Веловтулка переключает скорости

В 2007 году в № 9 отечественного издания была опубликована статья москвича В. Алёшина об изобретённой им велосипедной втулке заднего колеса, талантливой при перемещении выбирать оптимальный крутящий момент и вовремя машинально переключать скорости в зависимости от ускорения.

Но жизнь не следует на месте, и разработчик всегда стремится улучшить собственное изделие.

Сейчас конструктор предлагает вниманию читателей усовершенствованный вариант втулки того же назначения (а основное, более несложной и надёжной — в ней в два раза меньше подробностей), но установленной сейчас на место оси переднего колеса.

Велосипеды становятся всё популярнее у нас. А за границей эти транспортные средства по количеству уже давно «теснят» машины: кроме того в мегаполисах на автодорогах неспециализированного пользования для педальных автомобилей выделяют особые дорожки.

на данный момент, производят по большей части «многоскоротные» велосипеды, как с механическими, так и с электронными тумблерами. Но у первых — низкий кпд и неудобное пользование, а вторые — дорогие.

А вот созданный механизм превращает любой велосипед в велоавтомат: для этого достаточно заменить штатную втулку переднего колеса на предложенную и сделать «переспицовку».

Выходящий из новой втулки тросик, протянутый на протяжении рамы до заднего тумблера, при трансформации скорости сам найдёт подходящий момент и включит нужную передачу без участия велосипедиста.

Втулка в сборе

Механизм автоматического переключения скоростей на оси переднего колеса (пружины отсутствуют)

Преимущество предложенной втулки над автоматикой известных компаний Shimano и Marcedes — отсутствие планетарной передачи и, как следствие — минимизация утрат на трение в трансмиссии. По данной причине предложенный велоавтомат лёгок на ходу. Компания Shimano, рекламируя собственную автоматику NEXUS AUTO-D признаётся; «да, это удобно для прогулок», но, в спорте и туризме подобная автоматика фактически неприемлема из-за больших утрат мышечной энергии.

Перейдём конкретно к нашему механизму.

При всей «раскрученности» брендовой автоматики простота предлагаемого механизма очевидна, достаточно посмотреть на чертёж. Она не испытывает недостаток в компьютерном сопровождении, в гальванических элементах питания а также по окончании долгого зимнего простоя мгновенно готова к «полёту». Цена же — на порядок ниже.

Как и в прошлой втулке, целый механизм автоматического переключения скоростей (трансформации вращающего момента заднего ведущего колеса) имеет несколько небольшой группы и деталей вращения металлических шариков, размещённых в цилиндрическом корпусе втулки со спицевыми фланцами. По габаритным и монтажным размерам созданная втулка приблизительно такая же, как и на дорожных велосипедах, а резьбовые концевики неподвижной оси по большому счету аналогичны, исходя из этого её без неприятностей возможно вмонтировать в стандартное переднее (управляемое не ведущее) колесо, кроме того не меняя спиц.

В вращающейся втулки, к её стенкам припаяна шпонка (на фотографии втулка для наглядности выполнена из прозрачного оргстекла и шпонка прикреплена к ней парой винтиков), а упорное кольцо устанавливается легко враспор. Все остальные подробности смонтированы на неподвижной оси, не считая крышек подшипников, каковые также вворачиваются во втулку с её боков.

Отмечу, что на фотографии механизма в сборе отсутствуют малая и громадная пружины 7 и 19 и эластичные связи 30.

Но на сборочном чертеже (а пружины — и на деталировочных чертежах) они имеется.

КАК ЖЕ ТРУДИТСЯ МЕХАНИЗМ?

Условно целый механизм возможно поделить на пара узлов: задающее, управляющее, регулирующее, выполняющее и переключающее, не смотря на то, что последнее находится уже за пределами втулки. Но не будем детально разбираться в этих узлах, поскольку кое-какие смежные подробности непросто отнести к какому-то одному из них. Лучше разглядим конкретно работу механизма.

С началом перемещения переднее колесо, другими словами втулка 1, через шпонку вращает звено 22. Но звено 22 вращается вольно, поскольку находится с зазором между торцами полумуфт 21 и 24. В исходном левом положении звено 22 упирается в торец кольца 8 на втулке 1, что предотвращает смыкание полу-муфты 24 со звеном 22.

Равновесие звена 22 между полумуфтами 24 и 21 обеспечивается связями 19 и пружиной 30. Звено 22, шайба 19 и пружина 18 вращаются. Связи 30 соединены с буртиком 13 и проходят через пазы втулки 20. Ролик 11 снабжает перегиб связи между втулкой 22 и звеном 13, которая вращается в среде вазелина. Свойство вазелина таково, что сила трения и натяжение связей 30 зависят от скорости перемещения велосипеда.

Выше скорость — больше смещение звена 22 в направлении полумуфты резьбовой 21. Зубья торца полумуфты резьбовой 21 и звена 22 смыкаются. С этого момента вращение втулки 1 через звено и шпонку 22 передаётся полумуфте 21, которая по резьбовому участку оси 4 смещается и ослабляет подпружиненный трос 29. Трос 29 руководит задним тумблером и при ослаблении натяжения троса 29 велосипедная цепь сбрасывается с самой громадной звёздочки кассеты на меньшую звёздочку.

Частота вращения педалей не возрастает, но велосипедист едет стремительнее. При предстоящем повышении скорости процесс повторяется подобным образом, но частота вращения педалей остаётся прошлой, которая удовлетворяет конкретного велосипедиста. В очень правом положении звено 22 упирается в торец втулки 20 и размыкает зубья полумуфты резьбовой 21 и звена 22.

Так, корпусная втулка 1 исключает замыкание механизма переключения в крайнем положении.

Втулка автоматического переключения передач велосипеда:

1 — втулка; 2 — крышка (2 шт.); 3 — гайка (2 шт.); 4 — ось; 5 — наружное кольцо; 6 — внутреннее кольцо; 7 — пружина; 8 — упорное кольцо; 9 — распорное кольцо; 10 — сухарь; 11 — ролик (3 шт.); 12 — ось ролика (3 шт.); 13 — втулка с буртиком; 14 — стопорная шайба; 15 — наружное кольцо(5 шт.); 16 — внутреннее кольцо (5 шт.); 17 — резьбовое кольцо; 18 — шайба; 19 — пружина; 20 — кольцо; 21 — правая резьбовая полумуфта; 22 — звено; 23 — левая резьбовая полумуфта; 24 — реверсивная полумуфта; 25 — неподвижная вилка; 26 — винт М2,5 (3 шт.); 27 — винт М2,5 (3 шт.); 28 — шарик O4,8 (25 шт.); 29 — трос; 30 — связующая тяга (кордовая нить O1)

Скорость перемещения велосипеда значительно уменьшается, к примеру, при подъёма автострады либо повышения вязкости грунтов.

Значительно уменьшается сила вязкого трения в вазелине, создающая момент вращения втулки 1 относительно оси 4. Пружина 19, преодолевая уменьшенную силу, смещает звено 22 до смыкания с зубьями реверсивной полумуфты 24. Реверсивная полумуфта 24 взаимодействует с резьбовой полумуфтой 23 через шарики 28. Резьбовая полумуфта 23 выполнена составной и содержит цилиндрический корпус, на цилиндрической шейке которого вращается реверсивная полумуфта 24.

Подпружиненное кольцо снабжает качение шариков 28 без скольжения по дорожке, образуемой запорным кольцом 6. Вилка 25 исключает круговое качение шариков 28. Шарики 28 вращаются без скольжения и смогут смещаться лишь на протяжении пазов довольно неподвижной вилки 25. Шарики 28 передают вращение полумуфте резьбовой 23 в противоположном направлении относительно полумуфты реверсивной 23. Полумуфта резьбовая 23 смещается по резьбе и натягивает трос 29 управления задним тумблером.

Велосипедная цепь переводится с меньшей звёздочки на соседнюю громадную звёздочку блока. К заднему колесу подводится больший момент силы, и велосипедист, не меняя упрочнения приложения на педали, преодолевает тяжёлый участок автострады. Наряду с этим же ему не нужно отвлекаться на переключение скоростей: снимать руку с руля (что особенно нежелательно, а также страшно, на поворотах), создавать манипуляции с «монеткой».

К тому же, выбор скорости на велосипеде с простым переключением передач — процесс субъективный, а с предлагаемой втулкой — объективный, производится свободный от велосипедиста.

Переключение скоростей происходит строго последовательно, с одной звёздочки на соседнюю, но весьма скоро, в зависимости от трансформации ускорения (как хорошего, так и отрицательного).

При установившемся режиме зазор между торцами 22 полумуфт и звеном 21 и 24 сохраняется.

При предстоящем уменьшении скорости велосипеда процесс повторяется подобным образом, но частота вращения педалей остаётся в комфортном для велосипедиста пределе.

Напоследок — пара рекомендаций по разработке сборки и изготовления втулки: заготовки подробностей из стали 45 (из которой и сделаны практически все подробности механизма и сама втулка) направляться подвергнуть улучшению — закалке и отпуску до 28 — 32 HRC; в ходе сборки механизма трущиеся поверхности подробностей нужно покрывать консистентной смазкой.

Мальчишки на импортных многоскоростных велосипедах просто не смогут скрыть зависти, в то время, когда моя дочь без особенных упрочнений обгоняет их на крутых подъёмах на своём стареньком «Сатурне» с втулкой-автоматом: так как ей не приходится самой переключать скорости — пиковое (большое) значение крутящего момента выбирает сам автомат, а его кпд при передаче «втулка-автомат — ступица (заднего колеса)» — более 95 процентов.

В. АЛЁШИН

Игромир

Веловтулка переключает скорости

Рандомные статьи:

Как переключать скорости на велосипеде?

Похожие статьи, которые вам понравятся: