Велосипед без цепи инженеры пытались изобрести еще с XIX в., но большая часть проектов так и осталась на стадии разработки. Однако некоторые смогли продвинуться дальше, выйти на массовое производство и сейчас составляют конкуренцию традиционным цепным моделям.
Принцип работы велосипедов с цепными механизмами
Цепной механизм состоит из:
- замкнутой в кольцо цепи из металла, состоящей из подвижных звеньев;
- ведущей и ведомой звезд.
Когда человек крутит педали, механическая энергия передается благодаря гибкой цепи. Она цепляется за звезды, заставляя их вращаться. При этом каждому звену цепи соответствует 1 зубец. Так с ведущей звезды импульс передается на ведомую.
Какие бывают бесцепные механизмы
Бесцепные механизмы сильно отличаются друг от друга, а также от цепных. Ни цепи, ни звезд, которые нуждаются в регулярном обслуживании, у них нет.
Выделяют следующие разновидности:
- С прямой передачей. Используется в детских велосипедах, а также в цирковых моноциклах.
- С ременной трансмиссией. Цепь заменена ременной передачей. Спрос на такие модели сильно вырос в последние десятилетия.
- С гидравлической трансмиссией. Компактная система с небольшим весом.
- С электрической трансмиссией. Набирающая популярность разновидность. Позволяет увеличить скорость движения, отдыхать во время езды.
- С карданной трансмиссией. Часто наблюдается на транспортных средствах, предназначенных для езды в пределах города. Может использоваться несколько лет без потребности в регулярном осмотре и обслуживании.
Устройство и принцип работы бесцепных механизмов
Устройство каждой системы отличается от прочих. Если желаете отказаться от традиционных цепей и связанных с ними проблем, стоит предварительно ознакомиться с преимуществами и недостатками других механизмов.
Прямой привод
Шатуны крепятся к переднему либо заднему ведущему колесу, к втулке велосипеда. Привод выглядит как 2 зубчатых шестерни из металлических сплавов. Смазывать трансмиссию и регулярно посещать сервисный центр для осмотра и обслуживания не требуется.
К преимуществам привода относят:
- продолжительность службы;
- отсутствие потребности в обслуживании;
- удобство при езде;
- надежность торможения;
- внешнюю привлекательность.
Взрослые модели с прямым приводом стоят дорого, что можно отнести к недостаткам решения. Кроме того, их редко можно найти в продаже, чаще приходится делать на заказ. Это требует временных затрат.
.jpg)
Байки с прямым приводом удобны при езде.
Ременной привод
Самая распространенная замена цепному механизму. Гибкий ремень с размещенными на внутренней поверхности зубцами всегда остается в одной плоскости, не меняя ее при выборе передачи. Звезды заменены шкивами с отверстиями для устранения грязи. Передачи переключаются посредством планетарной втулки.
К достоинствам относят:
- отсутствие шумов при работе;
- высокую прочность ремня;
- меньший вес механизма, чем у цепного;
- простоту замены и обслуживания ремня;
- отсутствие риска порчи одежды или появления ржавчины;
- продление сроков эксплуатации в 2 раза при равном КПД;
- быстрое управление скоростями устройства.
Недостатком считается высокая стоимость альтернативы. Кроме того, ремень можно установить лишь при наличии разъемного узла на раме.
Ременной привод прост в уходе — ремень достаточно помыть водой.
Привод на гидравлике
Колеса вращаются за счет состоящей из турбины, насоса и их соединения системы. Это легкий и компактный механизм, который используется в складных велосипедах. Но моделей предлагают немного и только под заказ. К тому же обойдется спортинвентарь недешево.
Привод на гидравлике с замкнутой системой.
Электрический привод
Транспортное средство оснащено аккумулятором, электродвигателем, контроллером. Двигаться можно как за счет вращения педалей, так и с помощью активированного движка.
Зарядить аккумулятор можно от любой розетки.
У новых моделей большой ресурс: прослужат они до 5 лет, а 1 зарядки хватает на то, чтобы преодолеть расстояние до 100 км. Переоборудовать в электрический можно классический вариант. При этом существуют разные системы крепления аккумулятора.
Механизм делает устройство тяжелее, прибавка в весе доходит до 30 кг. Придется долго заряжать велосипед: до 6 часов. Одновременно получить высокие скорости и большой запас хода не получится, нужно выбрать, что важнее вам.
Аккумуляторы на велосипедах с электрическим приводом служат 5 лет.
Вальный карданный привод
Цельный механизм из металла герметично убран. Колеса крутятся за счет вала с передней части на заднюю. Он соединяется с редуктором, расположенным во втулке сзади, что позволяет переключать скорости.
Шестерни в форме конусов позволяют развернуть ось вращающего момента. Трение при этом минимально. 1 шестеренка размещается у втулки заднего колеса, а 2-я – у кареточного узла.
Вальный карданный привод работает без шума.
Велосипеды с карданом
Вальная передача была первой удавшейся попыткой заменить традиционные цепи.
История карданного велосипеда
Вальный привод был разработан в 1890 г. английским изобретателем А. Фернхедом. Через 4 года он доставил свое изобретение в США, где в том же году местный инженер В. Стиллман подал заявку на патент на аналогичный механизм.
1899 г. стал пиком известности карданных велосипедов. Но транспорт с цепной передачей постепенно отвоевывал у них все большую долю рынка.
В 1910 г. популярность ненадолго вернулась после того, как спортсмены выигрывали состязания, используя карданные велосипеды, выпущенные американской автомобильной фабрикой.
.jpg)
Велосипеды с карданным валом были изобретены в конце XIX века.
Принцип работы вальной конструкции
Крутящий момент передается через прямой вал с 2 зубчатыми передачами. В заднюю втулку встраивается редуктор. Его соединяют с валом, что позволяет переключать скорости.
Преимущества карданного велосипеда
У карданного механизма есть ряд преимуществ:
- цепь не спадет и не порвется;
- можно использовать транспорт для прогулок в горах;
- редко возникает потребность в техобслуживании, ремонте;
- ТС надежно;
- повышенная аэродинамичность;
- переключать скорости можно на месте;
- нет риска испортить одежду.
Достоинства планетарных втулок
На моделях с прямым валом установлена система планетарного переключения скоростей. Все элементы трансмиссии размещены возле заднего колеса.
Планетарные втулки надежны, функционируют долго. Обслуживать их нетрудно. Устройства компактны.
Закрытая конструкция защищает внутренние элементы от действия влаги, грязи. Переключать скорости можно на месте, что удобно на светофорах или в пробке. Передачи переключаются плавно, без колебаний или рывков. Разгон постепенный, не резкий.
Велосипеды с планетарными втулками удобны для перемещения по городу.
Недостатки велосипедов с вальным карданом
К недостаткам относят большую массу велосипедов в сравнении с цепными, ограниченное количество скоростей. Идет работа над устранением проблем. Так, вес карданов уже был сильно уменьшен за последние годы.
Чем отличаются от конкурентов
Главным конкурентом считается цепной механизм. Он требует постоянного обслуживания, в котором не нуждается карданная система. При этом на цепных велосипедах переключить скорости можно лишь в движении, в процессе происходит рывок, доставляющий наезднику неудобства. Карданный механизм позволяет менять передачу на месте, без дискомфорта.
Известные производители
Основными производителями считаются:
- Alpine. Делает бесшумные при движении, простые в управлении транспортные средства.
- Mifa. Создает устройства для передвижения по городу.
- Dynamic Bicycles. Производит ТС с вальным приводом.
Велосипед Alpine с карданным валом.
Можно ли сделать самостоятельно
Самостоятельно сконструировать карданный велосипед не получится. Для этого нужно специальное дорогое оборудование, качественные детали, специфические знания и навыки.
Модели велосипедов с ременной передачей
Модели с ременным приводом считаются самой перспективной альтернативой классическим цепным. Спрос на них растет уже 10 лет с момента, когда Gates Corporation представила Carbon Drive System.
Преимущества и надежность ременной трансмиссии
Поскольку аналогичные ремни используются для мотоциклов, лент транспортеров и двигателей гоночных машин, риск разрыва минимален. Нагрузка на велосипед намного меньше. Можно не бояться, что ремень лопнет при езде.
Движение тише, чем при использовании цепных конструкций. Не возникает скрежет или лязг металла. Ремень меньше весит, что облегчает езду, транспортировку устройства.
Обслуживать ремень просто, нужно лишь периодически промывать от грязи водой. Элемент не подвержен коррозии, не пачкает и не рвет брюки. Использовать его можно дольше, чем цепь.
Ременная передача используется дольше, чем цепь.
Недостатки ременной передачи
Поскольку ремень неразъемный, конструкция рамы должна предусматривать возможность разъединения пера. В противном случае установка, замена элемента станет невозможной.
Разъемный узел на раме в месте, на которое приходятся повышенные нагрузки, тоже станет недостатком. Ремень должен точно подходить по длине, поскольку вытянуть или укоротить его невозможно.
Как продлить срок службы велосипедного ремня
Ремень должен размещаться в прямой плоскости. Важно, чтобы передний и задний шкивы были выровнены, находились один напротив другого.
Нужно следить, чтобы на деталь не попадала смазка, поскольку она провоцирует расслоение ленты. Кроме того, не стоит подвергать ремень механическому воздействию.
Перспективные концепты велосипедов без цепи
Из последних разработок перспективной представляется бесцепная трансмиссия Driven, разработанная в Дании. Она позволяет снизить трение на 49% в сравнении с цепным механизмом.
Предусмотрены 13 передач, но их число может быть увеличено, поскольку зубчатая кассета узкая. Вес минимален. Система почти не подвержена загрязнениям.