Кіріспе

Велосипедтердегі беріліс қатынасын өзгертуге арналған құрылғы

Ішкі беріліс орталығы, немесе жай ғана беріліс орталығы – планеталық немесе эпициклдік берілістер арқылы іске асырылатын, велосипедтерде кеңінен қолданылатын беріліс қатынасын өзгерту жүйесі. Деріллейрлі берілістерден айырмашылығы, берілістер мен майлау материалдары хабтың қабығының ішінде герметикалық түрде жабылады, ал деріллейрлі берілістерде механизм сыртқы ортаға ұшырайды. Беріліс қатынасын өзгерту дәстүрлі түрде Боуден тросімен хабқа қосылған ауыстыру тетігі арқылы жүзеге асырылды, бірақ бұрылыс тұтқалы ауыстыру тетіктері де кең таралды. Ішкі беріліс жүйелері әдетте ұзақ қызмет етеді және күтіп ұстауды қажет етпейді, бірақ кейбіреулері жарыстарда немесе таулы, жолдан тыс жағдайларда қолдануға жарамсыз. Көптеген қалалық велосипедтер, мысалы еуропалық қалалық велосипедтер, 7 жылдамдықты беріліс орталықтарымен жабдықталған, ал 8 жылдамдықты жүйелер жиірек қолжетімді болып келеді. Ескі немесе арзан тұтыну велосипедтері көбінесе 3 жылдамдықты беріліс орталықтарын пайдаланады, мысалы велосипед бөлісу жүйелерінде. Көптеген бүктемелі велосипедтерде де 3 жылдамдықты беріліс орталықтары қолданылады. Қазіргі заманғы, 18 жылдамдыққа дейін беріліс қатынасын ұсынатын құрылғылар бар.

Тарих

Эпициклдік дөңгелектер велосипедтерде қолданылуына дейін үш дөңгелекті велосипедтерде пайдаланылған. Эпициклдік хабтарға патенттер 1880 жылдардың ортасына қарай алынған. 1895 жылы Ноблсвилл қаласынан (Индиана штаты, АҚШ) шыққан америкалық машина жасаушы Севард Томас Джонсонға ықшам эпициклдік хабты жасауға патент берілді. Бұл 2 жылдамдықты құрылғы болған, бірақ коммерциялық сәттілікке жете алмады. 1896 жылы Англияның Салфорд қаласынан Уильям Райли 2 жылдамдықты хабқа патент алды, ол 1898 жылы "Хаб" деген атпен өндіріске түсті. Ол үлкен жетістікке ие болып, он жыл бойы өндірісте болды. Бұл ықшам эпициклдік хабтық берілістердің тиімділігін жылдам анықтады. 1902 жылы Райли 3 жылдамдықты хабтық беріліс жасады. Ол "Хаб" өндірушісімен келісім шарт жасады, бірақ болашақ құрылғылардың жобаларына қатысты интеллектуалдық құқықтарды оларға берді. Бұл мәселені шешу үшін Рейлидің 3 жылдамдықты хабына патент оның әріптесі Джеймс Арчер атынан алынды. Осы уақытта белгілі ағылшын журналисі және өнертапқышы Генри Стурми де 3 жылдамдықты хабты ойлап тапты. 1903 жылы Рейли велосипед компаниясының басшысы Франк Боуден Рейли/Арчер және Стурмидің 3 жылдамдықты хабтарына құқықтарды алғаннан кейін "Үш жылдамдықты беріліс синдикатын" құрды. Рейлидің хабы алғашқы Sturmey Archer 3 жылдамдығы ретінде өндіріске түсті. 1902 жылы Микаэль Педерсен (Дурсли Педерсен велосипедін де жасаған) 3 жылдамдықты хабтық беріліске патент алды және ол 1903 жылы өндіріске енгізілді. Бұл "қарсы білік" принципіне негізделген деп айтылды, бірақ бұл ерекше эпициклдік беріліс болды, онда сақиналы тістің орнына екінші күн тісі қолданылды. 1904 жылы Fichtel & Sachs компаниясы (Германия, Швейнфурт) Wanderer компаниясына лицензия бойынша хабтық беріліс өндірді, ал 1909 жылы британдық нарықта 14 түрлі 3 жылдамдықты хабтық беріліс болды. 1930 жылдары хабтық берілістер бүкіл әлемде велосипедтерде қолданылды. Олар Ұлыбританияда, Нидерландыда, неміс тілді елдерде және Скандинавияда ерекше танымал болды. 1970 жылдардан бері ағылшын тілді елдерде олардың қолданылуы азайды, бірақ велосипедтер спорт немесе демалыс үшін ғана емес, күнделікті көлік ретінде жиі пайдаланылатын Солтүстік Еуропаның көптеген аймақтарында олар әлі де кеңінен қолданылады. Арзан және мықтырақ (бірақ сенімділігі төмен) дерайлер жүйелері кеңірек ауқымды беріліс ұсына бастады. 1987 жылы Sturmey Archer тек 3 және 5 жылдамдықты хабтарды, ал Fichtel & Sachs және Shimano тек 2 және 3 жылдамдықты хабтарды жасады. Сол жылы велосипедтің эпициклдік дөңгелектеріне арналған, 80 жылдан бері жарық көрген алғашқы кітап (техникалық нұсқаулықтардан басқа) жарық көрді. Содан бері хабтық берілістерге қызығушылық өсіп келеді, бұл қазір қолжетімді өнімдердің кең ауқымында көрініс тапты. 1995 жылы Sachs 12 жылдамдықты және 339% жалпы ауқымды Elan хабтық берілісін ұсынды. Үш жылдан кейін Rohloff Speedhub 500/14 шығарды, ол 14 жылдамдықты және 526% ауқымды, 27 жылдамдықты дерайлерлік беріліс жүйесімен салыстырмалы, сонымен қатар тау велосипеді үшін жеткілікті мықты және жеңіл болды. 2007 жылы NuVinci тұрақты өзгермелі беріліс ("қадамсыз") ∞ жылдамдықты хабтарды қалалық велосипедтер үшін өндіруді бастады, оның ауқымы шамамен 380% -ға дейін өсті (2016). 2008 жылы Sturmey Archer 3, 5 және 8 жылдамдықты хабтарды, SRAM (Fichtel & Sachs-тің мұрагері) 3, 5, 7 және 9 жылдамдықты, ал Shimano 3, 7 және 8 жылдамдықты хабтарды жасады. 2010 жылдың ақпан айында Shimano компаниясы Shimano Alfine 700, 11 жылдамдықты модельді ұсынғанын жариялады. Көптеген хабтық беріліс жүйелері бір артқы тісті дөңгелектерді пайдаланса да, SRAM-нің Dual Drive жүйесі эпициклдік хабты артқы дөңгелекке шоғырланған кең ауқымды қозғалтқыш жүйесін қамтамасыз ету үшін көп жылдамдықты артқы дерайлер жүйесімен біріктіреді. 2010 жылы Canyon 1.442 концепциясын ұсынды, ол ұқсас эпициклдік/дерайлерлік үйлесімді пайдаланатын гибридтік хаб. Brompton Bicycle өзінің екі жылдамдықты дерайлерімен арнайы үш жылдамдықты Sturmey Archer хабымен ("BWR" - Brompton Wide Ratio) біріктірілген дизайнын жасады. Бұл жүйе бүктелетін велосипедтерде (бірнеше алдыңғы тізбектер велосипедтің бүктелу механизміне кедерілгі келтіруі мүмкін), жату велосипедтерінде және жүк велосипедтерінде (кіші дөңгелектер мен/немесе ауыр салмақ кішірек қадамдармен кеңірек берілістерді қажет етеді) пайдалы. Бұрын мотоциклдерде де хабтық берілістер қолданылған, бірақ қазір бұл сирек кездеседі.

Жұмыс істеу принципі

Ең қарапайым 3 жылдамдықты хабтар бір планеталық эпициклдік беріліс жиынтығын пайдаланады. Күн тісшесі (сары түсті) білікке берік бекітілген, демек велосипед рамасына қатысты қозғалмайды. Төменгі берілісте тізбек (қызыл түсті) жылдамдық айналысын қозғалтады, ал планета тасымалдағышы (жасыл түсті) хабты қозғалтады, бұл беріліс қатынамын төмендетеді. Ортаңғы берілісте тізбек хабты тікелей қозғалтады. Жоғары берілісте тізбек планета тасымалдағышын (жасыл түсті) қозғалтады, ал жылдамдық айналысы (қызыл түсті) хабты қозғалтады, нәтижесінде беріліс қатынамы артады. Хабтық берілістің білік осі (дерейлер жүйесінен өзгеше) тікелей берілістен басқа барлық берілістерде айналу моментін қабылдайды, сондықтан айналуға қарсы сенімді бекітілуі керек. Дропаут пен білік гайкасы арасындағы айналуға қарсы шайбалар көбінесе жеткілікті болса да, кең ауқымды заманауи жүйелер тізбекті ұстағышқа бекітілген реакциялық қолды пайдаланады. Барабанды тежегіштері бар артқы дөңгелектерге (кейбір қалалық велосипедтерде кездесетін) бәрібір реакциялық қол қажет. Көптеген хабтық берілістер бір бұрылыс, триггер немесе бас бармақпен басқарылатын ауыстырғышпен ұқсас жұмыс істейді. Бірақ Sturmey Archer 5 жылдамдықтың ескі үлгісі ерекшеленеді, ол жақын және алыс диапазонды күн тісшелерін ауыстыру үшін екінші ауысу кабелін қолданды, тиімді түрде бір құрылғыда екі 3 жылдамдықты хабты қамтамасыз етті. Екі диапазонның ортаңғы берілісі тікелей болды, сондықтан бес түрлі беріліс болды. Оларды екі кабельді де басқаратын арнайы 5 жылдамдықты ауыстырғышпен немесе стандартты 3 жылдамдықты ауыстырғышпен және үйкеліс ауыстырғышпен басқаруға болады.

Артықшылықтар

Шеңберлік берілістер шеңбердің ішінде орналасқан, бұл оларды судан, тозаңнан және соққылардан қорғайды. Сондықтан шеңберлік берілістерге әдетте сыртқы дерайлерлі жүйелерге қарағанда аз күтім қажет, олар жиі реттеуді және бөлшектерді ауыстыруды (алдыңғы тісті дөңгелектер, артқы тісті дөңгелектер, тар дерайлерлік тізбек) талап етеді. Шеңберлік берілістер спицалармен соқтығысып, дөңгелектің құлау қаупін толығымен жояды, бұл дерайлерлік жүйелерге тән. Шеңберлік берілістер артқы дөңгелек айналмаған кезде де беріліс қатынасын өзгерте алады. Бұл жиі тоқтап тұратын қалалық велосипедтерде және қиыр жолдардағы тау велосипедтерінде пайдалы. Шеңберлік берілістерді тәжірибесіз жүргізушілерге қолдану оңай, өйткені әдетте бір ғана ауыстырғыш болады және беріліс қатынастары арасында қайшылықтар болмайды. Ал қазіргі дерайлерлік жүйелерде көбінесе екі ауыстырғыш болады және дұрыс емес беріліс комбинациясын болдырмау үшін алдын ала ойлану қажет. Шеңберлік берілістерге костер тежегішін орнатуға болады (бірақ барлық шеңберлік берілістерде ол қолжетімді емес). Бұл дерайлерлік жүйелерде мүмкін емес, өйткені тізбек кері бағытта тартылуға мүмкіндік бермейді. Шеңберлік берілістер сыртқы дерайлерлерге үйлеспейтін жүйелерде, мысалы, белдікті және валдік берілістерде беріліс қатынасын өзгертуге мүмкіндік береді. Бір тізбектің орналасуы тізбекті толығымен жабатын қорғағышты орнатуға мүмкіндік береді, осылайша тізбекті судан және тозаңнан қорғауға болады, ал киімдер майланған тізбекпен жанаспайды. Бір тізбектің орналасуы тізбектің иілуіне немесе бұрылуына қажеттілікті жояды. Осының нәтижесінде тізбек параллель штырғылары бар конструкциямен жасалуы мүмкін, цилиндр тәрізді емес. Тіреу беттері арасындағы сызықтық контакт, дерайлерлік тізбектің нүктелік контактынан айырмалы, барлық компоненттердің қызмет ету мерзімін ұзартады. Белгілі тізбектің орналасуы бар велосипедтерде тізбекті кернеуші қажет емес, бұл жолсыз велосипедшілер үшін артықшалық. Егер кернеуші қажет болса, тізбектің босаңсуын жою үшін қысқа ұяша жеткілікті. Шеңберлік берілістің корпусы әдетте дерайлерлік берілістің корпусынан үлкен диаметрлі болады, сондықтан мұндай дөңгелектердегі спицалар қысқа болуы мүмкін. (ескерту: өндірушілер жүргізген сынақтардың нәтижелерінде кейбір маркетингтік материалдар 2% көрсетсе де, бұл жалған және мүмкін емес. Көптеген сынақтар жаңа шеңберлік берілісті ескі және нашар күтім көрген дерайлерлік жүйемен салыстырды немесе оське ешқандай салмақ түсірмей, жүйеге жүктеме қоймады. Нақты көрсеткіштер басқаша – тиімділік/жоғалтулар барлық планетарлық берілістерге жақын.) Шеңберлік берілістер эквивалентті беріліс сипаттамалары бар дерайлерлік жүйелерге қарағанда ауыр болады, ал қосымша салмақ артқы дөңгелекке шоғырланады. Осы себепті, олар спорттық қолданыстағы артқы аспалы велосипедтер үшін бірінші таңдау емес, өйткені қосымша салмақ сүйреу мен тежеуге кері әсер етуі мүмкін. Шеңберлік берілістер әдетте жылдам босату механизмдерімен/бұрыштама осьтермен үйлесімсіз, олармен жүргізуші артқы дерайлер арқылы ауыса алады. Тісті дөңгелектерді мұқият таңдау бір тісті дөңгекті пайдаланған кездегі беріліс қатынастарын екінші тісті дөңгекті пайдаланған кездегі беріліс қатынастарының арасындағы жартылай қадамды беріліске икемдеуге мүмкіндік береді, мысалы, Brompton 6 жылдамдықты бүгілетін велосипедінде. Бұл тұжырым SRAM Dual Drive жүйесінде қолданылады және кеңейтіледі, онда дәстүрлі көп жылдамдықты кассета 3 жылдамдықты шеңберлік беріліске орнатылады. Sturmey Archer компаниясы да осыған ұқсас AW шеңберлік берілісін шығарады. Бұл жүйе алдыңғы дерайлерді қабылдай алмайтын велосипедтерде пайдалы болуы мүмкін. Неміс компаниясы Canyon 2010 жылы ұқсас эпициклдік/дерайлерлік комбинацияны қолданатын гибридтік шеңберлік беріліс – 1442-ні ұсынды. Алдыңғы және артқы дерайлерлер шеңберлік беріліспен қолданылған кезде, нәтижесінде өте кең ауқымды трансмиссия пайда болады, бірақ салмақ пен күрделілік артады. Екілік жүйелердің ерекше қолданылуы – тік велосипедтерде, егер жоғары беріліс қосылған болса, тұрып қалғаннан немесе қатты тежегеннен кейін қозғалу қиын. Тік велосипедте жүргізуші бір аяғын ең аз импульс алу үшін пайдалана алады және педальдарға тұрып, велосипедті теңестіру үшін денесінің жоғарғы бөлігін пайдалана алады; бұл екі доңғалақты тік велосипедте мүмкін емес. Мұнда екілік жүйе тоқтап тұрған немесе төмен жылдамдықта ауысуға мүмкіндік береді, бұл тек дерайлерлік берілістермен мүмкін емес.

Жоғары дәрежелі шүмектілік шестер

Жоғары дәрежелі ступицалық берілістер бір-бірімен байланысқан бірнеше эпициклдік берілістерді пайдалану арқылы берілістердің көбірек санын ұсынады. Олардың қатынастары берілістердің тең аралықта орналасуын және жалпы беріліс диапазонының кеңдігін қамтамасыз ету үшін таңдалады. Мұндай құрылымдардың жұмыс принципі, қарапайым жүйелердегідей, тізбекті ауыстырумен жабдықталған триггерлік немесе бұрылмалы ауыстырғыш арқылы жүзеге асырылады. 12 жылдамдықты Sachs Elan – нарықта 10 немесе одан көп жылдамдығы бар алғашқы ступицалық беріліс (1995–1999). Ол ауыр және сапа мәселелеріне тап болғандықтан, бірнеше жылдан кейін өндірілімі тоқтатылды. 1998 жылы ұсынылған 14 жылдамдықты Rohloff Speedhub ступицалық берілісінің диапазоны 5:1-ден асып, ол 24, 27 және 30 жылдамдықты ауыстырғыш жүйелермен (алдыңғы және артқы жағында 3×8, 3×9 және 3×10 тісті доңғалақтары бар) салыстыруға болады, себебі соңғыларында үш қабаттасқан диапазон болады және көбінесе 14 ғана нақты беріліс бар. Speedhub-та қабаттасу болмағандықтан, ступицалық берілісте тек екі ауысу бағыты бар (жоғары және төмен), ал алдыңғы және артқы ауыстырғыштарда барлық берілістерді ауыстыру үшін екі ауысу бағыты бар екі ауыстыру механизмі қажет. 2010 жылы ұсынылған 11 жылдамдықты Shimano Alfine 700 ступицалық берілісінің диапазоны 4:1-ден асып, ол 20 жылдамдықты ауыстырғыш жүйелерімен салыстыруға болады, ал ішкі бөліктері май ваннасында жұмыс істейді, бұл механикалық тиімділікті арттырады.