Кіріспе

Қозғалтқыш валын, жылдам айналатын басқарылатын валдан ажырататын механизм. Механикалық немесе автомобиль құрылысында, бос жүріс немесе асып кету тістемесі – бұл берілістегі құрылғы, ол басқарылатын вал, қозғалтқыш валынан жылдам айналғанда, қозғалтқыш валын басқарылатын валдан ажыратады. Овердрайв кейде жаңылысқан түрде бос жүріс деп аталады, бірақ олардың арасында ешқандай байланыс жоқ. Көптеген велосипедтерде, мінуші педаль айналдыруды тоқтатқанда, басқарылатын валдың қозғалтқыш валынан жылдам айналуы мүмкін. Белгілі бір жылдамдықты велосипедте бос жүріс болмаса, артқы дөңгелек педальдарды айналдырады. Осыған ұқсас жағдай автомобильде қолмен басқарылатын беріліспен төмен құлау кезінде немесе жүргізуші газ педалінен аяғын алып, газды жапқанда туындайды: дөңгелектер қозғалтқышты айдайды, мүмкін жоғары айналымдармен. Екі тактілі қозғалтқышта бұл катастрофалық болуы мүмкін, себебі көптеген екі тактілі қозғалтқыштар майлау үшін отын-май қоспасына тәуелді, қозғалтқышқа отын жетіспесе, цилиндрлерде май азайып, поршеньдер тез тоқтап, ауыр зақымдануға әкелуі мүмкін. Saab осы себепті екі тактілі модельдерінде бос жүріс жүйесін қолданды және отын тиімділігін жақсарту үшін Saab 96 V4 және алғашқы Saab 99 модельдерінде сақтап қалды.

Механика

Ең қарапайым еркін дөңгелек құрылғысы екі арақашықтығы бар, серіппелі дискіден тұрады, олар тісті жақтарымен біріне-бірі қысылып, белгілі бір дәрежеде храповикке ұқсайды. Бір бағытта айналғанда, жетекші дискінің тістері айдалатын дискінің тістерімен бекітіліп, оны бірдей жылдамдықпен айналдырады. Егер жетекші диск баяуласа немесе айналуын тоқтатса, айдалатын дискінің тістері жетекші дискінің тістерінен сырғанап, айналуын жалғастырады, бұл айдалатын механизмнің жылдамдығы мен жетекші (баяу) механизмнің жылдамдығы арасындағы айырмашылыққа пропорционалды ерекше дыбыс шығарады. Күрделірек және берік конструкцияда серіппелі болат дорбаштар айдалатын цилиндрдің ішінде орналасқан. Бір бағытта айналғанда, дорбаштар цилиндрмен бекітіліп, оны бірге айналдырады. Баяулағанда немесе кері айналғанда, болат дорбаштар цилиндрдің ішінде еркін сырғанады. Көптеген велосипедтердің еркін дөңгелектері жүкті беру үшін ішкі, сатылы тісті барабанды және екі немесе одан көп серіппелі, қатты болаттан жасалған тісті қолданады. Көп тістілер тозуды тегіс бөлуге және сенімділікті арттыруға көмектеседі, бірақ егер құрылғы велосипед компоненттерінде кездеспейтін дәлдікпен жасалмаса, екі тістің бір уақытта іске қосылуы сирек болады.

Артықшылықтары мен кемшіліктері

Өзінің табиғаты бойынша, еркін дөңгелек механизмі автоматты қосылыс ретінде жұмыс істейді, бұл қолмен басқарылатын беріліс қорабындағы берілістерді, қосқыш педалін баспай, жоғары немесе төмен ауыстыруға мүмкіндік береді, соның салдарынан қолмен басқарылатын қосқышты тек тұрған жерден қозғалуға немесе тоқтауға ғана пайдалануға шектейді. Saab компаниясының еркін дөңгелегін жүргізуші ысырманы итеру арқылы қосып, тарту арқылы ажыратуға болады. Бұл негізгі білікті еркін дөңгелектің орталық бөлігімен байланыстырады немесе ажыратады. Еркін дөңгелек карбюраторлы қозғалтқыштарда (қозғалтқыш тежегішінде жанармай тоқтатылмаған жағдайда) сәл жақсы жанармай үнемдеуге және қолмен басқарылатын қосқыштың тозуын азайтуға мүмкіндік береді, бірақ қозғалтқышпен тежеу мүмкін болмағандықтан тежегіштердің тозуын күшейтеді. Бұл, әсіресе таулы аймақтарда жүретін жүк көліктері мен автомобильдер үшін еркін дөңгелекті беріліс қорабын қауіпті етеді, себебі көліктің жылдамдығын шектеу үшін тежегіштерді ұзақ және үзіліссіз қолдану тежегіш жүйесінің қызып кетуіне және одан кейін толық істен шығуына әкелуі мүмкін.

Ауыл шаруашылығы техникасы

Ауыл шаруашылығы техникасында асып кетуші тұтқа көбінесе шөп баллағыштарында және инерциялық жүктемесі жоғары басқа да жабдықтарда қолданылады, әсіресе тікелей қуат алағы (PTO) жоқ трактормен жұмыс істегенде. Тікелей қуат алағы болмаған жағдайда, жоғары инерциялық жүктеме трактордың педаль басылған кезде де алға жылжуын қамтамасыз етеді, бұл қауіпті жағдайға әкелуі мүмкін. Асып кетуші тұтқа осы жағдайларда жүктемені PTO-дан ажырату арқылы қауіпсіздікті арттырады. Сонымен қатар, көптеген электр қуаты жоқ "итеру" типті цилиндрлі газон шабу машиналары пышақтарды қозғау үшін бос айналатын дөңгелектерді пайдаланады: олар жоғары жылдамдықпен айналу үшін тізбек немесе тісті дөңгелектермен байланыстырылады және машина тоқтағанда олардың инерциясы кері бағытта берілмейді.

Қозғалтқыштар

Бос жүріс құрылғысы қозғалтқыштарды іске қосу құралында қорғау механизмі ретінде де кеңінен қолданылады. Стартерлік қозғалтқыштардың қозғалтқышты айналдыру үшін әдетте 3000 айналымға дейін жетуі керек. Егер қозғалтқыш іске қосылғаннан кейін кілт бастапқы күйде ұзақ уақыт ұсталып тұрса, стартер дөңгелектің жылдамдығымен қадамдаса алмайды. Стартерлік тісті дөңгелек пен дөңгелектің арасындағы жоғары арақатынас (шамамен 15 немесе 20:1) стартерлік якорьді қауіпті жоғары жылдамдықпен айналдырады, бұл якорьдегі мыс орамдарға әсер ететін центростремителiк күштің сыртқы күшке қарсы тұру қабілетін жоғалтып, жарылысқа алып келеді. Бос жүріс құрылғысы немесе оверрангтық муфтасы жоқ стартерлерде бұл үлкен мәселе болар еді, себебі бос жүрісте 1000 айналыммен айналатын дөңгелекпен байланысқанда стартер 15000-ден 20000 айналымға дейін айналуға мәжбүр болар еді. Қозғалтқыш айналып, жұмыс істегеннен кейін, оверрангтық муфта стартерді дөңгелектен босатып, қозғалтқыш жұмыс істеп тұрғанда тісті дөңгелектердің қайтадан байланысуын болдырмайды (мысалы, кілттің кездейсоқ бұрылуы). Көптеген электрлі стартері бар мотоциклдерде қазір бос жүріс муфтасы қолданылады. Ол көптеген автомобильдердің стартерлерінде қолданылатын стартерлік соленоидтың (немесе ескі Бендикс дискісінің) орнына қолданылады, өйткені ол стартер жүйесінің электр энергиясын қажеттілігін азайтады.

Көлік құралдарының берілістері

Жоғарыда аталған автомобильдік қолданыстан басқа (яғни, екі тактілі қозғалтқыштардағы көліктерде және ерте төрт тактілі Saab көліктерінде), бос дөңгелектер 1930 жылдардан 1960 жылдарға дейін кейбір сәнді немесе жоғары санаттағы автомобильдерде (мысалы, Packard, Rover және Cord) қолданылды. Кейбір кезеңнің қозғалтқыштары жабық тұтқа және жоғары қозғалтқыш айналымдары кезінде поршень сақиналары арқылы майдың өтуіне бейімді болды, бұл жағдайда жану камерасындағы шағын вакуум жоғары май қысымымен және жылдам айналатын коленвалдан шашырайтын майдың көп мөлшерімен бірігіп, майдың жану камерасына енуіне әкелетін. Бос дөңгелек қозғалтқыштың айналуы тоқтағанда бос жүріс жылдамдығына оралуын қамтамасыз етті, осылайша қозғалтқыш пен қоробканың шуын едәуір төмендетіп, май тұтынуды азайтты. Механизм қажет болған жағдайда қозғалтқышты тежеу үшін құлыптауға болатын. 1948 жылдан 1951 жылға дейін түпкі Land Rover көлігінде де бос дөңгелек қолданылды. Бос дөңгелек қоробкадан алдыңғы оське берілетін қуатты басқарды, ол айналу тоқтағанда ажыратылды. Бұл көлікке беріліс жүйесіндегі күштің бұрылуын болдырмау арқылы тұрақты 4 дөңгелекті жетек жүйесіне ие болуға мүмкіндік берді. Бұл жүйе жұмыс істеді, бірақ сырғалған жағдайларда немесе сүйрегенде болжауға қиын басқаруға әкелді және әдеттегі таңдамалы 4WD жүйесімен ауыстырылды. Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде KdF (Kübelwagen, Schwimmwagen) өндірген әскери Volkswagen көліктері екі бос дөңгелектен тұратын ZF шектелген тайғақ дифференциал жүйесімен жабдықталды, ол қуаттың барлығын екі доңғалақтың баяу айналуына жіберді. Басқа автокөлік өндірушілер автоматты тұтқаның бір түрі ретінде қозғалтқыш пен қоробканың арасына бос дөңгелек орнатты. Жүргізуші газ педалін босатқанда және көлік айналу тоқтағанда, бос дөңгелек ажыратылып, жүргізуші тұтқа педалін қолданбай жылдамдықты ауыстыра алатын. Бұл мүмкіндік негізінен ауыр тұтқалары мен синхронизацияланбаған қоробкалары бар үлкен, сәнді автомобильдерде кездесті, себебі бос дөңгелек тегіс және тыныш жылдамдық алмасуға мүмкіндік берді. Citroën бос дөңгелек пен центробегті тұтқаны біріктіріп, «TraffiClutch» деп аталатын жүйені жасады, ол жүргізушіге тұтқаны қолданбай төменгі жылдамдықтарды қосуға, тоқтатуға және ауыстыруға мүмкіндік берді. Бұл опция Citroën 2CV және оның туындылары үшін қолжетімді болды және, атауынан көрінетіндей, қалалық тығырықтарда жүргізу үшін пайдалы екендігімен сатылды. Сол сияқты, Saab 93 көлігі де қосымша Saxomat тұтқасымен ұсынылды. Бос дөңгелек механизмдері автоматты беріліс қораптарында кеңінен қолданылады. Мысалы, дәстүрлі гидравликалық General Motors беріліс қораптары, Turbo Hydramatic 400 сияқты, таңдалған жылдамдықтан төмен барлық жылдамдықтарда бос дөңгелекпен жабдықталған. Мысалы, үш жылдамдықты беріліс қорабындағы жылдамдық таңдаушысы «drive» (3), «super» (2), «low» (1) деп белгіленген болса және жүргізуші «super» таңдаса, беріліс қорабы бірінші жылдамдықта бос айналады, бірақ екінші немесе үшінші жылдамдықта емес; егер «drive» таңдалса, бірінші немесе екінші жылдамдықта бос айналады; соңында, егер «low» таңдалса, ол ешбір жылдамдықта бос айналмайды. Бұл жүргізушіге әртүрлі жылдамдықтарда қозғалтқышты тежеу үшін төменгі диапазонды таңдауға мүмкіндік береді, мысалы, тік төбеден түсетін кезде. Laycock de Normanville компаниясы өндірген үдемелі агрегаттар әдеттегі тұтқа педалін қолданбай, құлыпталған режимнен (1:1) үдемелі режимге тегіс жылдамдық алмасуын жеңілдету үшін бос дөңгелекті пайдаланды. Бос дөңгелек шығыс осьті құлыптайды, бұл құлыпталған режим үшін конустық тұтқа ажыратылып, үдемелі режим үшін тұтқа қосылғандағы қысқа мерзімдік кезеңде.

Велосипедтер

Велосипедтің ескі үлгісінде, еркін айналу тетігі беріліс/тізгір жинағының құрамына кірген жағдайда, бұл жүйе еркін дөңгелек деп аталады, ал жаңа үлгіде, еркін айналу тетігі доңғалақтың орталық бөлігінде орналасқан болса, ол еркін орталық деп аталады.

Вертолеттер

Фри-вильдер роторшафтарда да қолданылады. Сияқты, велосипед дөңгелектері педальдардан жылдам айналуға тиіс болса, роторлық ұшақтың қанаттары қозғалтқыштардан жылдам айналуға тиіс. Бұл, әсіресе қозғалтқыш істен шыққан жағдайда маңызды, себебі негізгі берілістегі фри-вильдер негізгі және құйрық ротор жүйелерінің жетек жүйесінен тәуелсіз айналуын қамтамасыз етеді. Бұл ұшуды басқаруды және авторотация арқылы қонуды мүмкін етеді.

Тарих

1869 жылы Нью-Йорк штатының Пукипси қаласынан Уильям Ван Анден велосипедтің бос жүру дөңгелегін (freewheel) ойлап тапты. Оның дизайны алдыңғы дөңгелектің (сол кездегі велоципедтердің жетекші дөңгелегі) ортасына ратчеттік құрылғыны орналастырды, бұл мінушіге педаль басуды тоқтатқанда да жылдамдығын сақтап, алға жылжуға мүмкіндік берді. Бастапқыда велосипедшілер бос жүру дөңгелегін қабылдамады, себебі ол велосипедтің механикалық жұмысын күрделендіреді деп ойлады. Велосипедшілер велосипедтің мүмкіндігінше қарапайым болуын, қосымша механизмдерсіз, мысалы, бос жүру дөңгелегінсіз қалдыру керек деп санайтын. Ұлыбританияда J. Уайт пен Г. Дэвис Ковентри машина жасаушы компаниясы 1881 жылы бос жүру дөңгелегіне патент алды және оны Челсимор үш дөңгелекті велосипедіне орнатты. Бірақ бос жүру дөңгелегін қауіпсіздік велосипедіне орнатуды бастаған Linley and Biggs Ltd (Whippet Cycle Syndicate сауда маркасымен) болды, олар 1894 жылдың жазынан бастап бос жүру дөңгелегін орнатып, 2 жылдамдықты "Протеан" механизмдерінің жұмысын жеңілдетуге көмектесті. 1899 жылға қарай Ұлыбританияда велосипед өндірісінде бос жүру дөңгелегі кеңінен қолданыла бастады, көбінесе артқы педальмен тежегішпен біріктіріліп, ескі велосипедтерге ауыстыру мүмкіндігі ұсынылды. 1899 жылы АҚШ-та осы жүйе "костер тежегіші" деп аталды, ол мінушіге артқа педаль басу арқылы тежеуге мүмкіндік берді және бос жүру дөңгелегінің механизмін қамтыды. Ғасырдың басында Еуропа мен Америкадағы велосипед өндірушілер өз велосипедтерінің көпшілігінде бос жүру дөңгелегін пайдаланды, бірақ енді Ван Анденнің бастапқы дизайнынан айырмашылығы, бос жүру дөңгелегі велосипедтің артқы доңғалағына орнатылды. 1924 жылы француздық Le Cyclo фирмасы екі жылдамдықты бос жүру дөңгелегі бар, жылдамдықтарды ауыстыратын велосипед шығарды, бұл мінушіге көлбеуге оңай көтерілуге мүмкіндік берді. 1920 жылдардың соңында Le Cyclo велосипедке екі есе көп жылдамдықтарды беретін қос тізбекті механизммен бірге алдыңғы және артқы жылдамдықтарды ауыстырғыштарды (derailleurs) қолдана бастады. 1930 жылдардың басында Le Cyclo төрт жылдамдықты бос жүру дөңгелегін ойлап тапты, ал бірнеше жылдан кейін компания төрт жылдамдықты бос жүру дөңгелегін үш тізбекті механизммен біріктірді, бұл велосипедке он екі жылдамдық берді. 1960 және 1970 жылдары жапондық өндірушілер жылдамдықтарды ауыстырғыштардың өз нұсқаларын ұсынды. SunTour 1964 жылы еңкейген параллелограммды артқы жылдамдықтарды ауыстырғыш дизайнын ұсынды, ол тізбекті бос жүру дөңгелегінің әрбір тісшесіне жақын ұстап тұру үшін еңкейтіледі, бұл еуропалық аналогтарынан тегіс және жақсы жылдамдықтарды ауыстыруды қамтамасыз етті. SunTour патентінің мерзімі біткеннен кейін 1980 жылдары бұл жылдамдықтарды ауыстырғыш стандартқа айналды және бүгінгі күнге дейін қолданылып келеді.