Велосипедная передача

Rohloff Speedhub. Ступица

Задний переключатель Shimano . XT на горном велосипеде

Велосипедная коробка передач с натяжителем цепи.

Велосипедная передача — это аспект трансмиссии велосипеда , который определяет соотношение между частотой вращения педалей , скоростью, с которой велосипедист крутит педали, и скоростью вращения ведущего колеса .

На некоторых велосипедах имеется только одна передача и, следовательно, передаточное число фиксировано , но большинство современных велосипедов имеют несколько передач и, следовательно, несколько передаточных чисел. Механизм переключения позволяет выбрать подходящее передаточное число для обеспечения эффективности или комфорта в преобладающих обстоятельствах: например, может быть удобно использовать высокую передачу при спуске, среднюю передачу при езде по ровной дороге и низкую передачу при езде по ровной дороге. езда на велосипеде в гору. Различные передаточные числа и диапазоны передач подходят для разных людей и стилей езды на велосипеде.

Ноги велосипедиста оптимально производят мощность в узком диапазоне скорости вращения педалей или частоты вращения педалей. Передачу можно оптимизировать для максимально эффективного использования этого узкого диапазона. Как и в других типах трансмиссий , передаточное число тесно связано с механическими преимуществами трансмиссии велосипеда. На односкоростных и многоскоростных велосипедах, использующих переключатели передач , передаточное число зависит от соотношения количества зубьев на шатуне к числу зубьев на задней звездочке ( зубце ). Для велосипедов, оснащенных ступичными шестернями , передаточное число также зависит от внутренних планетарных шестерен внутри ступицы. Для велосипеда с приводом от вала передаточное число зависит от конических шестерен, используемых на каждом конце вала.

Чтобы велосипед мог двигаться с той же скоростью, использование более низкой передачи (большее механическое преимущество) требует, чтобы велосипедист крутил педали с большей скоростью, но с меньшим усилием. И наоборот, более высокая передача (меньшее механическое преимущество) обеспечивает более высокую скорость для заданной частоты вращения педалей, но требует от гонщика приложения большего усилия или стояния во время вращения педалей. Разные велосипедисты могут иметь разные предпочтения в отношении частоты вращения педалей, положения при езде и силы педалирования. Длительное приложение слишком большого усилия на слишком высокой передаче и слишком низкой частоте вращения педалей может увеличить вероятность повреждения колена; частота вращения педалей выше 100 об/мин становится менее эффективной после коротких всплесков, например, во время спринта.

Измерение передаточных чисел

Методы

Существует как минимум четыре разных метода. для измерения передаточных чисел: дюймы шестерни , метры развития (выката), передаточное отношение и указание количества зубьев на передней и задней звездочках соответственно. Первые три метода приводят к тому, что каждое возможное передаточное число представляется одним числом, что позволяет сравнивать передачи любых велосипедов независимо от диаметра ведущего колеса; числа, полученные разными методами, несопоставимы, но для каждого метода, чем больше число, тем выше передача. Третий метод, коэффициент усиления, также учитывает длину шатуна, которая может варьироваться от велосипеда к велосипеду. Четвертый метод использует два числа и полезен только при сравнении велосипедов с одинаковым диаметром ведущего колеса. В случае шоссейных велосипедов обычно это около 670 мм. «Стандартное» колесо 700c имеет диаметр обода 622 мм. Окончательный диаметр колеса зависит от конкретной шины, но составит примерно 622 мм плюс удвоенная ширина шины.

При измерении спереди и сзади учитываются только размеры передней и задней звездочек. Дюймы передач и метры развития также учитывают размер заднего колеса. Коэффициент усиления идет еще дальше и также учитывает длину шатуна педали.

Зубчатые дюймы и метры выработки тесно связаны: чтобы перевести из зубчатых дюймов в метры выработки, умножьте на 0,08 (точнее: 0,0798, или точно: 0,0254 · π).

Следующие методы расчета предполагают, что любая ступичная шестерня находится в режиме прямой передачи. Умножение на дополнительный коэффициент необходимо для учета любого другого выбранного передаточного числа ступицы. (во многих онлайн-калькуляторах передач эти коэффициенты встроены для различных популярных ступичных передач).

• Шестерня в дюймах = Диаметр ведущего колеса в дюймах × (количество зубьев на передней звездочке / количество зубьев на задней звездочке). Обычно округляется до ближайшего целого числа.
• Метры разработки = Окружность ведущего колеса в метрах × (количество зубьев на передней звездочке / количество зубьев на задней звездочке).
• Коэффициент усиления = ( радиус ведущего колеса / длина кривошипа педали) × (количество зубьев на передней звездочке / количество зубьев на задней звездочке). Измерьте радиус и длину в одних и тех же единицах.

Оба показателя развития и коэффициент усиления обычно округляются до одного десятичного знака.

Дюймы передач соответствуют диаметру (в дюймах) главного колеса старомодного велосипеда за пенни-фартинг с эквивалентной передачей. Метры развития соответствуют расстоянию (в метрах), пройденному велосипедом за один оборот педалей. Коэффициент усиления — это отношение расстояния, пройденного велосипедом, к расстоянию, пройденному педалью, и представляет собой чистое число, не зависящее от каких-либо единиц измерения.

• Для измерения передней/задней передачи используются два числа (например, 53/19), где первое — это количество зубьев на передней звездочке, а второе — количество зубьев на задней звездочке. Не прибегая к арифметике, не сразу становится очевидным, что 53/19 и 39/14 фактически представляют собой одно и то же передаточное число.

Примеры

В следующей таблице представлено сравнение различных методов измерения передач (конкретные цифры указаны для велосипедов с шатунами 170 мм, колесами 700C и шинами 25 мм). Также приведены скорости для нескольких каденций в оборотах в минуту. В каждом ряду относительные значения дюймов передачи, метров хода, передаточного числа и скорости более или менее верны, в то время как значения передней/задней передачи являются ближайшим приближением, которое можно получить, используя типичные размеры передней звезды и звездочки. Обратите внимание, что велосипеды, предназначенные для гонок, могут иметь самую низкую передачу около 45 дюймов передач (3,6 метра) или 35 дюймов передач (2,8 метра), если они оснащены компактной системой шатунов).

Механизм	Механизм дюймы	Метр разработка	Прирост соотношение	Передний/ задний	60 об/мин		80 об/мин		100 об/мин		120 об/мин
					миль в час	км/ч	миль в час	км/ч	миль в час	км/ч	миль в час	км/ч
Очень высокий	125	000 10.0	9.4	53/11	22.3	36	29.7	47.8	37.1	59.7	44.5	72
Высокий	100	0000 8.0	7.5	53/14	18	29	24	38.6	30	48.3	36	57.9
Середина	0 70	0000 5.6	5.2	53/19 или 39/14	12.5	20	16.6	26.7	21	33.6	25	40
Низкий	0 40	0000 3.2	3.0	34/23	0 7.2	11.6	0 9.6	15.4	11.9	19.2	14.3	23
Очень низкий	0 20	0000 1.6	1.5	32/42	0 3.5	0 5.6	0 4.7	0 7.6	0 5.9	0 9.5	0 7.1	11.4

Односкоростные велосипеды

Основная статья: Односкоростной велосипед

Односкоростной горный велосипед

Односкоростной велосипед — это тип велосипеда с одним передаточным числом. В этих велосипедах нет переключателей передач, ступиц или других методов изменения передаточного числа велосипеда. Односкоростные велосипеды для взрослых обычно имеют передаточное число от 55 до 75 дюймов, в зависимости от водителя и предполагаемого использования.

Существует много типов современных односкоростных велосипедов; Велосипеды BMX , некоторые велосипеды, предназначенные для детей младшего возраста, велосипеды круизного типа , классические пригородные велосипеды , одноколесные велосипеды , велосипеды, предназначенные для трековых гонок с фиксированной передачей , шоссейные велосипеды и горные велосипеды с фиксированной передачей .

Односкоростной велосипед с фиксированной передачей — самый простой тип велосипеда. Велосипед с фиксированной передачей не имеет механизма свободного хода , позволяющего двигаться накатом.

Общие соображения

Передача, поставляемая производителем на новый велосипед, выбрана так, чтобы пригодиться большинству людей. Некоторые велосипедисты предпочитают настраивать передачу так, чтобы она лучше соответствовала их силе, уровню физической подготовки и предполагаемому использованию. При покупке в специализированных веломагазинах замена передач перед доставкой может оказаться дешевле, чем позднее. Современные звездочки шатунов можно заменить, как и звездочки .

Хотя длинные крутые подъемы и/или тяжелые нагрузки могут указывать на необходимость понижения передачи, это может привести к очень низкой скорости. Балансировать велосипед становится сложнее на низких скоростях. Например, нижняя передача около 16 дюймов обеспечивает эффективную скорость, возможно, 3 мили/час (5 км/час) или меньше, и в этот момент идти можно быстрее (если позволяет велосипедная обувь).

Относительная передача

Что касается ног велосипедиста, то при переключении передач относительная разница между двумя передачами более важна, чем абсолютная разница между передачами. Это относительное изменение от более низкой передачи к более высокой обычно выражается в процентах и ​​не зависит от того, какая система используется для измерения передач. Езда на велосипеде кажется более комфортной, если почти все переключения передач имеют более или менее одинаковую процентную разницу. Например, переход со звездочки с 13 зубьями на звездочку с 15 зубьями (15,4%) по ощущениям очень похож на переход со звездочки с 20 зубьями на звездочку с 23 зубьями (15%), хотя последняя имеет большая абсолютная разница.

Чтобы добиться таких последовательных относительных различий, абсолютные передаточные числа должны находиться в логарифмической прогрессии; большинство имеющихся в наличии зубчатых колес делают это с небольшими абсолютными различиями между меньшими звездочками и все большими абсолютными различиями по мере того, как звездочки становятся больше. Поскольку звездочки должны иметь (относительно небольшое) целое число зубьев, невозможно добиться идеального хода; например, семь звездочек переключателя 14-16-18-21-24-28-32 имеют средний размер шага около 15%, но фактические шаги варьируются от 12,5% до 16,7%. Эпициклические шестерни, используемые в ступичных шестернях, имеют больше возможностей для изменения количества зубьев, чем звездочки переключателя передач, поэтому можно намного приблизиться к идеалу постоянных относительных различий, например, Rohloff Speedhub предлагает 14 скоростей со средней относительной разницей. 13,6% и индивидуальные вариации около 0,1%.

Велосипедисты-гонщики часто используют передачи с небольшой относительной разницей, составляющей от 7% до 10%; это позволяет точно регулировать передаточные числа в соответствии с условиями и поддерживать постоянную скорость вращения педалей. Горные велосипеды и гибридные велосипеды часто имеют передачи с умеренной относительной разницей, составляющей около 15%; это позволяет использовать гораздо больший диапазон передач при приемлемом шаге между передачами. 3-скоростные ступичные шестерни могут иметь относительную разницу от 33% до 37%; такие большие шаги требуют очень существенного изменения скорости вращения педалей и часто кажутся чрезмерными. Шаг 7% соответствует замене на 1 зуб со звездочки с 14 зубьями на звездочку с 15 зубьями, а шаг 15% соответствует замене на 2 зуба со звездочки с 13 зубьями на звездочку с 15 зубьями. .

Напротив, автомобильные двигатели обеспечивают мощность в гораздо большем диапазоне скоростей, чем ноги велосипедистов, поэтому для автомобильных коробок передач характерна относительная разница в 30% и более.

Используемые шестерни

На велосипеде только с одним механизмом переключения передач (например, только задняя ступица или только задний переключатель) количество возможных передаточных чисел такое же, как количество используемых передаточных чисел , которое также совпадает с количеством различных передаточных чисел .

На велосипеде с более чем одним механизмом переключения передач (например, передним и задним переключателем) эти три числа могут сильно различаться в зависимости от относительных ступеней переключения различных механизмов. Количество передач для такого велосипеда, оборудованного переключателем скоростей, часто указывается упрощенно, особенно в рекламе, и это может вводить в заблуждение.

Рассмотрим велосипед с переключателем скоростей, тремя звездами и звездочкой с восемью звездами:

количество возможных передаточных чисел — 24 (=3×8, именно такое число обычно указывается в рекламе);

количество используемых передаточных чисел – 22;

количество различных передаточных чисел обычно составляет от 16 до 18.

Комбинация трех звездочек и звездочки с 8 звездами не дает 24 пригодных передаточных чисел. Вместо этого он обеспечивает три перекрывающихся диапазона 7, 8 и 7 передаточных чисел. Внешние диапазоны имеют только 7 передаточных чисел, а не 8, потому что крайние комбинации (наибольшая передняя звезда - наибольшая задняя звездочка, наименьшая передняя звезда - наименьшая задняя звездочка) приводят к очень диагональному расположению цепи, что неэффективно и вызывает чрезмерный износ цепи. Из-за перекрытия обычно бывает несколько дубликатов или почти дубликатов, так что может быть только 16 или 18 различных передаточных чисел. В любом случае может оказаться невозможным использовать эти отдельные передаточные числа в строгой последовательности «низкий-высокий» из-за сложных схем переключения (например, одновременное двойное или тройное переключение на заднем переключателе и одиночное переключение на переднем переключателе). В худшем случае может быть только 10 различных передаточных чисел, если процентный шаг между передними звездами такой же, как процентный шаг между звездочками. Однако если наиболее популярное передаточное число продублировано, то можно продлить срок службы зубчатого ряда, используя различные версии этого популярного передаточного числа.

Диапазон передач

Диапазон передач указывает разницу между нижней и высшей передачей и дает некоторую оценку диапазона условий (высокая скорость или крутой подъем), с которыми могут справиться передачи; сила, опыт и уровень физической подготовки велосипедиста также имеют значение. Диапазон 300% или 3:1 означает, что при одинаковой скорости вращения педалей велосипедист может двигаться на высшей передаче в 3 раза быстрее, чем на нижней (при условии достаточной силы и т. д.). И наоборот, при одинаковом усилии на педалировании велосипедист может подняться на гораздо более крутой холм на нижней передаче, чем на высшей.

Перекрывающиеся диапазоны с переключателями передач означают, что 24- или 27-скоростные переключатели передач могут иметь только тот же общий диапазон передач, что и (намного более дорогая) 14-скоростная втулка Rohloff. Велосипеды с редуктором с внутренней ступицей обычно имеют более ограниченный диапазон передач, чем сопоставимые велосипеды с переключателем передач, и имеют меньше передаточных чисел в этом диапазоне.

Приведенные ниже приблизительные диапазоны передач являются лишь ориентировочными для типичных настроек передач и несколько различаются от велосипеда к велосипеду.

диапазон	передача инфекции	годный к употреблению шестерни	иметь в виду шаг
180%	3-скоростные ступичные шестерни	0 3	34.2%
250%	5-скоростные ступичные шестерни	0 5	25.7%
300%	7-скоростные ступичные шестерни	0 7	20.1%
307%	8-скоростные ступичные шестерни	0 8	17.4%
327%	типичная установка переключателя с 1 звездой (1 × 10, 11-36)	10	14.1%
327%	Установка переключателя передач с передней звездой 1 (1 × 11, 11-36)	11	12.6%
380%	NuVinci Бесступенчатая трансмиссия	непрерывный	никто
409%	11-скоростные ступичные шестерни	11	15.1%
420%	Установка переключателя звездочек Mountain 1 (1×11, 10-42)	11	15.4%
428%	Установка переключателя скоростей Road 2 (2 × 10, 50–34 × 11–32)	13	12.9%
441%	Установка переключателя скоростей Road 3 (3 × 10, 52/39/30 × 11-28)	15	11.2%
500%	установка переключателя передач Extreme с 1 звездой (1×12, 10-50)	12	15.8%
518%	Установка переключателя звездочек Mountain 2 (2 × 10, 38–24 × 11–36)	14	13.5%
526%	14-скоростная ступица Rohloff Speedhub.	14	13.6%
630%	Установка переключателя Mountain 2×11 (24/36×10-42)	14	15.2%
636%	18-ступенчатая коробка передач с кареткой	18	11.5%
655%	Установка переключателя звездочек Mountain 3 (3 × 10, 44-33-22 × 11-36)	16	13.3%
698%	установка переключателя туристических звезд с 3 звездами (3 × 10, 48-34-20 × 11-32)	15	14.9%

При использовании переключателя передач можно достичь диапазона передач почти 700%, хотя это может привести к довольно большим шагам между передачами или неудобным переключениям передач. Однако благодаря тщательному выбору звездочек и задних звездочек, например, трех звездочек 48-34-20 и 10-скоростной кассеты 11–32, можно получить чрезвычайно широкий диапазон передач, которые при этом хорошо разнесены. Такая установка оказалась полезной на множестве велосипедов, таких как грузовые, туристические и тандемы. Еще более высокий диапазон передач можно получить, используя двухскоростную ступицу каретки в сочетании с подходящими переключателями.

Виды механизмов переключения передач

Существует два основных типа механизмов переключения передач, известных как переключатели и ступичные механизмы. Обе системы имеют преимущества и недостатки , и какая из них предпочтительнее, зависит от конкретных обстоятельств. Есть еще несколько относительно необычных типов механизмов переключения передач, которые кратко упоминаются в конце этого раздела. Механизмы переключения передач можно использовать только с цепными трансмиссиями, поэтому велосипеды с ременной или валовой передачей должны быть либо односкоростными, либо использовать ступичные передачи.

Внешний (переключатель)

Основная статья: Шестерни переключения передач

Заднее колесо велосипеда с передним и задним переключателями , а также задней шестерней.

Внешняя передача называется так потому, что все задействованные звездочки хорошо видны. Может быть до 4 звездочек. прикреплены к шатуну и педалям, и обычно от 5 до 12 звездочек, составляющих звездочку, прикрепленную к заднему колесу. Современные передние и задние переключатели обычно состоят из подвижной направляющей цепи, которая управляется дистанционно с помощью троса Боудена, прикрепленного к переключателю, установленному на нижней трубе, выносе руля или руле. Переключатель может представлять собой один рычаг, пару рычагов или поворотную рукоятку ; некоторые переключатели могут быть объединены с тормозными рычагами в один блок. Когда гонщик управляет рычагом переключения передач во время вращения педалей , изменение натяжения троса перемещает направляющую цепи из стороны в сторону, «сводя» цепь с рельсов на разные звездочки. Задний переключатель также имеет подпружиненные опорные колеса, которые компенсируют провисание цепи.

Большинство гибридных, туристических, горных и гоночных велосипедов оснащены как передним, так и задним переключателем. Есть несколько передаточных чисел, которые имеют прямой путь цепи, но в большинстве передаточных чисел цепь движется под углом. Использование двух переключателей обычно приводит к дублированию или почти дублированию передаточных чисел, так что количество различных передаточных чисел обычно составляет около двух третей от числа рекламируемых передаточных чисел. Более распространенные конфигурации имеют конкретные имена. которые обычно связаны с относительным размером шага между передней звездочкой и задней звездочкой.

Кроссоверная передача

Поворотный захват

Этот стиль обычно встречается на горных, гибридных и туристических велосипедах с тремя звездами. Относительный шаг звездочек (скажем, от 25% до 35%) обычно примерно в два раза превышает относительный шаг звездочек (скажем, 15%), например передние звезды 28-38-48 и звездочки 12-14-16-18-21-24. -28.

К преимуществам такого расположения относятся:

• Доступен широкий выбор передач, подходящих для туризма и езды по бездорожью.
• Редко возникает необходимость одновременно менять передний и задний переключатель, поэтому он, как правило, больше подходит для обычных или неопытных велосипедистов.

Одним из недостатков является то, что перекрывающиеся диапазоны передач приводят к значительному дублированию или почти дублированию передаточных чисел.

Многодиапазонная передача

Этот стиль обычно встречается на гоночных велосипедах с двумя звездами. Относительный шаг звездочек (скажем, 35%) обычно примерно в три или четыре раза превышает относительный шаг звездочек (скажем, 8% или 10%), например передние звезды 39-53 и звездочки ближнего действия 12-13-14-15. -16-17-19-21 или 12-13-15-17-19-21-23-25. Такое расположение обеспечивает гораздо больше возможностей для регулировки передаточного числа для поддержания постоянной скорости вращения педалей , но любая смена передней звезды должна сопровождаться одновременной заменой 3 или 4 звездочек на звездочке, если целью является переключение на следующую, более высокую или низкую. передаточное число.

Альпийская передача

Этот термин не имеет общепринятого значения. Первоначально это относилось к передаче, в которой была одна особенно низкая передача (для восхождения на альпийские перевалы); на этой пониженной передаче часто наблюдался скачок на следующую низшую передачу, превышающий средний. В 1960-х годах этот термин использовался продавцами для обозначения нынешних 10-скоростных велосипедов (2 звезды, 5-звездочка), без какого-либо учета его первоначального значения. Ближайший текущий эквивалент к первоначальному значению можно найти в зубчатых колесах Shimano Megarange, где большинство звездочек имеют относительную разницу примерно в 15%, за исключением самой большой звездочки, у которой разница примерно в 30%; это обеспечивает гораздо более низкую передачу, чем обычно, за счет большого скачка передачи.

Полушаговая передача

Есть две передние звезды, относительная разница которых (скажем, 10%) составляет примерно половину относительного шага звездочки (скажем, 20%). Это использовалось в середине 20-го века, когда передние переключатели могли выдерживать только небольшой шаг между передними звездами и когда задние звездочки имели только небольшое количество звездочек, например передние звезды 44-48 и звездочки 14-17-20-24-28. В результате получается два переплетающихся диапазона передач без дублирования. Однако для последовательного переключения передаточных чисел требуется одновременное переключение передней и задней передач при каждом следующем переключении передач.

Шатуны Half-Step Plus Granny с звездами на 28, 45 и 50 зубьев на туристическом велосипеде Trek 620.

Полушаг плюс бабушкина передача

Есть три звезды с разницей в полшага между двумя большими и разницей в несколько диапазонов между двумя меньшими, например звезды 24-42-46 и звездочка 12-14-16-18-21-24-28-32-36. Эта общая схема подходит для путешествий, при этом большинство переключений передач производится с помощью заднего переключателя, а иногда и для точной настройки с помощью двух больших передних звезд. Маленькая передняя звезда (бабушкина шестерня) — это спасение при движении по крутым склонам, но для ее эффективного использования требуется некоторая предусмотрительность.

Внутренний (концентратор)

Основная статья: Ступица

Внутренняя передача называется так потому, что все задействованные шестерни спрятаны внутри ступицы колеса. Шестерни ступицы работают с использованием внутренней планетарной или планетарной передачи, которая изменяет скорость корпуса ступицы и колеса относительно скорости ведущей звездочки. У них есть только одна передняя звезда и одна задняя звездочка, почти всегда с прямой цепью между ними. Доступны ступичные шестерни с числом скоростей от 2 до 14; вес и цена имеют тенденцию увеличиваться с увеличением количества передач. Все заявленные скорости доступны в виде различных передаточных чисел, управляемых одним переключателем (за исключением некоторых ранних 5-ступенчатых моделей, в которых использовались два переключателя). Ступичная передача часто используется в велосипедах, предназначенных для езды по городу и на работу.

Внутренний (нижний кронштейн)

Основная статья: велосипед с коробкой передач

Современные системы имеют шестерни, встроенные в шатуны или каретку . Патенты на такие системы появились еще в 1890 году. Schlumpf Mountain Drive и Speed ​​Drive доступны с 2001 года. Некоторые системы предлагают прямой привод плюс один из трех вариантов (уменьшение 1:2,5, увеличение 1,65:1 и увеличение 2,5:1). Переключение передач осуществляется нажатием ногой кнопки, выступающей с каждой стороны оси каретки . В результате получается велосипед с двумя звездами с огромной разницей в размерах. Компания Pinion GmbH представила в 2010 году 18-ступенчатую модель коробки передач с равномерным диапазоном передач 636%. Эта коробка передач приводится в действие традиционным поворотным переключателем, а для переключения передач используются два троса. Система Pinion хорошо подходит для горных велосипедов из-за ее широкого диапазона и низкого центра тяжести, подходящей для велосипедов с полной подвеской, но она все же несколько тяжелее, чем трансмиссия с переключателем скоростей.

Комбинация переключателя передач SRAM Dual Drive и ступицы

Внутреннее и внешнее комбинированное

Иногда можно комбинировать ступицу с шестернями переключателя. Существует несколько коммерческих возможностей:

• Одним из стандартных вариантов складного велосипеда Brompton является использование трехскоростной ступицы (разница между передаточными числами примерно 30%) в сочетании с двухскоростным переключателем передач (разница примерно 15%), чтобы получить 6 различных передаточных чисел; это пример полушаговой передачи. Некоторые поставщики Brompton также предлагают двухскоростную звездочку Mountain Drive, что обеспечивает 12 различных передаточных чисел с диапазоном, превышающим 5:1; в данном случае переключение с 6-й на 7-ю передачу предполагает одновременное переключение всех трех комплектов передач.
• В системе SRAM DualDrive используется стандартная 8- или 9-скоростная шестерня, установленная на трехскоростной ступице с внутренним редуктором, что обеспечивает диапазон передач, аналогичный велосипеду с шестерней и тройными звездочками.
• Менее распространенным является использование двойной или тройной передней звезды в сочетании со ступицей с внутренним зацеплением, что расширяет диапазон передач без необходимости установки на ступицу нескольких звездочек. Однако для этого требуется какой-то натяжитель цепи, что сводит на нет некоторые преимущества ступичных шестерен.
• В отличие от односкоростного велосипеда, ступичные шестерни могут комбинироваться как с передними, так и с задними переключателями, обеспечивая очень широкий диапазон трансмиссии за счет веса и сложности эксплуатации - всего имеется три набора шестерен. Этот подход может подойти для лежачих велосипедов , где можно использовать очень низкие передачи без проблем с балансом, а аэродинамическое положение позволяет переключаться на более высокие передачи, чем обычно.

Другие

Существовали и до сих пор существуют совершенно разные методы выбора другого передаточного числа:

• Ретро-прямая трансмиссия, использовавшаяся на некоторых велосипедах начала 20-го века, была возрождена любителями велосипедов. У них есть два возможных передаточных числа, но нет рычага переключения передач; оператор просто крутит педали вперед для одной передачи и назад для другой. Путь цепочки довольно сложен, поскольку он фактически должен выполнять восьмерку, а также следовать обычному пути цепочки.
• Втулки-триггеры имеют двустороннее заднее колесо со звездочками (разного размера) с каждой стороны. Чтобы переключить передачу: остановитесь, снимите заднее колесо, переверните его, замените колесо, отрегулируйте натяжение цепи, возобновите езду. Современные двусторонние колеса обычно имеют фиксированную звездочку с одной стороны и звездочку свободного хода с другой.

До 1937 года это был единственный разрешенный способ переключения передач на Тур де Франс. Участники могли иметь по две звездочки с каждой стороны заднего колеса, но им все равно приходилось останавливаться, чтобы вручную переместить цепь с одной звездочки на другую и отрегулировать положение заднего колеса, чтобы поддерживать правильное натяжение цепи.

• Бесступенчатая трансмиссия — относительно новая разработка в велосипедах (хотя и не новая идея). В таких механизмах, как система зубчатых передач NuVinci, используются шарики, соединенные с двумя дисками за счет статического трения — изменение точки контакта меняет передаточное число.
• Автоматические трансмиссии были продемонстрированы и проданы как для переключателей, так и для ступичных механизмов, часто сопровождаемых предупреждением о необходимости отключить автоматическое переключение передач, если вы стоите на педалях. Они имели ограниченный успех на рынке.
• Перемещение точки соединения на рычаге меняет механическое преимущество системы привода аналогично изменению передаточного числа. Примеры включают American Star Bicycle и Stringbike .

Эффективность

Цифры в этом разделе относятся к эффективности трансмиссии, включая средства трансмиссии и любую систему передач. В этом контексте эффективность связана с тем, сколько мощности передается на колесо по сравнению с тем, сколько мощности передается на педали. Для хорошо обслуживаемой системы передачи эффективность обычно составляет от 86% до 99%, как подробно описано ниже.

Факторы, помимо передачи, влияющие на производительность, включают сопротивление качению и сопротивление воздуха:

• Сопротивление качению может варьироваться в 10 и более раз в зависимости от типа и размеров шин , а также давления в шинах.
• Сопротивление воздуха сильно возрастает с увеличением скорости и является наиболее значимым фактором на скоростях выше 10–12 миль (15–20 км) в час ( сила сопротивления увеличивается пропорционально квадрату скорости, поэтому мощность, необходимая для ее преодоления, увеличивается. пропорционально кубу скорости).

Человеческий фактор также может иметь значение. Ролофф утверждает что общую эффективность можно улучшить в некоторых случаях, используя немного менее эффективное передаточное число, когда это приводит к большей эффективности человека (при преобразовании еды в мощность педалей), поскольку используется более эффективная скорость вращения педалей.

Обзор

Энциклопедический обзор можно найти в главе 9 «Науки о велосипеде». который охватывает как теорию, так и экспериментальные результаты. Некоторые подробности, извлеченные из этих и других экспериментов, представлены в следующем подразделе со ссылками на оригинальные отчеты.

Было доказано, что факторы, влияющие на эффективность трансмиссии, включают тип системы передачи (цепь, вал, ремень), тип системы передачи (фиксированная, переключатель, ступица, бесступенчатая), размер используемых звездочек, величина входной мощности, скорость вращения педалей и степень ржавости цепи. Для конкретной системы передачи разные передаточные числа обычно имеют разный КПД.

В некоторых экспериментах использовался электродвигатель для привода вала, к которому прикреплены педали, в то время как в других использовались средние показатели числа реальных велосипедистов. Неясно, как постоянная мощность, передаваемая двигателем, соотносится с циклической мощностью, обеспечиваемой педалями. Ролофф утверждает что постоянная мощность двигателя должна соответствовать пиковой мощности педали, а не средней (которая составляет половину пиковой).

Существует мало независимой информации об эффективности ременных передач и систем бесступенчатой ​​передачи; даже производители/поставщики, похоже, неохотно предоставляют какие-либо цифры.

Подробности

Механизмы переключателя передач типичного продукта среднего класса (тех, которые используются серьезными любителями) достигают механического КПД от 88% до 99% при мощности 100 Вт. В механизмах переключения передач наивысшая эффективность достигается за счет звездочек большего размера. Эффективность обычно снижается при уменьшении размеров звездочек и передних звезд. Эффективность переключателя также снижается при перекрестном соединении цепей или перемещении большого кольца на большую звездочку или малого кольца на маленькую звездочку. Такое перекрёстное соединение также приводит к повышенному износу из-за бокового отклонения цепи.

Честер Кайл и Фрэнк Берто сообщили в «Human Power» 52 (лето 2001 г.). что тестирование трех систем переключения передач (от 4 до 27 передач) и восьмиступенчатых ступичных передач (от 3 до 14 передач), выполненное с входной мощностью 80 Вт, 150 Вт, 200 Вт, дало следующие результаты:

Тип трансмиссии	Средняя эффективность при 150 Вт
Переключатели	93–95%
3-скоростные зубчатые ступицы	92–95%
7- и 14-скоростные ступицы	89–91%

Тестирование эффективности систем велосипедных передач осложняется рядом факторов – в частности, все системы, как правило, работают лучше при более высоких показателях мощности. Мощность 200 Вт позволяет обычному велосипеду двигаться со скоростью 20 миль в час (32 км/ч), тогда как спортсмены могут достичь мощности 400 Вт, после чего заявленная эффективность «приближается к 98%».

При более типичной мощности 150 Вт ступичные передачи, как правило, примерно на 2% менее эффективны, чем система переключения передач, при условии, что обе системы находятся в хорошем состоянии.

См. также

• Когсет
• Сравнение ступичных шестерен
• Велоспорт
• Электронная система переключения передач
• Шестерня, дюймы
• Велосипедная терминология
• Катание на горных велосипедах
• Схема езды на велосипеде
• Звездочка
• Стерми-Арчер