Планетарная втулка

Материал из VeloWiki
(перенаправлено с «Планетарка»)
Перейти к: навигация, поиск
Планетарная втулка на велосипеде

Планетарная втулка (англ. gear hub) — втулка колеса, содержащая в себе систему переключения передач на основе одной или нескольких планетарных передач.

Простейшая планетарная передача:
желтый — солнечная шестерня,
зеленый — водило,
синий — сателлиты,
красный — кольцевая шестерня.

Содержание

[править] Устройство

[править] Планетарная передача

Основные элементы планетарной передачи:

  • Солнечная шестерня (англ. sun gear) — находится в центре.
  • Водило (англ. carrier unit) — жёстко фиксирует друг относительно друга оси нескольких планетарных шестерён («сателлитов») одинакового размера (англ. planetary gears), находящихся в зацеплении с солнечной шестерней.
  • Кольцевая шестерня (англ. ring gear) — внешнее зубчатое колесо, имеющее внутреннее зацепление с планетарными шестернями.

При использовании планетарной передачи в качестве редуктора один из элементов фиксируется неподвижно, второй — используется как ведущий (замыкается на звезду, приводимую цепью), а третий — в качестве ведомого (замыкается на корпус втулки). Соединение элементов осуществляется с помощью собачек или роллерного сцепления, уменьшающего шумность. Таким образом, передаточное отношение будет зависеть от количества зубьев каждого компонента, а также того, какой элемент закреплён. Увеличивая количество планетарных передач, можно увеличивать количество скоростей у втулки.

[править] 3-скоростная втулка

Взрыв-схема 3-скоростной планетарной втулки (вид сзади): 3 — водило с сателлитами, 4 — кольцевая шестерня, 6 — ось и солнечная шестерня, 7 — привод с шлицами для звездочки


Принцип работы 3-скоростной планетарной втулки, включающей в себя одну планетарную передачу:

  • Солнечная шестерня — это ось, она закреплена неподвижно на раме.
  • Первая передача (отношение 0.733). Ведомая звезда с помощью привода соединена собачками с кольцевой шестерней. Водило соединено собачками с корпусом втулки. Кольцевая шестерня вращает водило через сателлиты, при этом водило (и корпус втулки) вращается медленнее, чем кольцевая шестерня (и звезда).
  • Вторая передача (отношение 1.0). Под действием исполнительного механизма муфта, сжимая возвратную пружину, выдвигает собачки на кольцевой шестерне, и она зацепляется с корпусом втулки. Вращение передается непосредственно с звезды на кольцевую шестерню и далее на корпус втулки — прямая передача. Водило вращается с той же скоростью, что и на первой передаче, но корпус втулки вращается быстрее, поэтому собачки водила стрекочут по корпусу и не оказывают влияния на работу механизма.
  • Третья передача (отношение 1.364). Исполнительный механизм толкает муфту дальше, она входит своими шлицами в зацепление с водилом. Тем самым, водило соединяется с ведомой звездой. Собачки на кольцевой шестерне по-прежнему зацеплены с корпусом втулки, но водило теперь вращается в противоположную сторону, ускоряя вращение корпуса втулки по сравнению с ведомой звездой. Собачки стрекочут между водилом и корпусом, а также между приводом и кольцевой шестерней.

[править] Многоскоростные втулки

Взрыв-схема 8-скоростной планетарной втулки (вид сзади): 3 — сдвоенная планетарная передача в сборе, 4 — водило в сборе, 5 — кольцевая шестерня, 8 — ось и солнечная шестерня в сборе, 9 — муфта, 10 — возвратная пружина, 11 — привод с шлицами для звездочки


При увеличении количества планетарных передач, включаемых в различных сочетаниях, можно увеличивать число передаточных отношений втулки (с соответствующим увеличением сложности и цены).

8-скоростная втулка имеет две планетарных передачи. Первая из них (подключается муфтой на 1-4 скоростях) — замедляет вращение втулки на фиксированную величину. Она состоит из 1 кольцевой шестерни, 1 солнечной шестерни и 1 набора сателлитов. Вторая планетарная передача ускоряет движение втулки. Она состоит из 1 кольцевой шестерни, 3 солнечных шестерней (далее — СШ № 2, 3, 4) и 3 наборов сателлитов. При переключении передач, различные солнечные шестерни подключаются собачками, расположенными на оси, и меняют передаточное отношение второй планетарной передачи. 5-я передача втулки — прямая, вращение передается с звездочки на корпус без преобразования потока мощности.

Использование планетарных передач (далее — ПП1 и ПП2) втулки на различных скоростях:

  1. ПП1 замедляет, ПП2 не используется.
  2. ПП1 замедляет, ПП2 ускоряет с СШ2.
  3. ПП1 замедляет, ПП2 ускоряет с СШ3.
  4. ПП1 замедляет, ПП2 ускоряет с СШ4.
  5. Прямая передача
  6. ПП1 не используется, ПП2 ускоряет с СШ2.
  7. ПП1 не используется, ПП2 ускоряет с СШ3.
  8. ПП1 не используется, ПП2 ускоряет с СШ4.
Взрыв-схема 11-скоростной планетарной втулки (вид сзади): 7 — водило № 3 в сборе, 8 — солнечная шестерня № 4, 10 — водило № 2 в сборе, 11 — солнечная шестерня № 2, 12 — водило № 1 в сборе, 14 — ось и солнечная шестерня № 1 в сборе, 15 — муфта, 17 — привод с шлицами для звёздочки


юбилей Sturmey-Archer

11-скоростная втулка имеет уже 3 планетарных передачи. Она не имеет прямой передачи, поток мощности преобразуется минимум 1 раз на всех передачах.

[править] Представители

Первым серийным производителем многоскоростных втулок стала фирма Sturmey-Archer в 1902[1] году. Достаточно полно ассортимент этих втулок (2-х,3-х,4-х,5-х,7-х и 8-х) за более чем столетнюю историю фирмы представлен[2] на странице известного веломеханика Шелдона Брауна.

Список планетарных втулок с характеристиками (англ.).

В нижеследующей таблице перечислен ряд ныне выпускаемых планетарных втулок.

Производитель Название Год начала выпуска Количество скоростей Диапазон Минимальная масса, г Назначение
Rohloff Speedhub 500/14 1998 14 526 % 1700 Спорт, туризм
Shimano Alfine SG-S700 2010 11 409 % 1744 Городская езда, спорт
Shimano Alfine SG-S500 2006 8 307 % 1600 Городская езда
Shimano Nexus Inter-8 8 307 % 1550 Городская езда
Shimano Nexus Inter-7 1995 7 244 % 1465 Городская езда
Shimano Nexus Inter-3 1999 3 186 % 1220 Городская езда
SRAM i-Motion 9 2005 9 340 % 2000 Городская езда
SRAM DualDrive 3 186 % 970 Городская езда[3], складные велосипеды.
SRAM i-Motion 3 3 186 % 1390 Городская езда
SRAM Automatix 2012 2 136 % 720 Городская езда[4]
Sturmey Archer XRF-8 2007 8 305 % 1480 Городская езда

[править] Достоинства

  • Механизм переключения передач хорошо защищён от внешних воздействий, благодаря чему трансмиссия требует меньше ухода и имеет больший ресурс по сравнению со схемой с внешним переключением передач.
  • В случае рамы с горизонтальными или скользящими дропаутами (или с эксцентриковой кареткой) отсутствует риск поломки петуха и/или попадания заднего переключателя в спицы.
  • Возможность переключения передач в неподвижном состоянии, что полезно для городской езды.
  • Более простая эксплуатация, особенно для неопытных велосипедистов: одна манетка, нет запрещённых сочетаний передач.
  • Возможность использования с ременным или карданным приводом.
  • Возможность использования системы с одной звездой, что позволяет установить щиток, защищающий цепь от внешних воздействий, а одежду — от контакта с цепью.
  • Возможность использования долговечных цепей и звёзд от синглспида.

[править] Недостатки

  • Высокая стоимость по сравнению с системами внешнего переключения.
  • Риск убить втулку высоким крутящим моментом при агрессивной эксплуатации[5].
  • Узкий диапазон передаточных отношений[6].
  • Меньший КПД привода из-за большого количества зубчатых передач.
  • Большой вес, смещение центра тяжести назад, на двухподвесах — увеличение неподрессоренных масс.
  • Сложность конструкции, невозможность ремонта в полевых условиях. Обслуживание планетарной втулки требует больших навыков, чем традиционная трансмиссия.
  • Несовместимость с эксцентриковым зажимом колеса. Если втулка недостаточно прочно привинчена к дропаутам, ось может провернуться, вызвав поломку втулки и/или рамы[7].
  • Распространенные рамы с вертикальными дропаутами не реализуют преимущества планетарной втулки в полной мере.

[править] См. также

[править] Ссылки

  • Устройство и принцип работы 8-скоростной втулки (рус.)
  • Устройство и принцип работы 3-скоростной втулки (англ.)
  • Устройство и принцип работы 8-скоростной втулки (англ.)

[править] Примечания

  1. ^ Книга «История велосипеда», Херлихи Дэвид В. — М., Новое литературное обозрение, 2009
  2. ^ Втулки Sturmey-Archer на сайте Шелдона Брауна
  3. ^ 3-скоростная планетарная втулка с барабаном для установки кассеты. Заменяет передний переключатель. Количество передач может быть 24, 27, 30. Общий диапазон - до 654%.
  4. ^ Автоматическое переключение передач (механическая центробежная система) при заданной частоте вращения колеса.
  5. ^ В новые втулки Shimano встроен «ограничитель крутящего момента» (!), призванный уменьшить риск поломки втулки большим усилием на педалях.
  6. ^ 8-скоростная втулка эквивалентна традиционной трансмиссии с кассетой и одинарной системой, а 11-скоростная — трансмиссии с двойной системой. 14-скоростная втулка чрезвычайно дорога.
  7. ^ На странице есть фото сломанной втулки после проворота оси.
Источник — «http://velowiki.org/index.php?title=Планетарная_втулка&oldid=3936»
Просмотры