Устройство планетарной втулки велосипеда

Большинство велорайдеров привыкли использовать классическую систему переключения скоростей и даже не подозревают о существовании какого-то иного способа реализации этой задачи. Тем не менее, такой способ существует вполне успешно и, за счет своих преимуществ перед классической системой передач, имеет полное право на жизнь. Такой тип переключения у нас мало популярен, так как он обычно используется на городских велосипедах, так называемых круизёрах. Далее мы постараемся восполнить пробел в знаниях и объясним что такое планетарная велосипедная втулка и в чем её достоинства.

Что такое планетарная втулка

В синглспид (односкоростных) велосипедах, где нет функций переключения скоростей, планетарная втулка и не требуется. Этот тип трансмиссии, расположенный на заднем колесе и, в отличие от системы звезд, весь планетарный механизм находится внутри самой втулки. Такой тип трансмиссии был изобретен еще в 1880 году и до сих пор пользуется популярностью в велосипедах, не предназначенных для езды по пересеченной местности и спортивных соревнований. В былые времена такого рода втулки были господствующими в индустрии велопроизводства.

С помощью такого, не самого простого механизма, можно установить на велосипеде от 2 до 14 скоростей. Наиболее популярны варианты на 3 и 7 скоростей. Этого более чем достаточно для комфортного передвижения по городу. При этом отсутствует громоздкая система в виде набора звезд на каретке стального коня и на задней втулке. Также отпадает необходимость в использовании машинок переключения передач. Что крайне положительно влияет на взаимодействие с с великом, упрощая систему управления трансмиссией и ухода за внешним видом велотранспорта.

Само название «планетарная» объясняется тем, что в непростой системе шестеренок, заключенных в стальной цилиндрический корпус, существует центральная шестерня, по аналогии с солнцем. А вокруг нее вращаются все остальные «планеты», а в данном случае шестеренки. В этом и заключается основной принцип управления скоростями.

Устройство и принцип работы

Планетарная втулка напоминает коробку передач автомобиля и по сложности конструкции также ушла от нее недалеко. «Планетарка» состоит из несколько элементов:

• самая большая шестерня эпицикл, она находится с обеих сторон механизма и занимает крайнее торцевое место;
• в центре располагается солнечная шестерня, от которой зависит регулировка скорости;
• планетарные шестерни или сателлиты, соприкасающиеся непосредственно с солнечной шестеренкой;
• наконец водило, внешне похожее на равносторонний крест, закрепляет сателлиты, не позволяя им расползтись в разные стороны.

В отличие от сателлитов солнечная шестеренка жестко крепится на заднем колесе велосипеда, на его оси. Это позволяет регулировать движение сателлитов в нужном направлении. Что, в конечном итоге, устанавливает нужную скорость велобайка.

Работает эта система планетарных шестеренок и стального водила таким образом:

• вокруг солнечной шестеренки, которая жестко закреплена на оси, свободно вращаются от трех до четырех сателлитов, удерживаемые в нужном положении водилом;
• эти сателлиты одновременно цепляются за внутренние зубчики эпицикла, который приводится в движении при вращении педалей, сила этого вращения передается на эти зубцы.

Получается, что во втулке при трех оборотах вращения всей планетарной системы, эпицикл вращается четыре раза, что и влияет на установление той или иной скорости велосипеда. Проще всего рассмотреть принцип действия всего механизма на примере трех скоростей:

• при первой скорости вращается планетарный механизм три раза, а главная звездочка четыре раза. Это дает понижение скорости на 25%;
• при второй скорости усилия звездочки передаются прямо на эпицикл, а тот, в свою очередь, вращает втулку, поэтому те мощности, которые возникают при вращении шестеренок внутри втулки остаются напрасными;
• третья передача действует в том случае, когда все усилия со звездочки передаются на эпицикл, а тот приводит в движение всю планетарную систему, получается, что звездочка поворачивается три раза, а колесо четыре и скорость велосипеда увеличивается на 33%.

Так как «планетарки» могут иметь до 14 скоростей, это значит, что система шестеренок, а также зубчатых передач усложняется, но принцип действия остается тот же что и при регулировке скорости на первом или третьем уровне.

Смена передач осуществляется с помощью ручки на руле (шифтера). Ручка похожа на мотоциклетную — вращается вокруг оси руля, только вместо свободного плавного хода, осуществляет пошаговое переключение с характерными щелчками.

Как и классическая трансмиссия, хоть и менее привередливая и хрупкая, но тоже имеет некоторые нюансы во время смены передачи. И для многолетней качественной работоспособности стоит придерживаться нескольких правил:

• не вращать педали вовремя переключения передач, через мгновение после переключения можно продолжать педалирование;
• не «насиловать» систему при подъеме в горку и переключать на пониженную скорость заранее.

Достоинства и недостатки

Человек, создав такой простой транспорт как велосипед, всю его историю существования и эксплуатации стремился его совершенствовать. Поэтому появлялись все новые и новые устройства и механизмы, которые делали из велика совершенную машину. Но у каждой системы велосипеда есть свои достоинства и недостатки.

Достоинства

Все это касается и того механизма, о котором мы здесь говорим. Прежде всего, надо сказать о положительных моментах:

1. легкое переключение скоростей —  возможен моментальный переход от крайней до крайне скорости. Что очень удобно для новичков;
2. совершенно не опасно падение велосипеда на правый бок, так как отсутствуют чувствительные к ударам элементы в виде петуха и переключателя передач;
3. идеально использование такой трансмиссии в зимнее время. Так как ни налипание снега, ни наледь, ни какие другие неудобства зимнего времени не повлияют на качество работы трансмиссии;
4. возможность установки защитка для цепи. Что будет надежно оберегать брюки от пачканья о цепь и от зажевывания брючин цепью;
5. возможность использования ножного тормоза;
6. надежность и долговечность. Планетарная система герметична и «купается» в масле, а значит защищена от воздействий внешней среды и от масляного голодания. Что делает ее крайне долговечной и надежной;
7. Не требует какого-то особенного обслуживания. Более того, так как она герметична, не требует вообще никакого обслуживания. Что несомненно упрощает жизнь наездника;
8. Простота внешней составляющей трансмиссии. Используется односкоростная цепь, и по одной звезде. на каретке велосипеда и на самой втулке. Что сильно упрощает как внешний вид, так и уход за чистотой велосипеда.

Недостатки

Но при всех многочисленных положительных моментах есть и ряд отрицательных, которые не позволяют назвать велик с таким типом втулки идеальным:

1. Низкое КПД. Так как много соприкасающихся поверхностей, а значит и усилий от велосипедиста требуется больше. Что делает ее не пригодной для езды по пересеченной местности и тем более в соревновательных дисциплинах;
2. Невозможность использования эксцентриковых зажимов при установке втулки;
3. Практически нулевая ремонтопригодность. Так как система герметична и рассчитана изначально на долговечность использования, то и разборке с починкой как таковой не поддается.
4. Вес. Из-за конструктивных особенностей вес данного агрегата многим больше привычной системы передач.
5. Высокая стоимость. Высокая стоимость в сравнении с обычной втулкой. Но если учесть, что она заменяет собой и машинку передач и набор звезд, то цена вполне оправдана.

Считается что планетарная система тяжелее всех обычных других. Но здесь так же нужно учитывать что планетарка несет на борту замену ряда других устройств, присутствующих в классической системе — тросики, звезды, ручки передач, специальные устройства переброски цепи, машинки переключения скоростей. Всего этого нет на раме с планетарной втулкой. А учитывая, что она применяется в основном в городских велосипедах, увеличение веса не играет существенной роли.

Производители планетарных втулок

В данной сфере не так много производителей, как в большинстве велокомпонентов. Изготовлением занимаются такие бренды:

• Shimano;
• Rohloff;
• Sturmey-Archer;
• SRAM.

Наиболее сложные и высокоскоростные механизмы делает бренд Rohloff. У нас же наиболее популярны системы от Shimano. Они обычно имеют от трех до восьми скоростей.

Итоги

Планетарная втулка крайне удобное приспособление в многоскоростных велосипедах городского типа. Количества скоростей хватает для передвижения не по пересеченной местности. Аккуратный внешний вид велостранспорта, а также простота в поддержании его чистоты. Планетарка зарекомендовала себя как надежная и долговечная система, не требующая за собой ухода, простая и удобная в использовании, особенно для новичков в велопокатушках. Но, в силу своих конструктивных особенностей, не пригодна для спортивных и экстремальных дисциплин.