Планетарная втулка на велосипед 3 скорости как работает

Принцип работы планетарной передачи втулки велосипеда

Самые простые трёхскоростные втулки используют простую планетарную эпициклическую зубчатую передачу. Солнечная шестерня (желтая на рисунке) прикреплена непосредственно к оси и зафиксирована относительно велосипедной рамы. Три или четыре идентичных «планетарных» шестерёнок сцепляются с «солнечной» шестерёнкой и вращаются вокруг неё. «Планетарные» шестерёнки окружены и сцепляются с зубьями на внутренней поверхности «зубчатого колеса» (вывернутой наизнанку шестерни).

Планетарные шестерни, прикреплённые к детали, называемой «планетарной обоймой», вращаются. При этом зубчатое колесо вращается 4 раза на каждые 3 оборота планетарной обоймы. У разных моделей планетарных втулок это соотношение разное.

Принцип работы планетарной передачи во втулке велосипеда:

• На низкой передаче задняя звёздочка приводит в движение зубчатое колесо (красная на рисунке). Планетарная обойма (зелёная на рисунке) приводит в движение втулку, что даёт понижение передачи. Следовательно заднее колесо вращается три раза на каждые четыре оборота звёздочки, при этом понижая передачу на 25%.
• На средней передаче звёздочка по-прежнему передает усилие на зубчатое колесо, которое непосредственно приводит в движение втулку. Следовательно это прямая передача. Даже несмотря на то, что шестерёнки всегда вращаются, усилие с них далее никуда не передаётся.
• На высокой передаче усилие с задней звёздочки передаётся на планетарную обойму, которое далее через зубчатое колесо приводит в движение втулку. Следовательно заднее колесо вращается четыре раза на каждые три оборота звёздочки, при этом приводя к повышению передачи на 33%.

Планетарные втулки, имеющие больше трёх скоростей, используют не меньше двух блоков планетарных механизмов и / или комбинируют планетарные многоступенчатые шестерёнки, имеющие параллельно несколько рядов зубьев.

В отличии от классических переключателей передач из-за принципа работы планетарной передачи ось планетарной втулки участвует в передаче вращающего момента на всех передачах, за исключением прямой, и поэтому должна быть надёжно прикреплена к раме велосипеда. Обычно для этой цели хватает стопорных шайб между дропаутом и осевой гайкой, но в современных планетарных втулках широкого диапазона используется рычаг обратного действия, крепящийся к нижнему перу заднего треугольника. Втулка с ножным или барабанным тормозом (устанавливаются на городские велосипеды) в любом случае комплектуется рычагом обратного действия.

На большинство велосипедов с планетарными втулками устанавливаются один поворотный, триггерный переключатель, переключатель под большой палец. Исключением являются 5-скоростные планетарные втулки Sturmey-Archer старой конструкции, в которых используется второй трос, переключающий солнечные шестерёнки узкого и широкого диапазонов. Такие втулки конструкционно представляют собой две 3-скоростных втулки в одном механизме. Средняя передача в обоих диапазонах — прямая, так что в итоге втулка даёт пять отдельных передач. Переключение передач на такой втулке реализовано или специальным 5-скоростным переключателем с двумя тросиками, или стандартным 3-скоростным и фрикционным переключателями.

Life

Велосипед: классическое переключение или планетарная втулка?

Выбирая велосипед с несколькими скоростями, покупатель часто сталкивается с многообразием непонятных ему терминов. В этой статье мы попробуем разобраться с вопросами переключения скоростей и «планетарной втулкой».

В настоящее время существует два вида переключения передач: классическая схема с переключателями и планетарная втулка.

ПЛАНЕТАРНАЯ ВТУЛКА

Планетарная втулка — закрытая система переключения скоростей для велосипеда, весь механизм находится внутри задней втулки. Конструкция надёжная и долговечная. В простых планетарных втулках 3 скорости, самые продвинутые модели имеют до 14 передач.

Наибольшую популярность планетарные втулки получили в первой половине 20 века, практически на каждом велосипеде стояла такая втулка (особенной популярности они пользовались в Великобритании, Голландии, Германии, Скандинавии). Однако, появившиеся позже переключатели скоростей и кассеты, вытеснили планетарные втулки, благодаря своей дешевизне и неприхотливости.

У велосипеда с планетарной втулкой отсутствует внешний переключатель — весь механизм переключения спрятан внутри задней втулки, а снаружи лишь одна звезда и цепь. Это самое главное преимущество планетарных втулок — нет лишних деталей, которые так легко повредить при падении. Вся система переключения находится внутри корпуса втулки, надёжно защищена от грязи и внешнего воздействия. Переключения можно производить как под нагрузкой, так и без, поскольку цепь всё время стоит на одних передачах, то нет вероятности её повреждения при переключении. В отличие от классической системы переключения, планетарная втулка совместима с задним ножным тормозом.

Особенность планетарных втулок – более высокая стоимость и более низкая ремонтопригодность, чем у классической системы переключения. Сложный механизм переключения внутри втулки стоит дороже классической системы переключения.

Планетарная втулка надёжна, при правильной эксплуатации ресурс – десятки тысяч километров. В приводе используются толстые цепи и звездочки, их ресурс во много раз превышает срок службы аналогичных компонентов велосипедов с классическим переключателем. Планетарная трансмиссия не требует обслуживания, единственная регулировка – подтяжка тросика в процессе эксплуатации. Однако если что-то сломается в планетарной втулке, то ремонт может обойтись дорого и делать его придется в специализированной мастерской.

Несмотря на большое количество скоростей в самых продвинутых моделях, не для всех видов катания будет достаточно скоростей планетарных втулок. Такая система переключения скоростей подойдет для неспешного, комфортного катания по городу, лесу и паркам. Но если мы говорим про езду в стиле кросс-кантри или более экстремальное катание на велосипеде, то количество скоростей и диапазона передач будет недостаточно.

Стоит отметить и намного больший вес планетарной втулки, если сравнивать с классической системой передач, развесовка велосипеда будет смещена в сторону заднего колеса.

Плюсы

+ большой ресурс при правильной эксплуатации

+ механизм переключения передач полностью закрыт в корпусе втулки, что позволяет защитить его от попадания грязи

+ совместим, как с ручными тормозами, так и с задним ножным тормозом

Минусы

— больший вес по сравнению с классической системой переключения

— сложный ремонт, под силу только квалифицированным специалистам по планетарным втулкам

Если Вам необходим велосипед для спокойного катания по городу и паркам, Вы не гонитесь за количеством передач и хотите иметь надёжный велосипед без лишних деталей и простой в эксплуатации, то планетарная втулка именно то, что Вам надо.

КЛАССИЧЕСКОЕ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ

Самый распространённый вариант — это классическая схема переключения с кассетой и переключателями. На задней втулке установлен набор звёздочек, называемых «кассетой», и внешний переключатель, крепящийся к раме через переходник именуемый «петух». В многоскоростных велосипедах (более 7 скоростей), есть также две или три звезды спереди и внешний передний переключатель.

Общее количество передач – это количество звёзд передней системы, умноженное на количество звёзд задней кассеты. Например: 3 передних и 9 задних передач в сумме дают 27 скоростей. Но на самом деле использовать все комбинации нельзя и даже противопоказанно, поскольку приведёт к преждевременному износу и поломке оборудования. Чтобы избежать перекосов цепи, исключив тем самым вероятность поломки, обычно рекомендуют использоваться такие сочетания как: 1х1,2,3, 2х2,3,4,5,6,7,8, 3х7,8,9.

Классическая схема с переключателями самая распространенная и доступная. Можно подобрать подходящую систему или отдельные запасные части. Главный плюс – ее легко ремонтировать при поломке или сделать апгрейд до более продвинутой. Но есть и несколько минусов: задний переключатель крепится с правой стороны рамы и его легко сломать, при неудачном падении велосипеда на правый бок. Также система требовательна к чистоте, поскольку все компоненты открыты, необходимо чистить компоненты и смазывать цепь, дабы исключить её преждевременный износ. Необходимо научиться правильно, переключать передачи – ни в коем случае нельзя переключаться под нагрузкой. Всегда необходимо переключать передачи заранее и в момент переключения необходимо давить на педали не сильно, чтобы избежать разрыва цепи. Данная система переключения не совместима с задним ножным тормозом.

Если соблюдать правила переключения, держать велосипед в чистоте и своевременно делать необходимое техническое обслуживание, то классическая система переключения будет вас радовать качественной и надёжной работой.

+ большое разнообразие деталей

+ отличная ремонтопригодность (в магазинах всегда большой выбор деталей и починить переключение не составит большого труда), ремонт смогут сделать в любом велосипедном сервисе

— возможно сломать при падении

— необходимость в чистке и уходе

— соблюдение правил переключения (использовать только определённые комбинации и переключение не под нагрузкой)

— несовместимость с задним ножным тормозом

Если Вы выбираете горный велосипед или Вам нужна отличная ремонтопригодность, то выбор один — классическая система переключения скоростей.

SHIMANO NEXUS 3. Обзор трехскоростной планетарной втулки со встроенной тормозной системой

Изделия Shimano Nexus 3 — это втулки от японского производителя, которые предназначены для использования на велосипедах с трехскоростными трансмиссиями. Их девиз — «больше скоростей — не значит лучше». Велосипед, оснащенный этой моделью, отлично справляется с большинством дорожных задач.

Втулка имеет систему автоматической регулировки натяжения цепи, что обеспечивает последней более плавную работу и продлевает срок службы. Кроме того, у Shimano Nexus 3 есть встроенная тормозная система. Это делает ее еще более удобной в использовании.

5% скидка Для читателей нашего блога
скидка 5% на весь
ассортимент Ваш промокод: BLOG Смотреть все втулки

Преимущества 3-скоростной конструкции

В представлении многих людей большое количество скоростей у велосипеда — признак более комфортной и легкой езды на нем. Но втулка Shimano Nexus 3 опровергает это заблуждение. Многие уже убедились, что для большинства задач — например, для поездки на работу или путешествия по пересеченной местности, — вполне хватает и 3 скоростей.

Дело в том, что передаточное отношение втулки не увеличивается кратно их количеству:

• Nexus с 3 скоростями обладает передаточным отношением 186%;
• Nexus с 7 скоростями — 244%;
• Alfine с 9 скоростями — 306%.

10 005 руб.

6 308 руб. 5 925 руб.

5 943 руб. 5 600 руб.

Как видно, разница в мощности не такая уж и существенная. Переключаясь между передачами на семискоростной втулке, вы будете какое-то время оставаться в том же диапазоне передаточного отношения, что и на Nexus 3.

Кроме того, чем сложнее механизм, тем чаще он ломается. Поэтому Nexus 3 нуждается в меньшем техобслуживании, чем его высокоскоростные собратья.

Технические характеристики

Shimano предлагает нам 3 модели задней втулки с тремя скоростями:

1. SG-3R75-B . Версия с роликовым тормозом и игольчатыми подшипниками. Средний вес 1315 г. Передаточное отношение 158%.
2. SG-3C41 . Версия с ножным тормозом и втулкой. Средний вес 1120 г. Передаточное число 186%.
3. SG-3D55 . Версия с дисковым тормозом. Средний вес 945 г. Передаточное число 186%.

Стоит отметить, что модели с ножным тормозом, по мнению многих, не так практичны. Он имеет свойство перегреваться при длительных или больших нагрузках, поэтому модель SG-3C41 лучше использовать для поездок без долгих спусков.

Чаще всего велосипедисты используют 2-ю передачу. Переключение выше происходит очень быстро и почти без шума. А вот с понижением передачи есть проблемы.

Немало велосипедистов отмечали, что при уменьшении скорости нужно прилагать дополнительное усилие к шифтеру, при этом желательно не крутить педали.

В характеристиках также можно заметить немалый вес втулок — порядка 1 кг. Конечно, это отягощает велосипед, но, с другой стороны, экономит массу за счет встроенного тормоза.

Плюсы и минусы

К достоинствам втулки Shimano Nexus 3 относятся следующие особенности:

• механизм переключения передач расположен внутри металлического корпуса, поэтому меньше подвержен коррозии и попаданию грязи;
• скорости можно переключать, даже когда велосипед не движется;
• наличие встроенного тормоза;
• втулки находятся в ванне с маслом, что продлевает их срок службы.

• большая масса;
• сложная конструкция, ремонтировать которую своими силами сможет не каждый;
• у модели Nexus SG-3C41 изначально пережаты конусы, из-за чего страдает накат колеса (но это поправимая ситуация).

Если почитать отзывы владельцев, то подавляющее большинство довольно приобретением Shimano Nexus 3.

Комплектация

Помимо самих втулок, японская корпорация выпускает и дополнительное оборудование к ним. По сути, Shimano Nexus 3 — это целая линейка продуктов.

Шифтеры

Каждая модель шифтеров обладает графическим индикатором текущей передачи. Конструкция рычагов оптимизирована для большей отзывчивости.

Модели SL-3S42E, SL-3S35E и SL-3S41E сделаны по принципу REVOSHIFT, то есть для переключения нужно просто повернуть рукоятку большим и указательным пальцами. Она сужается по направлению от центра руля, поэтому удобно лежит в руке любого размера.

У модели SL-C2010-3 есть технология RAPIDFIRE PLUS для быстрого переключения 3 передач вниз одним движением.

Каретки

Алюминиевые каретки квадратного типа доступны в 3 вариациях:

1. BB-UN300 со стандартным резьбовым креплением.
2. BB-UN300-K с креплением под кожух цепи.
3. BB-UN300-E с креплением E-type.

У всех модификаций присутствует стабилизатор линии цепи.

Передняя ступица

Для велосипедов с роликовым тормозом предназначена передняя втулка HB-IM40. Для совместимости размер колеса должен быть 26 дюймов или более.

Передняя втулка оснащена встроенным модулятором, который предотвращает избыточное тормозное давление.

Прочие детали

В серию Shimano Nexus 3 входит также замок гарнитуры, который обеспечивает функцию блокировки вилки. Это нужно для фиксирования ровного положения последней в тот момент, когда вы оставили велосипед припаркованным. В инструкции к замку есть предупреждение, что нельзя ездить, если замок заблокирован.

Также бренд выпускает отдельные комплекты шайбочек, гаек и прочих мелочей для установки и обслуживания групсета.

Вывод

Nexus 3 от Shimano — это трехскоростной групсет, главной частью которого является задняя втулка. Его вполне хватает для повседневных велосипедных задач.

Втулка отличается плавностью переключений и долгим сроком службы. Вместе с ней можно приобрести и другое навесное оборудование линейки, например, шифтеры или каретки.

Устройство планетарной втулки велосипеда

Большинство велорайдеров привыкли использовать классическую систему переключения скоростей и даже не подозревают о существовании какого-то иного способа реализации этой задачи. Тем не менее, такой способ существует вполне успешно и, за счет своих преимуществ перед классической системой передач, имеет полное право на жизнь. Такой тип переключения у нас мало популярен, так как он обычно используется на городских велосипедах, так называемых круизёрах. Далее мы постараемся восполнить пробел в знаниях и объясним что такое планетарная велосипедная втулка и в чем её достоинства.

Что такое планетарная втулка

В синглспид (односкоростных) велосипедах, где нет функций переключения скоростей, планетарная втулка и не требуется. Этот тип трансмиссии, расположенный на заднем колесе и, в отличие от системы звезд, весь планетарный механизм находится внутри самой втулки. Такой тип трансмиссии был изобретен еще в 1880 году и до сих пор пользуется популярностью в велосипедах, не предназначенных для езды по пересеченной местности и спортивных соревнований. В былые времена такого рода втулки были господствующими в индустрии велопроизводства.

С помощью такого, не самого простого механизма, можно установить на велосипеде от 2 до 14 скоростей. Наиболее популярны варианты на 3 и 7 скоростей. Этого более чем достаточно для комфортного передвижения по городу. При этом отсутствует громоздкая система в виде набора звезд на каретке стального коня и на задней втулке. Также отпадает необходимость в использовании машинок переключения передач. Что крайне положительно влияет на взаимодействие с с великом, упрощая систему управления трансмиссией и ухода за внешним видом велотранспорта.

Само название «планетарная» объясняется тем, что в непростой системе шестеренок, заключенных в стальной цилиндрический корпус, существует центральная шестерня, по аналогии с солнцем. А вокруг нее вращаются все остальные «планеты», а в данном случае шестеренки. В этом и заключается основной принцип управления скоростями.

Устройство и принцип работы

Планетарная втулка напоминает коробку передач автомобиля и по сложности конструкции также ушла от нее недалеко. «Планетарка» состоит из несколько элементов:

• самая большая шестерня эпицикл, она находится с обеих сторон механизма и занимает крайнее торцевое место;
• в центре располагается солнечная шестерня, от которой зависит регулировка скорости;
• планетарные шестерни или сателлиты, соприкасающиеся непосредственно с солнечной шестеренкой;
• наконец водило, внешне похожее на равносторонний крест, закрепляет сателлиты, не позволяя им расползтись в разные стороны.

В отличие от сателлитов солнечная шестеренка жестко крепится на заднем колесе велосипеда, на его оси. Это позволяет регулировать движение сателлитов в нужном направлении. Что, в конечном итоге, устанавливает нужную скорость велобайка.

Работает эта система планетарных шестеренок и стального водила таким образом:

• вокруг солнечной шестеренки, которая жестко закреплена на оси, свободно вращаются от трех до четырех сателлитов, удерживаемые в нужном положении водилом;
• эти сателлиты одновременно цепляются за внутренние зубчики эпицикла, который приводится в движении при вращении педалей, сила этого вращения передается на эти зубцы.

Получается, что во втулке при трех оборотах вращения всей планетарной системы, эпицикл вращается четыре раза, что и влияет на установление той или иной скорости велосипеда. Проще всего рассмотреть принцип действия всего механизма на примере трех скоростей:

• при первой скорости вращается планетарный механизм три раза, а главная звездочка четыре раза. Это дает понижение скорости на 25%;
• при второй скорости усилия звездочки передаются прямо на эпицикл, а тот, в свою очередь, вращает втулку, поэтому те мощности, которые возникают при вращении шестеренок внутри втулки остаются напрасными;
• третья передача действует в том случае, когда все усилия со звездочки передаются на эпицикл, а тот приводит в движение всю планетарную систему, получается, что звездочка поворачивается три раза, а колесо четыре и скорость велосипеда увеличивается на 33%.

Так как «планетарки» могут иметь до 14 скоростей, это значит, что система шестеренок, а также зубчатых передач усложняется, но принцип действия остается тот же что и при регулировке скорости на первом или третьем уровне.

Смена передач осуществляется с помощью ручки на руле (шифтера). Ручка похожа на мотоциклетную — вращается вокруг оси руля, только вместо свободного плавного хода, осуществляет пошаговое переключение с характерными щелчками.

Как и классическая трансмиссия, хоть и менее привередливая и хрупкая, но тоже имеет некоторые нюансы во время смены передачи. И для многолетней качественной работоспособности стоит придерживаться нескольких правил:

• не вращать педали вовремя переключения передач, через мгновение после переключения можно продолжать педалирование;
• не «насиловать» систему при подъеме в горку и переключать на пониженную скорость заранее.

Достоинства и недостатки

Человек, создав такой простой транспорт как велосипед, всю его историю существования и эксплуатации стремился его совершенствовать. Поэтому появлялись все новые и новые устройства и механизмы, которые делали из велика совершенную машину. Но у каждой системы велосипеда есть свои достоинства и недостатки.

Достоинства

Все это касается и того механизма, о котором мы здесь говорим. Прежде всего, надо сказать о положительных моментах:

1. легкое переключение скоростей — возможен моментальный переход от крайней до крайне скорости. Что очень удобно для новичков;
2. совершенно не опасно падение велосипеда на правый бок, так как отсутствуют чувствительные к ударам элементы в виде петуха и переключателя передач;
3. идеально использование такой трансмиссии в зимнее время. Так как ни налипание снега, ни наледь, ни какие другие неудобства зимнего времени не повлияют на качество работы трансмиссии;
4. возможность установки защитка для цепи. Что будет надежно оберегать брюки от пачканья о цепь и от зажевывания брючин цепью;
5. возможность использования ножного тормоза;
6. надежность и долговечность. Планетарная система герметична и «купается» в масле, а значит защищена от воздействий внешней среды и от масляного голодания. Что делает ее крайне долговечной и надежной;
7. Не требует какого-то особенного обслуживания. Более того, так как она герметична, не требует вообще никакого обслуживания. Что несомненно упрощает жизнь наездника;
8. Простота внешней составляющей трансмиссии. Используется односкоростная цепь, и по одной звезде. на каретке велосипеда и на самой втулке. Что сильно упрощает как внешний вид, так и уход за чистотой велосипеда.

Недостатки

Но при всех многочисленных положительных моментах есть и ряд отрицательных, которые не позволяют назвать велик с таким типом втулки идеальным:

1. Низкое КПД. Так как много соприкасающихся поверхностей, а значит и усилий от велосипедиста требуется больше. Что делает ее не пригодной для езды по пересеченной местности и тем более в соревновательных дисциплинах;
2. Невозможность использования эксцентриковых зажимов при установке втулки;
3. Практически нулевая ремонтопригодность. Так как система герметична и рассчитана изначально на долговечность использования, то и разборке с починкой как таковой не поддается.
4. Вес. Из-за конструктивных особенностей вес данного агрегата многим больше привычной системы передач.
5. Высокая стоимость. Высокая стоимость в сравнении с обычной втулкой. Но если учесть, что она заменяет собой и машинку передач и набор звезд, то цена вполне оправдана.

Считается что планетарная система тяжелее всех обычных других. Но здесь так же нужно учитывать что планетарка несет на борту замену ряда других устройств, присутствующих в классической системе — тросики, звезды, ручки передач, специальные устройства переброски цепи, машинки переключения скоростей. Всего этого нет на раме с планетарной втулкой. А учитывая, что она применяется в основном в городских велосипедах, увеличение веса не играет существенной роли.

Производители планетарных втулок

В данной сфере не так много производителей, как в большинстве велокомпонентов. Изготовлением занимаются такие бренды:

• Shimano;
• Rohloff;
• Sturmey-Archer;
• SRAM.

Наиболее сложные и высокоскоростные механизмы делает бренд Rohloff. У нас же наиболее популярны системы от Shimano. Они обычно имеют от трех до восьми скоростей.

Итоги

Планетарная втулка крайне удобное приспособление в многоскоростных велосипедах городского типа. Количества скоростей хватает для передвижения не по пересеченной местности. Аккуратный внешний вид велостранспорта, а также простота в поддержании его чистоты. Планетарка зарекомендовала себя как надежная и долговечная система, не требующая за собой ухода, простая и удобная в использовании, особенно для новичков в велопокатушках. Но, в силу своих конструктивных особенностей, не пригодна для спортивных и экстремальных дисциплин.

Понравилось? Поделитесь с друзьями и оцените запись:

(Пока оценок нет)

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.