Идея заново изобрести велосипед, создав модель без классического цепного привода, не покидала инженеров с конца XIX века. Большинству проектов не суждено было продвинуться дальше прототипов, но ряд конструкторских идей сумел заслужить право на жизнь, выйдя на массовое производство. Сегодня на рынке существует несколько классов бесцепных велосипедов, способных полноценно конкурировать с традиционными моделями.
Велосипеды с вальной передачей
Изобретение вальной передачи – первая успешная попытка заменить цепной привод. К идее передавать крутящий момент через прямой вал с двумя зубчатыми передачами инженеры пришли еще в конце XIX века. Но это были односкоростные велосипеды, которые не смогли конкурировать с классическими цепными моделями.
Многоскоростные велосипеды с прямым валом начали создавать уже в наше время. Сегодня на рынке доступен пусть и ограниченный, но стабильный сегмент велосипедов с таким приводом, имеющий своих почитателей. Данные модели присутствуют в линейках таких крупных велобрендов как Sturmey-Archer, Shimano, SRAM.
Объективно о преимуществах
В чем прямой вал объективно выигрывает у цепи, и за что почитатели таких байков готовы выкладывать немалые суммы?
Велосипед с прямым валом – более практичен и безопасен в эксплуатации. Здесь нет открытых механизмов и можно не переживать, что одежда попадет в цепной механизм или будет запачкана в масле. Это удобно в первую очередь для людей, использующих велосипед в качестве ситибайка: для езды на работу, прогулок в городе и пр.
Высокая надежность и безотказность системы – также немаловажные преимущества моделей с вальной передачей. Компонентов трансмиссии здесь существенно меньше, и все они скрыты внутри корпуса. Таким образом, детали не подвержены воздействию воды, грязи и пыли; их не нужно чистить, смазывать и периодически подстраивать систему переключения скоростей как в обычных велосипедах. С такими велосипедами исключается вероятность срыва цепи со звездочек, и отпадает необходимость в ее замене по мере износа.
Использование прямого вала с коническими шестернями позволяет уменьшить коэффициент трения на механизмах, это отражается на высоком КПД и, как следствие, надлежащей эффективности педалирования. Отсутствие передней звезды обеспечивает увеличенный просвет между рамой и дорогой, что сказывается на улучшенной проходимости велосипеда, особенно в условиях города, где много бордюров.
О достоинствах планетарных втулок
Велосипеды с прямым валом имею систему планетарного переключения скоростей. При таком конструкторском решении все звездочки и другие компоненты трансмиссии находятся внутри задней втулки. Планетарные втулки обеспечивают широкий ряд практических преимуществ, о которых уместно поговорить отдельно.
Такие системы переключения надежны, долговечны и нетребовательны к обслуживанию благодаря своей закрытой конструкции, защищающей механизмы от грязи, воды и пыли. Велосипеды с планетарными втулками особенно удобны для городского движения, т.к. переключать скорости можно на месте, что актуально при постоянных остановках на светофорах и в пробках. Втулка с планетарным механизмом обеспечивает четкое и мягкое переключение передач, эффективный старт с места и плавный разгон.
Недостатки велосипедов с вальной передачей
Прежде всего – это их цена. Она объясняется высокой себестоимостью моделей и отсутствием массового производства. Но велосипед с вальной передачей – это хоть и дорогая, но, бесспорно, выгодная инвестиция, которая позволит в дальнейшем очень долго использовать байк без лишней головной боли связанной с техническим обслуживанием.
Велосипеды с прямым приводом критикуют за более жесткий ход, чем у цепных моделей. Подобное мнение не лишено оснований, но этот недостаток не ощущается при езде на хорошей и ровной дороге. Бесцепные велосипеды надежны и долговечны, но, как и любая другая техника, они не застрахованы от возможных поломок. Ремонт в этом случае будет на порядок сложнее и дороже или же окажется невозможен.
Велосипеды с ременным приводом
Модели с ременной передачей являются наиболее состоятельной альтернативой велосипедам с цепью. Сегодня такие байки присутствуют в ассортименте каждого крупного велобренда. Их спрос неуклонно растет последние 10 лет, с того момента как Gates Corporation – американская компания по производству передаточных ремней – представила свой революционный концепт Carbon Drive System, позволивший по-новому взглянуть на возможности ременной трансмиссии.
В конструктивном плане такая трансмиссия выглядит без лишних сложностей. Вместо цепи используют гибкий ремень с зубьями на внутренней поверхности. Передняя и задняя звездочка заменена двумя шкивами с отверстиями, через которые выдавливается грязь, налипающая на ленту. Ремень всегда остается в одной плоскости, и не перекидывается при смене передач. Переключение скоростей производится при помощи планетарной втулки, о которой мы уже успели рассказать выше.
Насколько надежная ременная трансмиссия?
Это первый вопрос, которым задаются, когда речь заходит о ременных передачах. Опасения что ремень порвется, будет прокручиваться при силовом педалировании и со временем растянется – невольно возникают у большинства людей, первый раз сталкивающихся с подобной технологией.
В качестве аргумента свидетельствующего о незаурядной надежности синхронных ремней Gates, чью технологию сегодня в той или иной степени копируют все производители, достаточно упомянуть тот факт, что их успешно используют для мотоциклов, лент транспортеров, двигателей гоночных авто и другой техники, где механические нагрузки несопоставимо выше, чем в велоприводе.
Приводные ремни изготавливают из гибкого полимера на тканевом армирующем каркасе. Лента имеет слоеную структуру с прослойками из углеродных волокон (карбона), благодаря которым она не растягивается и демонстрирует феноменальную приспособленность к большим динамическим нагрузкам. Поверхность зубцов покрыта синтетическими полиамидами для защиты от преждевременного износа.
Объективно о преимуществах ременной трансмиссии
В сравнении с обычной цепью ременная передача обладает довольно внушительным перечнем достоинств. Она создает меньше шума – работает тихо, без скрежета и лязганий металла, а нижнее перо не пачкается и не повреждается железной цепью. Ремень ощутимо легче – это значимый аргумент, прежде всего, для приверженцев скоростного катания, которые не пренебрегают малейшей возможностью облегчить свой велосипед.
Обслуживание ременной трансмиссии сводится только к периодическому ополаскиванию водой, и в отличие от цепи ее не нужно смазывать. Сам ремень не подвержен коррозии и максимально практичен в повседневном использовании – не пачкает, не зажевывает и не рвет одежду.
При всей своей технологичности ремень все же подвержен износу прежде всего из-за стирания зубцов на внутренней поверхности ленты. Но опыт использования таких велосипедов показывает, что эксплуатационный ресурс ленты выше; в среднем она служит в два раза дольше, чем цепь. КПД ленточной трансмиссии при этом не уступает цепному приводу. В дополнение к перечисленным достоинствам, велосипедисту доступны все преимущества планетарной втулки – ее эксплуатационная неприхотливость, возможность переключения передач с места, отзывчивое и точное управление скоростями.
Недостатки ременной передачи
Велосипедный ремень является неразъемным. Поэтому конструкция велорамы должна предусматривать возможность разъединения пера для продевания ремня во время его установки. Наличие разъемного узла на раме, причем в месте, испытывающем большие нагрузки, по мнению некоторых скептиков, является существенным недостатком, негативно сказывающимся как на надежности самой рамы, так и на качестве наката. Сам же ремень поменять намного проще, чем цепь, поскольку нет необходимости в его расклепывании и пачкании рук в масле.
Для эффективной работы трансмиссии нужен ремень строго определенной длины. В отличие от цепи укоротить и самостоятельно подогнать его под свой велосипед не получится. Чтобы гарантированно избежать проблем с размером ремня и получать удовольствие от эффективной работы трансмиссии, его следует заказывать у производителя велосипеда. Очевидно, что владельцы такой техники становятся заложником проблем с запчастями.
В сравнении с цепью лента работает при гораздо большем натяжении. Это нужно для того, чтобы она не проскальзывала на шкивах и обеспечивала надлежащую передаточную способность. Высокое натяжение может увеличивать нагрузки на подшипники, снижая таким образом срок их службы.
Как продлить жизнь велосипедного ремня?
Ремень намного практичней обычной цепи. Его не нужно смазывать, оберегать от коррозии и он намного легче очищается от загрязнений. Но бесцепной привод в большей степени уязвим перед неправильной эксплуатацией, поэтому важно помнить о некоторых моментах, которые продлят жизнь ременной трансмиссии.
Ремень должен лежать в прямой плоскости, т.е. передний и задний шкивы должны быть хорошо выровнены и находиться строго напротив друг друга. Перекос ленты значительно ускоряет износ зубьев на ее внутренней поверхности и приводит к ухудшению работы трансмиссии, несмотря на то, что сам ремень продолжает передавать крутящий момент на колесо.
Распространенная причина преждевременного выхода ремня из строя – его загрязнение смазкой. Особенно уязвимыми являются торцы: попадание масла на эти места может вызвать расслоение ленты и ее преждевременный разрыв.
Вопреки заверениям скептиков, современные ремни не разрушаются от температурных перепадов и не меняют своих механических характеристик как при критически высоких, так и критически низких температурах. Но они уязвимы перед нежелательными механическими воздействиями – такие ремни нельзя сминать, завязывать в узел, натягивать на звезды-шкивы с помощью металлических инструментов.
Перспективные концепты бесцепных велосипедов
Среди наиболее значимых разработок последнего времени особым образом выделяется бесцепная трансмиссия велосипеда Driven, который в 2018 году представили инженеры датской компании CeramicSpeed.
На первый взгляд их концепт похож на велосипед с обычной вальной передачей. Но при более внимательном рассмотрении можно увидеть ряд принципиально новых конструкторских решений, которые позволяют на целых 49% снизить коэффициент трения в сравнении с обычной цепной трансмиссией.
Вместо цепи в этом велосипеде используют регулируемый вал – переключение скоростей происходит за счет изменения его длины. Классические зубчатые передачи на концах вала заменены на оригинальные подшипниковые механизмы. Они передают крутящий момент с минимальным трением и высокой энергоэффективностью.
В велосипеде имеется 13 передач, но потенциально их может быть намного больше благодаря узкой конструкции зубчатой кассеты. За счет ограниченного набора компонентов и отсутствия широкой задней кассеты трансмиссия имеет минимальный вес и в меньшей степени подвержена загрязнениям.
Из всех существующих концептов – это наиболее перспективная технология, которая с большой долей вероятности выйдет на массовый рынок.
