Велосипед: устройство, эксплуатация, ремонт. На главную страницу

 


Глава I. Основные сведения и особенности конструкции велосипеда.
Привод. Часть 4

Многоступенчатые передачи велосипеда. Они необходимы, так как в разных дорожных условиях велосипед испытывает различное сопротивление движению. Поэтому на дорожном велосипеда, например, передача которого имеет постоянное передаточное отношение, можно попасть в такое положение, когда передвижение становится вообще невозможным — слишком велико усилие, требующееся для движения. Большие напряжения, возникающие при перегрузках в механизмах передачи, приводят к повышенному износу ее и случайным поломкам.

При благоприятных условиях движения усилия на педалях могут быть весьма малыми, но для достижения максимально возможной скорости велосипедисту приходится слишком быстро вращать педали. В зависимости от степени тренированности и возраста велосипедиста оптимальная частота вращения педалей составляет 60...90 в минуту. При наличии многоступенчатой передачи могут быть наиболее рационально использованы силы велосипедиста.

В трудных дорожных и погодных условиях (подъем, встречный ветер) велосипедист пользуется низшей передачей, в благоприятных для движения условиях — высшей. В настоящее время на велосипедах в основном применяются многоступенчатые передачи двух принципиально различных конструкций: зубчатые механизмы планетарного типа, встроенные во втулку заднего колеса (многоскоростные втулки), и многоступенчатые цепные передачи с переключателями, перебрасывающими во время движения цепь с одной звездочки на другую, расположенную на той же оси.

Здесь не рассматриваются велосипедные многоступенчатые зубчатые механизмы, расположенные в кареточном узле рамы, по схеме и принципу работы напоминающие автомобильные коробки передач, так как они встречаются на велосипедах чрезвычайно редко. Многоскоростные втулки заднего колеса содержат встроенную систему зубчатых планетарных рядов, при помощи которых можно получить различные передаточные отношения угловых скоростей ведомой звездочки и колеса велосипеда.

Число передач такой втулки чаще всего три, но встречаются и пятиступенчатые втулки. Для переключения передач служит рычажок, расположенный на руле, или поворотная ручка руля. Гибкий тросик привода проходит сквозь полую ось втулки. Существуют втулки с ножным переключением передач обратным движением педалей, а также полностью автоматизированные, переключение в которых осуществляется под действием центробежных сил в зависимости от частоты вращения.

Все втулки имеют механизм свободного хода, а многие модели оснащены тормозом, работающим от педалей, как в обычной тормозной втулке. Механизмы втулок очень компактны: диаметр корпуса трехскоростной втулки (рис. 37), например, лишь на несколько миллиметров больше диаметра обычной тормозной втулки типа «Торпедо». Внутренние части втулок хорошо защищены от повреждений и попадания влаги. Какого-либо специального ухода, кроме своевременного смазывания, втулки не требуют.

Производство велосипедных втулок с планетарными передачами технологически сложно, — требуется применять высококачественные материалы и зуборезные станки повышенной точности, которые обычно не используются при производстве велосипедов. Стоимость таких втулок высока. Несмотря на многие, несомненно, положительные качества, втулки имеют ряд недостатков: ограниченный диапазон изменения передаточного отношения, сравнительно большая масса, относительно небольшая долговечность.

Сложность устройства не позволяет ремонтировать втулки вне специализированных мастерских. При работе зубчатой передачи неизбежно возникают дополнительные потери, различные на разных передачах. Именно поэтому втулки с планетарными передачами никогда не устанавливают на спортивно-шоссейных велосипедах, где особое значение имеет легкость хода.

Втулки со встроенными передачами рационально использовать для туристских велосипедов, когда они эксплуатируются в неблагоприятных дорожных условиях, и совершенно необходимо в зависимости от физических возможностей велосипедиста и состояния дороги поддерживать рациональный режим передвижения. В этом случае механизмы переключения передач надежны в длительных поездках и продолжительное время могут работать без обслуживания.

Широко распространены на спортивно-шоссейных и спортивно-туристских велосипедах многоступенчатые цепные передачи, переключение которых происходит при перемещении цепи с одной звездочки на другую, имеющую иное число зубьев. Звездочки в этом случае размещают рядом на одной оси, составляя блок из трех, четырех или пяти ведомых звездочек, расположенный на задней бестормозной втулке с трещоткой. Перемещение цепи со звездочки на звездочку осуществляется с помощью особого механизма — переключателя, расположенного рядом с блоком звездочек.

На спортивно-шоссейных велосипедах, где необходимо иметь не менее десяти передач, приходится устанавливать на каретке также блок из двух ведущих звездочек с переключателем, прикрепленным к подседельной трубе рамы. Все вместе это устройство представляет собой цепной механизм переключения передач. Механизм отличается сравнительной простотой устройства и малой массой, так как многие его детали могут быть изготовлены из алюминиевых сплавов.

Переключатели обеспечивают достаточно надежное переключение передач на все ступени. Обладая целым рядом достоинств, эти механизмы переключения передач имеют и недостатки. Перемещение цепи переключателем осуществляется безотказно лишь в том случае, если разность между числами зубьев соседних звездочек невелика. Следовательно, для достижения желаемого диапазона изменения передаточного числа имеется только один путь — увеличение числа звездочек, т. е. увеличение числа ступеней. Установка более пяти или шести звездочек недопустима, так как при этом увеличивается ширина блока звездочек и он не может обслуживаться одним переключателем.

В этом случае цепь должна иметь повышенную боковую податливость при изгибе. Именно это обстоятельство и вызвало необходимость применения блока из двух (иногда трех) ведущих звездочек на каретке и переднего переключателя передач. Увеличение числа промежуточных ступеней передач не всегда целесообразно, особенно для спортивно-туристских велосипедов, где в большинстве случаев бывает вполне достаточно трех ступеней, но с большим диапазоном их изменения.

Кроме того, четкую фиксацию передачи при пользовании задним переключателем можно получить только на крайних звездочках, например на первой и пятой. На второй, третьей и четвертой ступенях (при пятиступенчатой трещотке) ручка механизма управления (монетки) не имеет фиксированного положения, и правильность определения выбранной ступени передачи зависит от навыка велосипедиста.

Серьезным недостатком конструкции является незащищенность механизмов переключателей от загрязнений в неблагоприятных дорожных условиях и легкая повреждаемость при падениях и случайных ударах. Это обстоятельство вынуждает велосипедиста постоянно следить за состоянием переключателей и систематически их регулировать.

Принцип работы переключателя передач следующий. Для перемещения звездочки цепь принудительно выводится переключателем из плоскости первой звездочки и вводится в плоскость соседней. В конце этого передвижения цепи в поперечном направлении зуб соседней звездочки попадает в звено цепи между ее роликами. Какой-то промежуток времени цепь может находиться в зацеплении сразу с двумя звездочками трещотки. При повороте педалей цепь сходит с зуба предыдущей звездочки и оказывается сцепленной с новой звездочкой.

Происходит переключение на другую передачу. Процесс этот возможен как при переходе цепи с большей на меньшую звездочку, так и с меньшей на большую. Необходимо только, чтобы процесс перемещения цепи происходил при свободном ходе велосипеда и холостом вращении педалей (без нагрузки). В противном случае возможны отказы в переключении и даже поломки механизмов переключателя. Поскольку для работы на звездочках разного диаметра требуется и разная длина цепи, механизм переключения снабжен устройством, компенсирующим изменение длины цепи на различных передачах и обеспечивающим практически одинаковое натяжение ведомой ветви цепи.

В настоящее время наиболее распространены задние переключатели параллелограммного типа (рис. 38). Они надежны в работе, обеспечивают четкое переключение и натяжение цепи на всех ступенях. Немаловажно и то, что при случайном обрыве троса переключатель под действием пружины отводит цепь от колеса на меньшую звездочку, что исключает попадание беговых роликов переключателя в спицы и поломку их.

Параллелограммный механизм переключателя состоит из кронштейна 13, нижнего корпуса 16 и двух шарнирно связанных с ними щек — правой 15 и левой 12. Эти детали в сборе образуют шарнирный параллелограмм, поэтому нижний корпус может перемещаться параллельно самому себе вправо и влево относительно кронштейна, который прикреплен специальным винтом 6 к правому наконечнику цепной вилки. Между кронштейном и корпусом натянута пружина 14, установленная таким образом, чтобы под ее воздействием нижний корпус стремился отодвинуться вправо.

Фиксация крайних положений нижнего корпуса осуществляется двумя винтами-ограничителями 2 для крайних положений цепи: передний — на самой большой звездочке, задний — на самой малой звездочке. Правая щека 15 параллелограмма имеет специальный прилив с резьбовым отверстием, в которое ввинчивается винт 3 для закрепления конца троса 5. Оболочка гибкого троса закрепляется в упоре 4, находящемся на другой, левой щеке 12. Изменение расстояния между концом оболочки троса и концом самого троса вызывает перемещение нижнего корпуса относительно кронштейна, а значит, и рамы велосипеда.

Натяжение цепи и компенсация изменения ее длины при перемещении ее со звездочки одной ступени на звездочку другой происходит в результате поворота специальной каретки, состоящей из двух пластин — правой 18 и левой 10, двух беговых роликов 11 и двух винтов 17, служащих осями роликов. Цепь огибает верхний ролик спереди по ходу велосипеда, а нижний — сзади. Ролики могут быть стальными или из специальной антифрикционной пластмассы. Периферийная часть ролика гладкая или имеет неглубокие впадины для размещения роликов звеньев цепи. В качестве оси вращения каретка имеет специальный винт 20, ввернутый резьбовым концом в правую пластину 18.

Целиком винт 20 размещается в нижнем корпусе переключателя и может там вращаться вместе с пластиной 18. На винт надета цилиндрическая пружина 19, отогнутые концы которой входят в отверстия на правой пластине 18 и в отверстие стенки нижнего корпуса. Пружина работает на закручивание, как шпилечная, и стремится повернуть каретку с беговыми роликами по часовой стрелке, если смотреть на велосипед с правой стороны. Для регулирования степени натяжения цепи в пластине 18 имеется шесть отверстий, расположенных по окружности, в любое из которых можно ввести отогнутый конец пружины 19.

Управление переключателем осуществляется специальным устройством — монеткой 7, расположенной, как правило, на нижней трубе рамы или иногда На стержне руля. На кронштейне монетки, плотно закрепленном на трубе, установлена на оси ручка 8 монетки, поворотом которой можно удлинять или укорачивать трос управления переключателем. При повороте ручки монетки снизу вверх (на себя) трос натягивается и перемещает параллелограмм переключателя влево. Таким образом происходит переброска цепи с меньших звездочек на большие.

При повороте ручки от себя натяжение троса ослабляется и переключатель под действием пружины 14 перемещается вправо, сбрасывая цепь с больших звездочек на меньшие. Фиксация цепи на выбранной звездочке осуществляется ручкой монетки, которая постоянно должна оставаться в заданном положении. Для этого степень затяжки гайки-барашка 9 с подложенной под нее упругой выпуклой шайбой предварительно подбирается так, чтобы ручка не могла самопроизвольно перемещаться под действием случайных толчков и вибрации и в то же время переключение передач на ходу не вызывало затруднений.

Для предотвращения случайного попадания деталей переключателя в спицы колеса некоторые велосипеды снабжаются защитными дисками на втулке заднего колеса, вращающимися вместе с блоком звездочек. Диски могут быть изготовлены из листового алюминия или пластмассы. Поскольку нижняя ветвь цепи натягивается роликами переключателя, а сила натяжения весьма невелика, цепь не может передавать усилий в направлении, обратном ходу велосипеда. Поэтому применение на велосипедах, имеющих переключатели передач, тормозных задних втулок с приводом от педали совершенно исключено.

На велосипедах старых моделей, которые еще могут находиться в эксплуатации, встречаются однороликовые или двухроликовые переключатели передач пальцевого типа, не имеющие параллелограммного механизма. Поперечное передвижение роликов осуществляется выдвижением специального цилиндрического пальца, телескопически перемещающегося в гильзе корпуса переключателя. Перемещение его вправо и влево происходит под действием цепочки из нескольких маленьких звеньев, служащей для изменения направления усилия, передаваемого от троса к поперечно расположенному пальцу.

Такой переключатель менее надежен в работе, так как чувствителен к повреждениям при случайных ударах. При обрыве троса его детали могут попасть в спицы колеса. Передний переключатель передач (рис. 39) устанавливается вместе с блоком ведущих звездочек среднего кареточного узла и служит для перемещения цепи с одной ведущей звездочки на другую. Передний переключатель передач воздействует на верхнюю ведущую ветвь цепи и не может применяться самостоятельно, без заднего переключателя передач, так как в его функции не входит обеспечение натяжения цепи и компенсации ее длины.

Обычно передний переключатель работает с блоком из двух звездочек, разница в числе зубьев которых довольно значительна, например 40 и 51. По конструкции переключатель также параллелограммного типа и состоит из корпуса 4, установленного на подседельной трубе рамы, с которым шарнирно связан наружный рычаг 5. На нижнем конце наружного рычага также шарнирно установлена вилка 2, охватывающая перебрасываемую цепь. Роликов переключатель не имеет, и вилка взаимодействует с боковой поверхностью цепи своими внутренними сторонами.

Трос 1, связанный с монеткой переключателя, служит для управления переключателем. Другую сторону параллелограмма образует малый рычаг 8. Вилка находится под действием пружины 9, которая постоянно отжимает ее в сторону меньшей звездочки. Переключатель имеет винты, ограничивающие перемещение вилки вправо и влево.

При повороте ручки монетки на себя трос натягивается, вилка передвигается вправо и цепь перемещается с меньшей звездочки на большую. Монетка переднего переключателя, как правило, объединяется в одном блоке с монеткой заднего переключателя и находится на нижней трубе рамы. Передний переключатель должен быть установлен на такой высоте, чтобы расстояние от вершин зубьев большой звездочки до щечки вилки было не менее 2 мм.

Предыдущая | Оглавление | Следующая
 

 

 

2010. Велосипед: устройство, эксплуатация, ремонт.