходимо растормозить, прокрутив педали вперед.

Червячный тормозной механизм отличается от барабанного тем, что к внутренней стенке корпуса при вращении звезды в обратном направлении прикладывается резьбовой шнек. Преимущества тормозных втулок:

не требуется частое обслуживание — этому способствует герметичный корпус и большое количество смазки;
по необходимости легко извлечь и смазать подшипниково-осевую часть, не задевая тормоза;
относительно небольшой вес, хорошая прочность.

Flip-flop, или двухзвездочная втулка, — система, которая позволяет развернуть колесо на 180 градусов. По обоим концам расположены две звезды разного диаметра, в зависимости от предполагаемых условий езды колесо повернуть большой или маленькой звездочкой.

Двухзвездочная модель не имеет встроенного тормозного механизма и даже свободного хода. Задняя втулка без свободного хода передает усилия в обоих направлениях — от педалей к колесу и от колес к педалям. Благодаря этому, динамика велосипеда заметно увеличивается по сравнению с моделями на свободном ходу.

Амортизационные втулки — сравнительно новая и малоизвестная разновидность. Устанавливается на передней оси и служит гасителем колебаний колеса. При движении велосипеда совершает возвратно-поступательное движение вверх-вниз по направляющей скобе. Для достижения амортизационного эффекта снаружи окаймлена упругими эластичными вставками.

Типы креплений на раму велосипеда

Рассмотрим, какие крепления бывают на колесные оси. Традиционно представлены тремя типами:

гайковые — на бюджетных дорожных и скоростных моделях, ось закреплена на дропауты двумя гайками;
шлицевые — имеют аналогию с гайками, вместо них на ось накладываются плоские шлицевые накладки;
эксцентрики — распространенное крепление на скоростных велосипедах, пружина фиксируется зажимной гайкой и рычагом.

С позиции удобства эксцентрики лучше гаек и шлицев — колеса снимаются и ставятся за полминуты, механизм простой и относительно долговечный. Однако сила закрепления не соответствует агрессивным условиям езды — слишком высокие нагрузки на крепления.

Специально для этих целей были придуманы гибридные крепления «эксцентрик-гайка». С правой стороны ось крепится к дропауту через обычную гайку, а с левой зажимается рычагом. Установка такого эксцентрика выглядит таким образом:

Ось продевается через рычажное крепление через весь корпус втулки.
Резьба накручивается на дропаут вилки или заднего пера.
Сверху накидывается гайка.
Зафиксированный с правой стороны эксцентрик зажимается обычным рычагом.

Таким образом, колесо не ослабнет на высокой скорости по бездорожью. Если обычный эксцентрик уже не спасает, есть смысл выбрать именно такой тип крепления.

Переборка втулки — просто, быстро, качественно

Рано или поздно необходимость залезть в осевую систему колеса и отремонтировать ее возникает у любого велосипедиста, даже владельца стандартного сити-бийка. Со временем смазка стареет, подшипники истираются, могут поломаться шайбы, да и ось невечная.

Неисправности втулок определяются очень просто:

ухудшение наката, снижается средняя скорость велосипеда;
хруст подшипников;
люфт;
подтекание смазки;
трещина в корпусе.

Для устранения последней проблемы потребуется разборка колеса, в остальных случаях можно обойтись без расспицовки. Вообще операцию по снятию корпуса лучше доверить мастеру — спицы снять получится легко, а вот надеть обратно и правильно настроить получится не всегда.

Порядок действий, как разобрать втулки самостоятельно:

Снять колеса с дропаутов.
При помощи гаечных ключей подходящего размера ослабить крепежные гайки на оси. С заднего колеса необходимо снять кассету с помощью съемника.
Подшипники могут быть застопорены колечками. Тонкой отверткой аккуратно поддеваем их.
Теперь мы получили доступ к подшипникам. Извлекаем их наружу и аккуратно откладываем в сторону. Нежелательно, чтобы шарики рассыпались.
Вытащить ось из полости корпуса.
Протереть внутреннее пространство и детали от застаревшей смазки. Аккуратно сложить запчасти на чистую тряпочку.

При профилактической переборке детали и корпус смазываются, и далее узел собирается в обратном порядке. Как видно, сделать переборку очень просто, полчаса от силы.

Примечание: для втулок лучше приобрести специальный смазочный состав, а отдельно на подшипники можно нанести густую смазку.

А что делать, если требуется замена подшипников, оси, шайбочек, а то и всей втулки? За заменой всего узла лучше обратиться в мастерскую. Если быть точнее, то необходима переспицовка колеса. В остальном же самостоятельно починить внутренний механизм не составит труда:

Подбираем подшипники по типоразмерам. На одну сторону они устанавливаются внешней, на другую — внутренней стороной, главное, не перепутать.
После разборки все детали лучше сложить в том порядке, в каком они были установлены на втулку — так легче потом собрать.
Смазывать необходимо сначала внутреннюю полость, потом ось и только в последнюю очередь подшипники.
После того как сборка завершена, устанавливаем колеса на велосипед и проверяем работу втулок. Люфт, затормаживания, вытекания смазки — все это признаки неправильной переборки.

Крепежные гайки должны быть затянуты, но не должны мешать вращению оси. Слабая затяжка вызовет люфт, а слишком сильная — дополнительную нагрузку на подшипники и затрудненное вращение. Разобрать и собрать втулку просто, с задней все осложняется съемом кассеты, тормозного диска. Кроме того, ее устройство за счет встроенного механизма свободного хода (как минимум) сложнее, чем у передней, поэтому перебирать следует с особой аккуратностью.

– центральная часть колеса, упирающаяся на неподвижную ось, которая в свою очередь крепится к дропаутам вилки и рамы велосипеда. Качественная втулка призвана обеспечить минимальное трение при вращении колеса, улучшая таким образом накат велосипеда. Кроме того, чем лучше втулка, тем дольше ее ресурс и меньше проблем возникает после эксплуатации велосипеда в мокрую погоду и в болоте.

Втулки обладают рядом отличительных характеристик, в перипетиях которых мы с вами будем разбираться.

Расположение

В первую очередь, втулки делятся на передние и задние. Передняя в своем устройстве несколько проще, ведь она ответственна только за крепление колеса и его вращение. Задняя же втулка, кроме данных функций, еще несет на себе трещотку или кассету. Здесь подробнее.

Что трещотка, что кассета – это набор звездочек, необходимых для переключения передач. В первом случае они представляют между собой монолитную неразборную конструкцию, как правило, из 5-7 звездочек. Во втором случае отдельные звезды могут быть заменены при необходимости. Например, когда себя изнашивает более ходовая звезда. Кассеты состоят чаще всего из 8-11 звезд. Кассета является более предпочтительным вариантом для покупки. Втулка, рассчитанная под кассету, всегда будет надежнее трещоточной и выдержит больший вес ездока.

Отдельно отметим планетарные задние втулки типа Shimano SG-3C41 . В их внутренности заключен механизм переключения передач (3-5). Переключаться можно даже стоя на месте.

Фиксация

Существует 2 способа фиксации втулки к велосипеду. Более простой и дешевый вариант – двумя гайками под ключ на 16. Более удобный и дорогой – эксцентриком . В данном случае для снятия колеса понадобится лишь отжать ручку эксцентрика. Этот процесс занимает считанные секунды. На всех качественных велосипедах в обязательном порядке будут установлены втулки под эксцентрик.

Тормоза

Кроме крепления колес, втулки еще ответственны и за тормоза. Таким образом, втулки делятся на те, которые работают лишь с тормозами типа V-brake (например, втулка задняя Novatec 802SB 36H QR white), и которые рассчитаны также под дисковые тормоза (Novatec D882SB-SS 36H QR10 black). Следует понимать, что при этом любая втулка подойдет под V-brake. Есть также втулки под барабанные тормоза, но это в наше время редкость и встречаются такие лишь на редких городских велосипедах.

Материал изготовления

Здесь все просто. Стальные втулки – дешевые, но тяжелые и подвержены коррозии; алюминиевые – дороже, но легче и не ржавеет.

Количество спиц

2 наиболее распространенных стандарта – втулки на 32 и на 36 спиц. Разумеется, чем меньше спиц, тем колесо легче, но при этом менее прочное, и наоборот. Важно, чтобы и втулка, и обод колеса были рассчитаны под одно количество спиц.

Размер

Есть разные стандарты осей втулок. Они отличаются по диаметру – чем он больше, тем надежнее втулка, но при этом и весит она будет также больше. Для обычного горного и кроссового велосипеда характерен диаметр 9-10 мм, более экстремального – 14-15 мм.

Оси втулки отличаются по длине. Передние, как правило, равны 108-110 мм, а задние более длинные – 135-146 мм.

Интересный вариант – втулка задняя Novatec D882SB-SS 36H QR10 , у которой диаметр оси может меняться с помощью переходников.

Тип подшипников

Втулки делаются на промподшипниках (они неразборные) и насыпных (их можно обслуживать и регулировать). Плюс промподшипников в том, что до поры до времени можно не обращать внимание на неприятный звук и другие проблемы, а затем просто заменить подшипники, не меняя всей втулки. Важная черта подшипников – их грязезащита. Так, у насыпных на втулках нижнего и среднего ценового диапазона защита от грязи будет лучше. На одинаково дорогих втулках разницы между насыпными и промподшипниками не будет.

Купив один раз хорошую втулку, о ее замене можно будет забыть на 10000 км.

Втулка велосипеда является одной из самых главных деталей! От качества втулки зависит "накатистость" велосипеда, а это главная его характеристика. Существует огромное разнообразие втулок велосипеда, главными их различиями являются назначение, материалы из которых они изготовлены, их устройство. Прочность, вес, размер втулок зависит от того, на каком они будут использоваться. Также втулки для передних и задних колес отличаются друг от друга, из-за разных нагрузок на них:

Устройство задней втулки велосипеда

Выполняет функцию, передачи крутящего момента от педалей к колесу и еще несколько других задач. Поэтому ее конструкция, иногда, включает в себя механизмы свободного хода, механизмы, внутренне переключение передач.

1 – эксцентрик, 2 – сборка деталей на оси втулки, 3, 15 – контргайки, 4, 5, 7, 13, 14 – шайбы, 8, 12 – уплотнительные кольца, 9, 11 – конуса подшипников, 10 – ось, 16 – пыльник, 17 – полый болт крепления барабана втулки к корпусу, 18 – набор шариков, 19 – барабан, 20 – шайба.

Устройство пе редней втулки велосипеда

Имеет более простое строение, основная ее задача состоит в обеспечении свободного безлюфтового вращения колеса .

1 - эксцентрик, 2 - контргайки, 3 - шайбы, 4 - конуса подшипников, 5 - ось, 6 - фланцы, 7 - корпус, 8 - набор шариков.

Существуют разные способы изготовления втулок велосипеда, в зависимости от способа изготовления втулки могут быть литыми, точёными или штампованными. Втулки изготовляются из стали или из алюминиевых сплавов. Наименее прочными являются литые втулки, да и весят они больше, чем точеные или штампованные. Для колес с радиальным расположением спиц, фланцы велосипедных втулок изготовляются более прочными для того, чтобы они выдерживали повышенные радиальные нагрузки. Ось втулки производят из различных материалов: сталь, алюминий или титан. Иногда производят полые оси большого диаметра, это делают для уменьшения веса. Такие втулки обычно имеют большую жесткость, их устанавливают на велосипеды высокого класса. Самыми распространенными на сегодняшний день втулками велосипеда являются втулки с радиально-упорными конусными подшипниками качения. Они могут регулироваться по мере износа и удобны в ремонте. Так же существуют втулки с не разборными подшипниками. Они, в основном, устанавливаются на шоссейные и горные велосипеды, имеют повышенный коэффициент полезного действия. Они легко устанавливаются и их не нужно регулировать.

Так же стоит учитывать на сколько удобно менять на втулке лопнувшие . Если на передней втулке нет дискового или барабанного тормоза, то поменять испорченную спицу на новую очень легко, для этого спицу надо завести во фланец сбоку. Если это задняя втулка или втулка с дисковым тормозом, то придется снимать ротор и звезды. Для более удобной смены спиц некоторые производители разработали конструкцию велосипедной втулки - с сегментированными фланцами под прямые спицы, либо бесфланцевую.

Для долговечной и безотказной работы втулки велосипеда следует своевременно ее чистить, заменять и регулировать подшипники. Для смазки подшипников следует использовать густую смазку, а для собачек и зубчатых колец в - жидкую, или смесь из жидкой и густой смазок. Перед нанесением новой смазки - старая удаляется. Для этого лучше использовать керосин или WD40, после чего сами очистители тщательно смыть и высушить втулку. Смазка наносится тонким слоем, чтобы излишки не выходили наружу в процессе езды, что может привести к дополнительному загрязнению втулки велосипеда грязью и пылью. Если пользоваться велосипедом не очень часто, то такую работу достаточно проводить один раз в сезон. Чем активнее Вы катаетесь на велосипеде, тем чаще следует проводить эту операцию. Если Вы заметили появление люфта или каких то подозрительных звуков в подшипнике, то его следует как можно быстрее перебрать и отрегулировать. Время от времени следует осматривать корпус втулки на отсутствие трещин.

Будь это дорогой спортивный байк или простенький подростковый. От их качества весьма существенно зависит накатистость, а значит и коэффициент полезного действия велосипеда, что немаловажно - ведь байкер при езде тратит не что-нибудь, а свои собственные силы. Недаром, подшипники качения впервые массово появились именно на велосипедах, а уже позднее распространились на множество других машин и механизмов.

Общие особенности конструкции

Втулки, предназначенные для различных велосипедов , различаются по таким параметрам, как наличие дополнительных устройств, прочность и тип защиты от внешних воздействий. Соответственно, существенно различаются и вес, и цена. И если втулки горного и шоссейного велосипеда имеют примерно одинаковое строение, то втулки со встроенными тормозами уже отличаются весьма существенно, а втулки с планетарным переключением скоростей - кардинально.

Самая простая конструкция - у втулки переднего колеса обычного велосипеда. Цилиндрический корпус, по торцам которого располагаются фланцы с отверстиями для крепления спиц. Внутри корпуса находятся ось и подшипниковые узлы, закрытые пыльниками. Устройство задней втулки любого велосипеда заметно сложнее.

Задние втулки многоскоростных велосипедов , не считая планетарных, могут быть двух видов. Устаревшие резьбовые втулки, где трещетка, т. е. блок звезд вместе с храповым механизмом, навинчивается на втулку или современные - барабанные (Freehub ), где храповой механизм является частью втулки, а кассета представляет собой лишь набор звезд. Кроме втулок с традиционным храповым механизмом, встречаются так называемые «роллерные» втулки, которые гораздо лучше выдерживают ударные нагрузки на механизм свободного хода и со звездообразным механизмом, например, в DT Hügi.

Корпуса современных втулок могут быть литыми, точенными или штампованными, изготовленными из алюминиевых сплавов и, частично, сплавов титана. Сейчас наиболее распространены точенные и штампованные алюминиевые втулки.

Втулки, предназначенные для колес с радиальным спицевым набором, имеют упрочненные фланцы, способные выдерживать радиальные нагрузки. Оси втулок могут быть стальными, алюминиевыми или титановыми. У велосипедов, предназначенных для экстремальных дисциплин, появились передние втулки с осями диаметром 20 мм и задние с осями 12 мм.

Втулки горных велосипедов подразделяются на «обычные» и «дисковые», т. е. предназначенные для установки на них роторов дисковых тормозов. Сейчас распространены два несовместимых стандарта крепления роторов: ISO на шести болтах и шлицевое со стопорным кольцом, так называемый Shimano Center Lock .

Колесо может крепиться на раме или вилке либо гайками - только на недорогих велосипедах, либо при помощи эксцентрикового механизма (quick release ). Удобство использования эксцентриковой стяжки заключается в возможности быстрого снятия и установки колеса без использования инструментов. Двадцатимиллиметровые оси для DH крепятся при помощи эксцентрика и болтовой стяжки ног вилки.

Современные втулки горных велосипедов от среднего уровня имеют двойное контактное уплотнение. В дорогих втулках, например DT Swiss, и втулках шоссейных велосипедов применяется лабиринтное уплотнение, которое создает меньшее сопротивление вращению колеса, чем контактное, но несколько хуже защищает от грязи и воды.

Типы подшипников

К настоящему моменту наибольшее распространение получили втулки с радиально-упорными конусными подшипниками качения. Например, все втулки Shimano используют именно такие подшипники. Подшипники состоят из внешней и внутренней обоймы, набора шариков и, иногда, сепаратора. В качестве внутренней обоймы выступает конус, навинчиваемый на ось втулки, а внешняя обойма впрессована в корпус втулки.

Главные достоинства подшипников этого типа - ремонтопригодность и возможность регулировки по мере износа. Из недостатков - сложность сборки (много деталей) и необходимость регулировки .

Другой тип подшипников, встречавшийся ранее только во втулках шоссейных велосипедов, это радиальные обойменные (промышленные) подшипники. Сейчас они распространились и среди втулок для горных велосипедов.

К достоинствам можно отнести меньшие потери на трение , простоту сборки втулок, отсутствие необходимости регулировки. С учетом легкой замены подшипника, ресурс втулки увеличивается многократно. Но радиальные подшипники плохо переносят осевые нагрузки , иногда возникающие в велосипедных колесах. Интересная особенность некоторых подобных втулок высокого класса состоит в том, что они разбираются при помощи лишь одного шестигранного ключа.

О замене спиц

Для передней втулки, не имеющей дискового тормоза, замена лопнувших спиц не представляет никакой проблемы, так как спицу можно легко завести во фланец втулки сбоку. Но этот вариант малоприменим в случае, если рассматривается втулка с дисковым тормозом или задняя втулка. Для установки спицы во фланец, придется снимать ротор тормоза и кассету, что сильно усложняет работу и требует применения специальных инструментов.

Mavic использует втулки с сегментированными фланцами под специальные прямые спицы. Заменить спицу в колесе, собранном на таких втулках, очень просто. Shimano пошли по другому пути, создав новые бесфланцевые втулки DDH (directional design hub). Спицы традиционной формы (с загнутой расклепанной головкой) вставляются в специальные прорези на корпусе.

Единственный серьезный недостаток - в процессе эксплуатации, прорези на корпусе забиваются грязью, и снять спицы с колеса становится весьма проблематично. Видимо, это и стало причиной того, что DDH втулки так и не стали широко распространенными.

Вторая очевидная причина заключается в том, что компания занялась производством целых колес (вилсетов). Их отличительными чертами стали использование небольшого количества спиц, размещенных ниппелями ко втулке (ступенчатые фланцы) с закреплением не по центру обода, как это бывает обычно, а по его бокам.

Производители

Наибольшее распространение на данный момент получили втулки Shimano. На взгляд многих велосипедистов, втулки Deore LX ($15 и $30 за переднюю и заднюю) весом 205 и 426 гр. - лучшие втулки Shimano по соотношению цена/качество для велосипеда среднего уровня. Для совсем недорогих велосипедов можно считать приемлемым выбор втулки Shimano Alivio ($10 и $15 соответственно).

К втулкам высокого уровня можно отнести и втулки Shimano XTR. Их стоимость может составлять от $100 до $300. А вес тех же не дисковых втулок American Classic составляет всего 120 и 225 г.!

Итоги

В заключение стоит упомянуть, что качество работы втулки очень сильно зависит от типа подшипников, качества их обработки, а также качества уплотнений. Мягкость и легкость вращения подшипников определяется точностью изготовления деталей, типом полировки беговых дорожек и шариков подшипников, их поверхностным упрочнением и соблюдением допусков. Но помните, что, какого бы высокого уровня не были втулки на вашем велосипеде, все же, не стоит лишний раз окунать их в воду, на пользу это не пойдет.

Андрей Григорьев

В данной статье содержится подробная информация, касающаяся одного из важнейших элементов привода велосипеда - конечно же, речь пойдет о “втулке”. К числу ее разновидностей можно отнести систему с планетарным механизмом для осуществления переключения передач. Данная разновидность втулок получило свое название благодаря конструктивным особенностям.

И действительно, этот сложный механизм, в состав которого входит более сорока деталей, говоря на красочном языке метафор, можно сравнить со Вселенной, в которой планеты Солнечной системы вращаются исключительно по заданной траектории.

Вот уже несколько лет лидирующие позиции в области производства таких втулок занимает американский концерн SRAM, собственностью которого с 1997 года стала и Sachs Bicycle Components – фирма, пользующаяся колоссальной популярностью среди автомобилистов и велосипедистов. Не отстает в данной области и японская корпорация SHIMANO, производящая четырех- и семискоростные втулки.

Как говорит история, первый привод, в котором была реализована внутренняя система переключения передач, был изготовлен фирмой SACHS в далеком 1904 году, когда системы с наружным переключением находились в зачаточном состоянии.

Впервые они были реализованы в 2-скоростных моделях «Торпедо». Уже к 1914 году всего их было реализовано более 833 тысяч. Сокрушительный урон компании нанесла Вторая Мировая Война, когда большая часть ее производственных площадей попросту была разрушена. Концерну грозило банкротство. Однако, уже в 1945 году производство фактически наладилось. Конечно, фирму не обошли и многочисленные структурные изменения , а в середине 1997 года ею был приобретен концерн Sachs Bicycle Components, в развитие которого было инвестировано более 1 млн. долларов.

Так почему же планетарные втулки пользуются такой популярностью? В первую очередь, следует сказать, что компания SRAM-SACHS в настоящий момент времени предлагает широкую номенклатуру изделий, к числу которой относятся втулки, в которых предусмотрены 3-, 5-, 7 передач и внутренняя тормозная система . Также производятся скоростные втулки и с роллерным тормозом. Относительно недавно предприятием было освоено производство системы Dual-Drive 9х3, 7х3 и 8×3: комбинации планетарной втулки на три передачи 7/8/9-звездочной кассеты. На раме установлен наружный переключатель классического образца, которым и осуществляется перемещение цепи по звездам кассеты. В результате получается 21, 24, 27 сочетаний передач.

А теперь перейдем к преимуществам систем планетарных передач.

Во-первых, такие втулки обладают достаточно широким диапазоном передаточных чисел . Например, внедорожный велосипед с набором звезд 42-32-22 и кассетой 11-30 имеет диапазон передаточных чисел целых 520%. Что же касается семискоростной втулки, то для нее этот диапазон составляет 303%. При этом, если принимать 4-ю передачу в качестве прямой (100%), то остальные передачи относительно нее будут иметь следующие показатели: на первую приходится 75%, а на седьмую – 174%. Говоря простым языком, велосипеды с такими передачами прекрасно разгоняются на шоссе и с успехом преодолевают даже самые крутые подъемы. У 5-, 3-скоростных втулок диапазон передач несколько меньше: 249% и 186%, но они имеют меньший вес и более приятную для потребителя стоимость.

Во-вторых, осуществляется точный и быстрый переход между передачами. При этом выполняется четкая фиксация положения ручки переключателя. Стоит отметить, что для данных устройств возможно выполнение этих действий стоя на месте.

В-третьих, что немаловажно, необходимо минимальное обслуживание. В инструкции по эксплуатации вообще указывается, что втулка не требует никакого текущего обслуживания. К ограничениям можно отнести только одно условие: не следует направлять на втулку прямые струи воды под большим давлением при мойке велосипеда. Также, в процессе текущей эксплуатации, может потребоваться небольшая корректировка привода, то есть при растяжении тросика, иногда следует регулировать его натяжение.

В-четвертых, в данных системах реализованы самые простые и прочные цепи, способные работать без каких-либо перекосов и перемещений по звездам, как это часто бывает с наружными механизмами. Такое преимущество способствует значительному повышению ресурса всех компонентов привода.

В-пятых, возможность торможения ногами также становится преимуществом, если изначально потребитель использовал обычный дорожный велосипед. Ведь при таком условии, не нужно затрачивать время на адаптацию и переучивание. К слову сказать, торможение при помощи одного колеса всегда было менее эффективным, чем при помощи двух. В большинстве случаев, на подобных моделях устанавливается передний ручной тормоз, однако большинство велосипедистов все же им не пользуются. Если же говорить о торможении при помощи только лишь заднего колеса, то такой метод является в корне неверным. Ну, представьте себе только обычный автомобиль, у которого полностью отказали тормоза передних колес!

Одновременно с этим эффективность торможения вообще можно не брать в расчет, если планируется спокойная езда по прямой трассе. А именно для этого случая и предназначены велосипеды, в которых предусматривается внутренний привод и планетарная втулка.

Конечно, ничто не бывает безупречным. И в этом плане механизм с планетарной втулкой также не является исключением. Но, недостатки такой системы являются настолько незначительными, что в отдельных случаях ими просто можно пренебречь.

В первую очередь, к недостаткам можно отнести несколько большую массу. Например, система из семискоростной втулки в сумме с тормозом будет весить около 1.7 килограмм. Также относительно большие показатели имеет и трение качения, что накладывает ограничение на применение данных систем в спортивных велосипедах .

Кроме того, втулка имеет очень сложную конструкцию. Поэтому крайне не рекомендуется в этом плане проявлять самодеятельность. В случае обнаружения каких-либо неисправностей быстрее и дешевле будет обратиться к специалисту.

Однако, по этому поводу волноваться особо не стоит. Во внутреннем механизме неисправности возникают крайне редко, а ресурс самой втулки достаточно высок. Как показывает практика, подавляющее большинство неисправностей возникает именно из-за неквалифицированного вмешательства, что провоцирует поломки наружных частей. Крайне не рекомендуется даже пытаться самостоятельно разобрать планетарную втулку, а перед снятием колес следует внимательно прочесть инструкцию по эксплуатации.

В качестве заключения, стоит отметить, что велосипеды с такими приводами пользуются достаточно высокой популярностью во многих странах Европы: Австрии, Германии, Франции, Финляндии, Испании, Голландии и т.д. Данный факт объясняется прежде всего отличными дорогами с качественным покрытием, распространением велосипедов в качестве доступного транспортного средства, нежеланием европейцев возиться с более сложной транспортной техникой и их высокой покупательной способностью. Данными условиями и объясняется тот факт, что крупнейшие европейские производители, такие как GAZELLE, PANTHER, ACCELL, STEVENS и другие предпочитают использовать в велосипедах исключительно приводы с планетарной втулкой.

Естественно, совершая выбор велосипеда, следует грамотно расставить для себя приоритеты. На моделях, оснащенных планетарными втулками, все-таки лучше будет совершать прогулки по шоссе, парку или же проселочной дороге, то есть ездить там, где отсутствуют какие-либо предпосылки для экстремальной эксплуатации велосипеда. Благодаря конструктивным особенностям механизма втулки, становится возможным обеспечить надежную защиту от попадания пыли и влаги. Однако, все равно обильные грязевые ванны в данном случае все же являются крайне нежелательными. Обслуживание данного типа привода не требует сложных манипуляций: все, что необходимо делать, так это осуществлять смазку цепи и держать механизм в сухости и чистоте.

При условии, что покупатель отдает предпочтение комфорту при эксплуатации, а не скоростной езде, приводы с планетарной втулкой являются единственно правильным выбором !

популярность: 32%

Велоспорт это очень трудное занятие, которое требует сноровки и большого терпения. Однако этого не достаточно. Очень важно, чтобы комплектующие этого средства, отвечали всем последним требованиям техники.

В связи с этим многие производители, устанавливают на свои модели планетарную втулку, которая обеспечивает равномерное движение и регулирует скорость во время езды. Стоит отметить, что многие и понятия не имеют, что это за элемент и что он из себя представляет.

Планетарная втулка является важным элементом приводной системы велосипедов. Устройство этого приспособления заключается в сложном шестерёнчатом механизме изменений передаточного отношения. Регулирование взаимных расположений и зацеплений шестеренки происходит за счет ручки переключения скорости, которая обычно расположена на руле велосипеда.

Работа этого приспособления происходит следующим образом:

При низкой передаче, зубчатое колесо при помощи задней звездочки начинает двигаться. Втулка за счет планетарной обоймы перемещается и понижает передачу. За счет этого, колесо совершает 3 вращения на каждые 4 вращения звездочки, во время этого происходит понижение передачи на 25 %;
При прямой передаче, звездочка заставляет двигаться зубчатое колесо, которое заставляет перемещаться втулку. За счет этого происходит прямая передача;
При высокой передаче звёздочка передает усилие на обойму, и оно в свою очередь заставляет двигаться зубчатое колесо. Далее зубчатое колесо заставляет двигаться втулку. За сет этого, на каждые три оборота звездочки колесо совершает 4 вращения, во время этого передача повышается на 33 %.

Также стоит обратить внимание на особенности планетарных втулок:

Современные приспособления могут иметь до 14 передач скоростей, правда такие втулки большая редкость и их стоимость достаточно высокая;
На некоторых приспособлениях есть задняя передача . Это очень удобно для трехколесных велосипедов;
Есть возможность использовать механизмы с фиксированной подачей. Это очень удобно для езды в зимнее время;
Вместе с втулкой дополнительно устанавливается корпус защиты цепи. Благодаря этому, на много повышается длительность использования этого приспособления.

Устройство планетарной втулки

Рабочий процесс планетарной втулки такой же, как и у коробки передач у автомобилей – регулирование скоростных режимов. Во время езды не возникает трудностей и непредвиденных проблем. С помощью этого приспособления происходит быстрое и своевременное переключение режимов скорости. На рисунке изображено полное устройство механизма этого приспособления.

Элементы входящие в состав устройства планетарной втулки:

Солнечная шестеренка (желтого цвета). Она располагается в центральной части этого приспособления, и выполняет функции оси заднего колеса;
Водило (синего цвета). Это группа из нескольких планетарных шестеренок или сателлитов, которые очень крепко закреплены на своих осях и находятся в прочной фиксации с солнечной шестеренкой;
Кольцевая шестеренка (красного цвета). Это наружная шестеренка или эпицикл. Она состоит из внутренней зубчатой передачи . Эта передача обеспечивает прочную сцепку с сателлитами.

Область применения планетарных втулок

Планетарные втулки используются в основном на городских и прогулочных велосипедах . В связи с тем, что они имеют достаточно большой вес , их очень неудобно использовать на спортивных велосипедах.

Спортивные велосипеды в основном применяют для езды на рельефной местности, с множеством ухабов, и если на них будет установлена планетарная втулка, это создаст множество неудобств и проблем.

Поэтому ее лучше устанавливать на велосипеды для городской езды, потому что эти велосипеды не встречают сильных нагрузок и их используют в основном для ровных дорог.

Поскольку городские байки используют для ежедневной езды, на них лучше всего устанавливать планетарные втулки на 3, 8 и 11 скоростей. Это конечно обойдется дороже, чем обычная классическая втулка , но у планетарной намного больше срок службы, они не ломаются и за счет этого увеличивается износ цепи.

Производители втулок

Можно выделить основные фирмы-производители этих приспособлений:

SRAM;
Sturmey-Archer;
Rohloff

Фирма Rohloff занимает первое место по уровню сложности изготовленного устройства. Модели состоят из 14 планетарных составляющих.

Второе место по производству занимает фирма SRAM . Модели этого производителя имеют до 12 скоростных передач . Диапазон передач у них достигает до 420 %.

Shimano является популярным изготовителем запчастей и втулок для велосипедов. Ассортимент этого производителя имеет втулки от 3 до 11 скоростей передач.

Sturmey-Archer это производитель втулок с гибридными кассетно-планетарными механизмами. Кроме этого, эта фирма производит и другие типы втулок со скоростями 3, 5 и 7.

В зависимости от свойств и функций планетарных втулок можно выделить основные преимущества этих приспособлений:

Высокая прочность и жизнестойкость. Механизм этого приспособления находится под защитным корпусом. Кроме этого, в нем обеспечивается полное смазывание всех элементов трансмиссионным маслом;
Быстрое и точное переключение передач скорости. В связи с тем, что переключатель расположен на руле велосипеда, можно переключать скорость, стоя на месте;
Высокий набор передаточных чисел. К примеру, если велосипед имеет набор звезд 42-32-32 и кассету 11-30, то передаточное число у него может достигать до 520 %. Также стоит отметить, что у втулок со семью скоростями передаточный диапазон может достигать до 303 %. Во время езды, идет равномерное распределение нагрузки, и поэтому велосипеды с этими втулками могут легко преодолевать различные кочки и ухабы;
Наличие простых и прочных цепей. Благодаря этим цепям, обеспечивается бесперебойная работа, не происходят перекосы и перемещений по звездам. Кроме того, эти элементы значительно повышают износ всей системы привода.

Недостатки планетарных втулок

Помимо достоинств, эти приспособления имеют некоторые недостатки:

Большой вес. В отличие от обычных втулок, эти элементы достаточно тяжелые, например средняя планетарная втулка с семискоростной передачей весит примерно 1,7 килограммов;
Невозможность использования на спортивных велосипедах. В связи с тем, что эти втулки имеют большое трение качения;
Сложная конструкция. При обнаружении, каких либо поломок и неисправностях не нужно устранять их самостоятельно, лучше всего обратиться к специалистам;
Высокая стоимость;
Во время сильной и агрессивной езды повышается риск поломки шестерен.

Складные велосипеды с планетарной втулкой

Многие производители складных велосипедов комплектуют планетарной втулкой. На этих очень удобно ездить, и есть возможность равномерного регулирования распределения нагрузки во время езды. Кроме этого, они имеют целый ряд преимуществ. В связи с этим, следует рассмотреть самые известные модели этих велосипедов.

Обзор и сравнение моделей

Складной велосипед FORWARD Enigma 154. Он очень удобный и легкий. Он адаптирован под любые дороги – его можно использовать для езды, как на городских дорогах, так и на дорогах за городом. Благодаря установленной на нем планетарной втулкой, можно очень переключать передачи скорости и подстраиваться под любые дороги, при равномерном распределении нагрузки он отлично преодолевает кочки, различные подъемы и спуски. Помимо этого, его удобно перевозить в метро и в общественном транспорте. Правда, для этого нужна специальная сумка чехол;
Складной велосипед Comanche Lago. Его очень удобно использовать в мегаполисах. Он отлично подстраивается под любые дороги. Кроме этого у него хорошая маневренность при поворотах и отличная скорость. Эти велосипеды комплектуются планетарной втулкой Shimano Nexus Inter-3 sg-3c41 с тремя скоростями. Помимо этого, они очень компактные и легко складываются в специальные сумки для велосипедов. Поэтому их можно с легкостью перевозить в метро и в общественном транспорте;
Складной велосипед. Эти модели предназначены для повседневного использования. Их можно использовать для езды на дрогах с асфальтовым, грунтовым покрытием. Также очень хорошо преодолевают ухабы, кочки, спуски, подъемы, поэтому хорошо адаптированы для горной местности . На этих транспортных средствах установлена трехскоростная планетарная втулка с задним приводом. Этой втулкой очень удобно пользоваться и она имеет очень долгий срок службы. Кроме этого эти модели велосипедов можно настраивать как для взрослых, так и для детей;
Горный складной велосипед Volume Generator. Этот велосипед изготовлен из односкоростного байка и МТВ. Его в основном используют для горной местности, поскольку он отлично преодолевает большие спуски и подъемы, кочки, большие ухабы. На нем установлена втулка Shimano Alfine SG-S700 и два дисковых тормоза. Благодаря этому, можно отлично регулировать передачи скорости и подстраиваться под любой рельеф местности.

Как правильно переключать передачи при движении на велосипеде с планетарной втулкой

Велосипедами с планетарной втулкой это очень удобно управлять, и езда с этими приспособлениями очень упрощается, поскольку не возникает проблем с переключением скоростей. Поскольку эти приспособления сами переключают скорость, когда это необходимо. Однако следует ознакомиться с определенными принципами и правилами переключения скоростей:

Лучше всего совершать переключение передачей, когда давление с цепи полностью снято, в противном случае можно просто не переключиться и сломать весь механизм и порвать цепь;
Передачу нужно повышать прямо перед горой, а не во время преодоления ее;
Не следует переключаться одновременно на несколько передач. Все нужно делать последовательно – сначала нужно переключать первую передачу и немного разогнаться, затем вторую по такому же принципу следует переходить на третью и так далее. Весь принцип работы такой же, как и у автомобильной коробки передач;
Необходимо избегать все возможных перекосов цепи.

Процесс переключения:

У всех современных велосипедах , в передней части расположены 2-3 звезды , а в задней 8-10 звезд;
Нумерация звезд от 1 до 3 происходит в сторону увеличения звезд, а нумерация задних звезд от 1 до 6, в сторону уменьшения звезд.

Для того чтобы этот процесс стал ясен, можно рассмотреть на примере велосипеда с приводом 3х8:

Большую переднюю звезду нужно использовать при движении на ровном асфальтовом покрытии. Совместно с этой звездой необходимо использовать задние звезды с номерами 8 до 4;
Среднюю переднюю звезду применяют при движении на грунтовой дороге, с плохим асфальтовым покрытием. С ней используются задние звезды с 6 по 2;
Маленькую переднюю звезду используют при езде на крутых подъемах и спусках, по ухабам и кочкам. С ней используют задние звезды с 5 по 1.

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.

Основная идея данного прибора - собрать в одном компактном корпусе все механизмы для переключения передач, закрыв таким образом их от грязи и возможного физического повреждения.

Вы скажете - так ведь есть уже планетарные втулки, но инженеров Pinion не устраивало, что развесовка в таком случае сдвинута назад, а при использовании коробки передач, которая устанавливается между шатунов в специально оборудованном кареточном узле - вес расположен идеально в центре велосипеда. Вот так это выглядит:

Я не верю в коммерческий успех данного изобретения, во-первых, из-за веса - коробка весит 2.35кг, и во-вторых - требуется особая рама, способная разместить в себе описываемое устройство.

Как по мне, купить такой байк может только очень обеспеченный гик, вещь получается сильно зависимой от надежности коробки - производитель скорее всего вылетит в трубу и в случае поломки в утиль пойдет весь велосипед. Понятия не имею, сколько стоит байк в сборе, но уверен, что цена впечатляет.

Не знаю, как вы, но я уверен, что в ближайшие годы, а может и десятилетия, никакие коробки и планетарные втулки не смогут составить конкуренцию обычным индексным переключателям.

И в чем я еще уверен, так это в том, что электронные системы переключения, сейчас еще довольно дорогие и редкие, рано или поздно станут стандартным оборудованием на моделях велосипедов среднего ценового уровня.

И как следствие - не за горами полноценное автоматическое переключение передач, работать это может так: измеритель мощности в педалях замеряет силу нажатия и каденс, а компьютер щелкает передачи, стараясь удержать эту силу в заданном интервале. Также могут быть подключены всякие гироскопы и акселерометры, чтобы адекватнее оценивать ландшафт. Всё это настраивается под конкретного человека через смартфон. При этом всегда можно перейти на ручной режим.

На вопрос «а на хрен нужно автоматическое переключение на велосипеде», я отвечу - это удобно. Если это будет четко и надежно работать и стоить приемлемых денег, многие захотят ездить на «автомате».

Вот вам пример из мотоциклетной тематики - попытки сделать автоматическую коробку там предпринимаются периодически, но распространения это не находит, вроде бы как из-за этого пресловутого «на хрен надо». На самом деле - дело не идет в народ, потому что автомат много весит, дорого стоит, ненадежен, неадекватно переключает.

Как только появился реально работающий продукт - людям стали интересны мотоциклы с автоматическим переключением. Хонда сделала роботизированную коробку передач с двумя сцеплениями DCT, которая весит почти так же, как и обычная, стоит вменяемых денег, и самое главное - переключает четко и своевременно. Так что, найдется спрос и на велосипедный «автомат».

Расскажите, что вы думаете по поводу всех этих полетов фантазии, как моих, так и изобретателей Pinion, и нужно ли вообще что-то новое в отлаженной системе переключения.

Переключение скоростей применяется на велосипедах практически всех видов. Данный механизм расположен на заднем колесе. Один из таких видов - это планетарная втулка для велосипеда. Как она устроена и стоит ли ее использовать?

Важно! Главное отличие планетарной трансмиссии от звездочной, которую можно легко, заключается в том, что механизм спрятан внутри втулки, а не располагается около колеса - это защищает его элементы от внешних воздействий, делает его более надежным и долговечным.

Планетарная втулка для велосипеда состоит из набора шестеренок. По устройству она довольно сложна, так как работает по принципу автомобильной коробки передач.

Механизм включает в себя следующие элементы:

солнечная шестерня, жестко сцепленная с осью колеса;
планетарные шестерни , или сателлиты;
водило - соединяет и фиксирует сателлиты;
эпицикл - кольцевая шестеренка.

Снаружи корпуса трансмиссии расположена единственная звездочка, соединенная с механизмом посредством шлицевого привода. При переключении передачи ручкой на руле он изменяет скорость вращения водила относительно эпицикла.

У втулки самого простого типа имеется три передачи, которые работают следующим образом:

Пониженная - эпицикл зацепляется за сателлиты, которые вращают солнечную шестерню. На каждые 4 оборота звездочки колесо совершает 3 оборота.
Прямая - эпицикл соединен с солнечной шестерней напрямую, минуя передаточные шестеренки, благодаря чему достигается соотношение вращений колеса и звездочки 1:1.
Повышенная . При ее включении механизм работает наоборот - звездочка передает усилие на планетарные шестерни, которые вращают эпицикл, момент от которого передается на солнечную шестерню. За счет этого передача повышается на 33–36%.

В зависимости от количества сателлитов передач может быть от 3 до 14, но наиболее распространены планетарные втулки велосипеда, устройство которых обеспечивает наличие 5 или 7 скоростей.

Но если вы только собрались приобретать велосипед, перед вами также будет сложная задача: какой выбрать. Можете отдать предпочтение одной из или же попробовать подобрать, если вы уже находитесь в почетном возрасте.

Преимущества и недостатки

Планетарная коробка передач имеет следующие достоинства:

низкий износ цепи и звезд;
высокая надежность и долговечность механизма за счет защиты от внешних воздействий и постоянной смазки трансмиссионным маслом;
отсутствие необходимости в регулировке;
удобство переключения передач - делать это можно как на ходу, так и стоя на месте;
отсутствие риска повреждения передаточного механизма при падении велосипеда на бок;
возможность установки ножного тормоза;
сниженная вероятность того, что цепь слетит со звездочек;
большое разнообразие передаточных чисел - до 520%.

К недостаткам механизма можно отнести:

большую массу , достигающую 3 кг. К тому же вес неравномерно распределяется между передним и задним колесами;
сложность ремонта и установки планетарной втулки на велосипед; монтаж на существующий велосипед и вовсе невозможен, даже если вы используете специальный инструмент и, чтобы упростить работу. При поломке придется либо покупать новую втулку, либо новый байк. Поэтому установка планетарной втулки на велосипед своими руками - сложный или практически невозможный процесс;
низкий КПД редуктора , связанный с повышенным коэффициентом трения шестерней. Из-за этого такие трансмиссии не используются на спортивных велосипедах;
ограниченный крутящий момент . Хотя диапазон повышенных передач широк, достаточно низкую передачу для въезда на очень крутую гору включить не получится;
высокая стоимость .

Таким образом, планетарка станет хорошим выбором для прогулочных, городских и других для неспешной и комфортной езды. Если же велосипед используется для гонок, езды по пересеченной местности или даунхилла, такой механизм скорее станет отягощением, чем улучшением.

Производители

В данной таблице представлены четыре основных производителей.

Цена

Цена планетарной втулки для велосипеда довольно высока. Зависит она от сложности механизма. Так, 14-скоростная втулка Rohloff стоит от 53 до 89 тыс. руб. в зависимости от модели. Значительно доступнее трансмиссии Shimano - от 2700 руб. за 3-скоростное устройство до 21 тыс. руб. за модель с 11 передачами. Цены на механизмы SRAM начинаются от 5000 руб . Продукция Sturmey-Archer обойдется в 4700–10500 руб.

Оптимальная эффективность движения, частота педалирования, скорость и нагрузки на велосипед регулируются при помощи механизма . 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.

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:

Компоненты шестерного отсека скоростной втулки: 1 – солнечная шестерня, 2 – сателлиты, 3 – водило, 4 – эпицикл

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:

Пониженная передача. Кольцевая шестерня опережает водило за счет его зацепления корпуса планетарной втулки. Передаточное отношение меньше единицы и составляет 0.733.
Главная передача. Крутящий момент с эпицикла передается на втулку за счет зацепления ее с планетаркой. Иначе говоря, со втулкой соединено не водило, как на первой передаче, а звездочная шестерня. Что происходит при этом? Втулка вращается быстрее водила, а для достижения максимальной скорости понадобится больше усилий по сравнению с пониженной передачей.
Передаточное число повышенной, или третьей, передачи больше единицы, и для трехскоростных велосипедов оно составляет 1.364. Направление движения водила и втулки противоположны, благодаря чему достигается ее ускорение по сравнению с главной передачей.
Для планетарных втулок с 5, 7 и т.д. скоростями диапазон передаточных отношений выше, чем у трехскоростной за счет большего количества шестеренчатых механизмов. Принцип работы многоскоростных и простых втулок будет одинаковым. Разница только в том, что у каждой планетарной составляющей будут свои фиксированные (как у 3-х ступенчатой планетарки) значения отношений передач, а в целом у механизма их будет в несколько раз больше.

Производители втулок: плюсы и минусы

Изготовлением планетарных втулок на велосипеды занимается несколько производителей:

Shimano,
SRAM,
Sturmey-Archer,
Rohloff.

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.

Преимущества использования планетарных втулок

Прямой ход цепи и низкий износ ведущей и ведомой звезд. Снаружи трансмиссия выглядит как у обычного сигнлспида.
Скрытый от внешних воздействий механизм переключения передач отличается высокой долговечностью по сравнению с кассетами и трещотками. Могут быть задействованы все соотношения передач. Об этом смело скажут отзывы от велосипедистов, перешедших со «стандартных» скоростных велосипедов на планетарные.
Нет необходимости постоянно обслуживать устройство, также его сложно нечаянно повредить.

Как и у всего на свете, у втулок с планетарными передачами есть свои «но»:

Невозможность использования в велосипедном гоночном спорте из-за высокого трения и чувствительности шестерней.
Ощутимая прибавка к весу: только некоторые трехскоростные втулки весят чуть меньше килограмма. В движении привес на заднее колесо дает о себе знать.
Ремонт таких механизмов почти невозможен в домашних условиях, да и сервис, где ремонтируют планетарные втулки, нечасто можно встретить. Одноразовость планетарок не позволяет их выгодно привести в рабочее состояние, лучшим вариантом будет установка новой.
Запредельная стоимость. Конечно, она вполне оправдана, однако ставить редуктор с нуля на сигнлспид нет смысла. Гораздо проще купить готовый велосипед с ней.

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:

Велосипед движется накатом, усилия на педали минимальны.
С помощью ручки переключается передача.
Через несколько оборотов колес (около 2 секунд) можно педалировать.

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.

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.

Планетарная каретка.

Это что-то похожее на планетарную втулку, только находится в каретке

Есть много подробной информации о развитии планетарных кареток с точными датами и числами. Грузит себя и Вас этой информацией мы не желаем, поэтому расскажем самое интересное.

Главной целью планетарной каретки были компактность и повышающий коэффициент. Вес разработок колебался от 1200 грамм до 2000 грамм вместе с шатунами. Были разработки фирмы Николай, в которых имелся магнитный привод переключения передач.

Основным минусом всех разработок была несовместимость размеров планетарных кареток со стандартными размерами кареток. Но и плюсы также видно на лицо. Во-первых, чтобы переключить передачу не обязательно крутить педали, во-вторых малая передняя звезда позволяет установить задний суппорт с короткой лапкой. Известно, что такие суппорта более стойкие к ударам и износам. В третьих, такое явление, как перекос цепи, практически исчезает а значит увеличивается срок службы самой цепи.

Все-таки планетарная каретка – это интересная разработка, но больший успех получила именно планетарная втулка, о чем мы и опишем ниже.

Планетарные втулки.

История гласит, что первая планетарная втулка современного типа появилась на свет еще в 1898 году, представляете? Лично нам трудно это представить Втулка имела встроенный тормозной механизм и несколько передач. Далее пошли разработки вверх и появлялись втулки уже с 3-мя передачами. Более скоростные и успешные втулки начали появляться уже ближе к началу 20-ого века. Один из самых известных производителей – Sachs Bicycle Component, сейчас эта фирма входит в состав корпорации SRAM. Именно производство планетарных втулок перевернуло немного веломир и исключило производство и разработку иных типов внутреннего переключение передач.

Сейчас существуют планетарные втулки в 3, 5 и 7 передач. Если лет 5 назад были только обычные втулки, так последнее время уже широко обустроились на рынке планетарные втулки с дисковым тормозом и со встроенным тормозом. И еще одно отличие старых втулок от новых – совместимость с передним переключателем передач. А в последнее время – и с установкой кассеты на заднее колесо. То есть, у Вас как бы обычные передачи 3х8 и еще и планетарка в 3 скорости. И еще, для сравнения. Диапазон передаточных числе стандартной системы переключения 3х7 около 500%, а некоторые втулки на 14 передач фирмы Rohloff имеют целых 600%. Круто, не правда ли?

Краткие преимущества планетарных втулок:

Большой диапазон передаточных чисел, о чем мы писали выше.

Легкость и плавность в переключении передач.

Высокая скорость переключении.

Простота в обслуживании и исключении потребности в постоянном ТО.

А также несколько минусов:

Ремонт редкий, но меткий.

Свое предназначение планетарные втулки нашли в основном в городских велосипедах. Это удобно и просто.
Карданный привод передачи крутящего момента.

Преимущества карданного вала перед цепью огромные, и очень странно, что сейчас такой тип не используется. Основные преимущества:

Защита от внешних воздействий.

Большая надежность.

Не пачкает одежду и не цепляет штанину.

КПД показатель не выше, но независим от количества грязи и болота на кардане.

А минусы вот:

Стоимость на порядок выше.

Вес также выше.

Ломался кардан мало, но, так же как и планетарки, требовал отдельных знаний в починке.

Невозможность установки переключения передач.

Сложность снятия заднего колеса.

Современные разработки смогли устранить ряд вышеописанных минусов, особенно проблема с переключением передач – установка планетарной втулки давала возможность все-таки переключать передачи.

Ременной привод.

Ременной привод применяли очень давно и со временем перестали, потому что самый главный минус - недостаточная прочность и проскальзывание. Но опять таки, наука и инженерия не стоит на месте и на сегодняшний день появляется явная конкуренция между ременным и цепным приводом . Главным недостатком ремня есть цельность, невозможность установки переключателей передач и сложность в ремонте и замене комплектующих.

Вариаторы.

Преимущество вариатора – это бесступенчатое переключение передач и возможность большого диапазона передач. Но минусы, к сожалению, значительные. Самое главное – это малая эффективность, из-за проскальзывания в самом вариаторе. К минусам также отнесем и потерю мощности, стоимость.

Сейчас вариаторы начинают возвращать популярность из-за развития технологий и благодаря бессонным ночам инженеров. Вес втулок раньше составлял около 5-ти килограмм, а сейчас стремительность опускается к 3. Посмотрим, что из этого получится через несколько лет, пока что ясно только одно – будущее у вариаторов будет.

И так, а сейчас попытаемся понять, почему все эти разработки не прижились? Столько нового, столько интересного, но все остается: цепь и передачи. А знаете почему? А потому что все гениальное просто. Велосипед любят все за его простоту. И не нужно ничего усложнять. Два колеса, рама, тормоза и руль, что еще надо? Именно поэтому перед тем как модернизировать свой велосипед, подумайте хорошо, нужно ли Вам это, и принесет ли это пользу в велопоходе.