Велосипедтің айналмалы беріліс жүйесі

Кіріспе

Велосипедтің беріліс жүйесі. Велосипедтерде кеңінен қолданылатын өзгермелі қатынасты беріліс жүйесі.

Дерайлер (deʁajœʁ) – тізбек, әртүрлі өлшемдегі бірнеше тісті дөңгелектер және тізбекті бір тісті дөңгелектен екіншісіне жылжыту механизмінен тұратын өзгермелі қатынасты велосипедтің беріліс жүйесі. Қазіргі заманғы алдыңғы және артқы дерайлерлер әдетте, төменгі құбырға, рульдің мойнына немесе рульге орнатылған ауыстырғышқа қосылған Боуден тросы арқылы қашықтан басқарылатын жылдамдықты өзгертуге арналған тізбек бағыттағышынан тұрады. Мінген адам педаль айналдырып, тұтқаны басқанда, тростың тартылуы тізбек бағыттағышын оңнан солға немесе солдан оңға жылдырады, тізбекті басқа тісті дөңгелектерге "ауыстырады".

Этимология

Dérailleur – француз тілінен алынған сөз, алғаш рет 1930 жылы қолданылған.

Тарих

XIX ғасырдың соңында әртүрлі дерайлер жүйелері жобаланып, салынған. Бір мысалы – Whippet қауіпсіздік велосипедінде қолданылған Protean екі жылдамдықты дерайлері. Француз велосипед турисі, жазушы және велосипедті насихаттаушы Пол де Виви (1853–1930), Vélocio псевдонімімен жазған, 1905 жылы екі жылдамдықты артқы дерайлер ойлап тапты және оны Альпіге жасаған саяхаттарында пайдаланды. Кейбір алғашқы үлгілерде тізбекті әртүрлі жылдамдықтарға жылжыту үшін таяқшалар қолданылды. 1928 жылы чемпион велосипедші Оскар Эгг құрған "Super Champion Gear" (немесе "Osgear") компаниясы пайда болды, сондай-ақ Vittoria Margherita да тізбекті ұстап тұратын "қанаттарды" және төменгі түтікке жақын немесе оған орнатылған бір рычагты тізбекті кергіштерді қолданды. Алайда, бұл жүйелер, сондай-ақ таяқшамен басқарылатын Campagnolo Cambio Corsa параллелограммдық дерайлерлермен алмастырылды. 1937 жылы "Тур де Франс" жарысына дерайлер жүйесі енгізілді, бұл жүргізушілерге дөңгелектерді шешіп алмастан жылдамдықтарды өзгертуге мүмкіндік берді. Бұрын жүргізушілерге төмендікке түсу үшін дөңгелегін ауыстыру үшін велосипедтен түсу қажет болды. Simplex 1938 жылы кабельді дерайлерді ұсынғанға дейін дерайлерлер кеңінен жарыс велосипедтерінде қолданылмады. 1949 жылы Campagnolo Gran Sport-ты ұсынды, ол бұрыннан бар, бірақ коммерциялық тұрғыдан азырақ сәтті болған, кабельді басқаратын параллелограммдық артқы дерайлердің жетілдірілген нұсқасы болды. 1964 жылы Suntour көлбеу параллелограммдық артқы дерайлерді ойлап тапты, ол жокейлік шкивтің әртүрлі өлшемдегі тісті дөңгелектерден тұрақты қашықтықта ұстауға мүмкіндік берді, бұл оңай жылдамдық ауысуын қамтамасыз етті. Патенттердің мерзімі өткеннен кейін басқа өндірушілер де осы дизайсты қабылдады, кем дегенде жақсы модельдері үшін, ал "көлбеу параллелограмм" қазіргі артқы дерайлердің стандартты түрі болып табылады. 1990 жылдарға дейін Simplex, Huret, Galli, Mavic, Gipiemme, Zeus, Suntour және Shimano сияқты көптеген өндірушілер дерайлерлер жасады. Алайда, Shimano компаниясы 1985 жылы индекстелген жылдамдық ауысуын табысты енгізіп, насихаттағаннан кейін, ауыстыру рычагтары, дерайлерлер, тісті дөңгелектер, тізбекті сақиналар, тізбек, ауыстыру кабельдері және ауыстыру қабықшаларының үйлесімді жүйесі қажет болды. 1990 жылдан берігі маңызды жаңалықтар – үйкеліс жылдамдық ауысудан индекстелген жылдамдық ауысуға көшу және жылдамдықтар санын біртіндеп арттыру болды. Үйкеліс жылдамдық ауысу кезінде рычаг дерайлердің үздіксіз өзгермелі орнын тікелей басқарады. Жылдамдық ауыстыру үшін жүргізуші рычагты келесі тісті дөңгелекке тізбектің секіруі үшін жеткілікті мөлшерде жылжытып, содан кейін тізбекті сол тісті дөңгелекке орталап бекіту үшін рычагты сәл реттейді. Индекстелген ауыстырғышта әр басу немесе тартым арқылы белгілі бір қашықтыққа жылжытқаннан кейін рычагты, содан кейін кабельді және дерайлерді тоқтатып тұратын тұрақ немесе храповик механизмі болады. Индекстелген ауыстырғыштар кабельдер созылғанда немесе бөлшектер зақымдалғанда немесе ауыстырылғанда қайта калибрлеуді қажет етеді. Жарыс велосипедтерінде 2000 жылы 10 жылдамдықты артқы кассеттер, ал 2009 жылы 11 жылдамдықты кассеттер пайда болды. Көптеген қазіргі тау велосипедтері де осыған ие. Көптеген заманауи, жоғары сапалы тау велосипедтері бір тісті дөңгелекпен жабдықталған, SRAM-ның Eagle топтамалары (1x12) және Rotor-дың соңғы 1x13 жүйесі көрсеткендей, өнеркәсіп артқы тісті дөңгелектердің санын үнемі арттырып келеді. Көбінесе жол велосипедтерінде екі, ал туристік велосипедтерде әдетте үш тісті дөңгелек болады. Электрондық жылдамдық ауысу жүйесі жүргізушілерге жылдамдықтарды ауыстыру үшін дәстүрлі рычагтарды пайдаланудың орнына электрондық қосқыштарды пайдалануға мүмкіндік береді. Қосқыштар сым арқылы немесе сымсыз батареяға және дерайлерді қозғалтатын шағын электр қозғалтқышына қосылады. Электрондық жүйе қымбат болғанымен, жарыс велосипедшісіне жылдамдық ауыстырғанда уақытын үнемдеуге көмектеседі. Бүгінде дерайлерлерді шығаратын үш ірі өндіруші – Shimano (Жапония), SRAM (АҚШ) және Campagnolo (Италия).

Various derailleur systems were designed and built in the late 19th century. One example is the Protean two speed derailleur available on the Whippet safety bicycle. The French bicycle tourist, writer and cycling promoter Paul de Vivie (1853–1930), who wrote under the name Vélocio, invented a two speed rear derailleur in 1905 which he used on forays into the Alps. Some early designs used rods to move the chain onto various gears. 1928 saw the introduction of the "Super Champion Gear" (or "Osgear") from the company founded by champion cyclist Oscar Egg, as well as the Vittoria Margherita* both employed chainstay mounted 'paddles' and single lever chain tensioners mounted near or on the downtube. However, these systems, along with the rod operated Campagnolo Cambio Corsa were eventually superseded by parallelogram derailleurs. In 1937, the derailleur system was introduced to the Tour de France, allowing riders to change gears without having to remove wheels. Previously, riders would have to dismount in order to change their wheel from downhill to uphill mode. Derailleurs did not become common road racing equipment until 1938 when Simplex introduced a cable shifted derailleur. In 1949 Campagnolo introduced the Gran Sport, a more refined version of the already existing, yet less commercially successful, cable operated parallelogram rear derailleurs. In 1964, Suntour invented the slant parallelogram rear derailleur, which let the jockey pulley maintain a more constant distance from the different sized sprockets, resulting in easier shifting. Once the patents expired, other manufacturers adopted this design, at least for their better models, and the "slant parallelogram" remains the current rear derailleur pattern. Before the 1990s many manufacturers made derailleurs, including Simplex, Huret, Galli, Mavic, Gipiemme, Zeus, Suntour, and Shimano. However, the successful introduction and promotion of indexed shifting by Shimano in 1985 required a compatible system of shift levers, derailleur, sprockets, chainrings, chain, shift cable, and shift housing. The major innovations since the 1990s have been the switch from friction to indexed shifting and the gradual increase in the number of gears. With friction shifting, a lever directly controls the continuously variable position of the derailleur. To shift gears, the rider first moves the lever enough for the chain to jump to the next sprocket, and then adjusts the lever a slight amount to center the chain on that sprocket. An indexed shifter has a detent or ratchet mechanism which stops the gear lever, and hence the cable and the derailleur, after moving a specific distance with each press or pull. Indexed shifters require re calibration when cables stretch and parts get damaged or swapped. On racing bicycles, 10 gear rear cassettes appeared in 2000, and 11 gear cassettes appeared in 2009. Most current mountain bicycles have either. Many modern, high end mountain bikes have begun using entirely one chain ring drivetrains, with the industry constantly pushing the number of rear cogs up and up, as shown by SRAM's Eagle groupsets (1 by 12) and Rotor's recent 1 by 13 drive train. Most road bicycles have two chainrings, and touring bicycles commonly have three. An electronic gear shifting system enables riders to shift with electronic switches instead of using conventional control levers. The switches are connected by wire or wirelessly to a battery pack and to a small electric motor that drives the derailleur. Although expensive, an electronic system could save a racing cyclist time when changing gears. Today the three main manufacturers of derailleurs are Shimano (Japan), SRAM (USA), and Campagnolo (Italy).

Артқы дерайлерлер

Артқы дерайлер екі функцияны атқарады: ол артқы тісті дөңгелектер арасында тізбекті жылжытады, сондай-ақ артқы тісті дөңгелектің кішірек тісті дөңгелегіне немесе алдыңғы дерайлермен кішірек тізбек жұлдызшасына ауысудан туындаған тізбектің босаңсуын қамтиды. Бұл екінші міндетті орындау үшін ол тізбектің төменгі, бос бөлігінің бағытында орналастырылады. Кейде артқы дерайлерлер бір жылдамдықты велосипедтерде тізбек кернеуін басқа тәсілмен реттеу мүмкін болмаған жағдайда тізбек кернеуін реттеуге қайта мақсатталады. Әр түрлі нұсқалары болғанымен, көптеген артқы дерайлерлер бірнеше ортақ компоненттерге ие. Оларда тізбекті S тәрізді жолмен басқаратын екі шүмек бар қоршау бар. Шүмектер жокейлік шүмек немесе бағыттаушы шүмек (жоғары) және кернеу шүмек (төмен) деп аталады. Қоршау өз жазықтығында айналады және тізбектің босаңсуын қамти үшін серіппелі болып келеді. Қоршау тісті дөңгелектің астында, тісті дөңгелектердің астында алға-артқа қозғалатын қол арқылы орналастырылады. Қол әдетте, қоршауды тізбекпен дұрыс бағыттау үшін параллелограмм механизмімен іске асырылады, ол алға-артқа қозғалғанда. Қолдың екінші ұшы велосипедтің рамасына бекітілген ось нүктесіне бекітіледі. Қол осы нүктеде айналып, қоршауды әртүрлі өлшемдегі тісті дөңгелектерден шамалы тұрақты қашықтықта ұстайды. Рұқсат етілген бүйірлік қозғалыс мөлшерін және серіппе кернеуін басқару үшін бір немесе бірнеше реттеу бұрандалары болуы мүмкін. Компоненттер алюминий қорытпасынан, болаттан, пластиктен немесе көміртекті композиттен жасалуы мүмкін. Ось нүктелері бұрандалар немесе шарлы подшипниктер болуы мүмкін. Оларға орташа мөлшерде майлау қажет.

Тынық күйде

Жоғары нормальді немесе жоғарғы нормальді артқы дерайлерлер кабельге кернеу қолданылмағанда тізбекті касеттегі ең кішкентай тіс дөңгелегіне қайтарады. Бұл Шимано тау велосипедтерінің көпшілігінде, барлық Шимано жол велосипедтерінде, сондай-ақ барлық SRAM және Campagnolo дерайлерлерінде қолданылатын стандартты үлгі. Мұндай жағдайда пружиналық қысым кішірек тіс дөңгелектеріне оңай ауысуды қамтамасыз етеді. Жол жарыстарында фиништік сызыққа спринттерде ең жылдам беріліс ауысуы қажет. Сондықтан жоғары беріліске жылдам ауысуға мүмкіндік беретін жоғары нормальді типтер басымдыққа ие. Төмен нормальді немесе жылдам көтерілетін артқы дерайлерлер кабельге кернеу қолданылмағанда тізбекті касеттегі ең үлкен тіс дөңгелегіне қайтарады. Бұл бір кезде артқы дерайлерлерде кең таралған дизайн болғанымен, қазіргі уақытта сирек кездеседі. Тау велосипедтерінде және жолдан тыс велосипедтерде ең маңызды беріліс ауысуы көтерілген учаскелерде жүзеге асады, онда жүргізушілер ауыр жүктемемен педаль тірегенде кедергілер мен қиын бұрылыстармен күресуі керек. Бұл типтегі дерайлер жоғары нормальді дерайлерлерге қарағанда артықшылықты ұсынады, себебі төменгі берілістерге ауысу жүктемелі пружинаның бағытында жүреді, бұл ауыр жүктемемен педаль тірегенде осы ауысуларды жеңілдетеді.

Қосқыштарды орналастыру

Артқы жылдамдық өзгергіштері тісті дөңгелектер арасында қозғалғанда, жоғарғы жетек дөңгелегі мен артқы тісті дөңгелектер арасындағы қажетті арақашықтықты сақтау үшін кемінде екі әдіс қолданылады. Бір әдіс, Shimano қолданған, тізбектің кернеуін пайдаланып, раманы бұру болып табылады. Бұл тізбек дұрыс ұзындықта болса, көптеген тісті дөңгелектер жиынтығымен жұмыс істеудің артықшылығын береді. Алайда, кемшілігі – бірден бірнеше тісті дөңгелектерден кішкентай тісті дөңгелектерден үлкендерге жылдам ауысу раманың тісті дөңгелектерге тиюіне, тізбек үлкен тісті дөңгелектерге көшуге және қажет болған жағдайда раманы бұруға үлкермес бұрын әкелуі мүмкін. Екінші әдіс, SRAM қолданған, жылдамдық өзгергіштің өзінің параллельді механизміне арақашықтықты енгізу болып табылады. Бұл раманың тісті дөңгелектерге тиюіне жол бермейді, тізбекті қаншалықты жылдам және бірнеше тісті дөңгелектерге ауыстырсаңыз да. Алайда, кемшілігі – белгілі бір жылдамдық өзгергішпен қолдануға болатын тісті дөңгелек өлшемдері шектеулі.

Қозғалтқыштар мен ауысу қатынастары

Қозғалту қатынасы – бұл ауыстырғыш кабельінің ұзындығы мен оның тудыратын дерайлердің көлденең қозғалысы арасындағы қатынас. Ауысу қатынасы – қозғалту қатынасының кері шамасы және оны қозғалтуға қарағанда дерайлер үшін анықтау оңай. Қазіргі уақытта бірнеше стандарт қолданылады, және әрқайсысында дерайлердің ауысу қатынасы мен тартылған кабельдің ұзындығының көбейтіндісі артқы тісті дөңгелектердің қадамына тең болуы керек. Келесі стандарттар бар. Shimano үйлесімді дерайлерлер отбасының ауысу қатынасы екі бірге (2:1) тең деп айтылады, ал SRAM компоненттердің екі отбасын жасағандықтан, бұл термин SRAM-нің бір бірге (1:1) қатынасы бар дерайлерлер отбасынан ажырату үшін кеңінен қабылданды. Назар аударыңыз, бұл отбасылық атаулар нақты ауысу қатынастарын көрсетпейді: 2:1 ауысу қатынасы шындығында 2 емес, шамамен 1,7 (немесе Dura Ace сериясында 7400 дейін 1,9), ал туған SRAM ауысу қатынасы шамамен 1,1-ге тең. Кейбір мамандар осы стандарттардың отбасылық атауларын қозғалту қатынасының белгісімен керісінше жазады, бұл ауысу қатынасының белгісінен өзгеше. Осылайша, Shimano жүйелерінде кабельдің бірліктері дерайлердің шамамен екі есе көп қозғалысын тудырады. Туған SRAM конвенциясы бір-бір (1:1) деп аталады. Олардың нақты ауысу қатынасы 1,1-ге тең. Ауыстырғышта кері тартылған кабельдің бірліктері дерайлерде шамамен бірдей қозғалысты тудырады. Кейбір SRAM ауыстырғыштары 2:1 Shimano үйлесімді болуы үшін жасалған, бірақ олар SRAM-нің 1:1 дерайлерлерімен жұмыс істемейтіні анық. Campagnolo конвенциясы. Ауысу қатынастары қазіргі заманғы агрегаттар үшін 1,5-ке тең, бірақ олардың ескі агрегаттары 1,4 қатынасына ие болған. Suntour конвенциясы және адаптерлер бар.

Сыйымдылық

Кейбір артқы дерайлерлер, әсіресе тау велосипедтері үшін, тізбектің төменгі бөлігін жеткілікті кернеуде ұстау үшін муфтамен жабдықталған. Бұл тізбектің тізбек қанатының астына тиюіне, яғни тізбек соққысына жол бермейді, ол тізбек қанатына зақым келтіруі мүмкін. Муфталар алдыңғы дерайлерсіз жүйелерде тізбектің тізбек жұлдызшасынан түсіп қалмауын да қамтамасыз етеді.

Қолдану

Дерейлер бір тісті шекадан немесе тік бұрандадан екіншісіне ауысу үшін тізбектің қозғалуын қажет етеді. Әдетте, бұл үшін велосипедшінің педаль тартуы керек, бірақ кейбір жүйелер коленвалдағы бос дөңгелекпен жасалған, сондықтан тізбек велосипедші педаль тартпаған кезде де қозғалады. 1980 жылдар шамасындағы Shimano FFS (Front Freewheel System) мұндай ең көп таралған жүйе болды. Тізбектік жетегі жүйелері, мысалы, дерейлер жүйелері, тізбек тісті шека жазықтығымен сәйкес келгенде жақсы жұмыс істейді, әсіресе ең үлкен жетегі тісті шекамен (немесе ең кішкентай жетегі кішкентай тісті шекамен) жұмыс істеуінен аулақ болу керек. Осы тәжірибелердің нәтижесінде пайда болатын тізбектің диагональды қозғалысы тиімділігін төмендетеді және барлық компоненттердің қызмет ету мерзімін қысқартады, ал алынған аралық қатынастың ортасынан ешқандай артықшылық жоқ. Дерейлерлік берілістердің тиімділігі әдетте 95% шамасында болады, бұл басқа беріліс түрлерінен бірнеше пайыздық пунктке жоғары.