Введение
Тип велосипеда, использующий карданный вал для передачи мощности вместо цепи.
Велосипед с карданным приводом – это велосипед, который использует карданный вал вместо цепи для передачи мощности от педалей к колесу. Карданные приводы были представлены в 1880-х годах, но в основном были вытеснены велосипедами с цепным приводом из-за диапазона передач, обеспечиваемого звёздами и переключателями. Около 2000-х годов, благодаря достижениям в технологии планетарных передач, появилось небольшое количество современных велосипедов с карданным приводом. Велосипеды с карданным приводом имеют большую коническую шестерню там, где у обычного велосипеда находится система звёзд. Эта шестерня соединяется с другой конической шестерней, установленной на карданном валу. Использование конических передач позволяет повернуть ось передаваемого крутящего момента от педалей на 90 градусов. Затем карданный вал имеет ещё одну коническую шестерню возле втулки заднего колеса, которая соединяется с конической шестерней на втулке, где у обычного велосипеда находится задняя звёздочка, компенсируя первое изменение оси крутящего момента. Для изменения плоскости привода на 90 градусов, которое происходит в кареточном узле и снова во втулке заднего колеса, используются конические передачи для обеспечения максимальной эффективности, хотя могут быть использованы и другие механизмы, например, шарниры Хобсона, червячные передачи или скрещенные спиральные передачи. Карданный вал часто соединяется с планетарной передачей, представляющей собой внутреннюю систему передач, расположенную внутри задней втулки. Производители планетарных втулок, подходящих для использования с карданными приводами, включают NuVinci, Rohloff, Shimano, SRAM и Sturmey Archer.
История
Первые приводные валы для велосипедов, по всей видимости, были изобретены независимо друг от друга в Соединенных Штатах и Великобритании. В 1880 году в Лондоне, Англия, был продан Орбицикл (фактически, это был трехколесный велосипед) Томаса Мура, оснащенный приводным валом. А. Фэрнхед, проживавший по адресу Каледонский путь, 354, в Северном Лондоне, разработал аналогичную конструкцию в 1890 году и получил патент в октябре 1891 года. Его прототип вала был заключен в трубу, проходящую вдоль верхней части перьев, а в более поздних моделях – непосредственно внутри перьев. В США Уолтер Стиллман подал заявку на патент на велосипед с приводным валом 10 декабря 1890 года, который был выдан 21 июля 1891 года. Приводной вал не получил широкого распространения в Великобритании, поэтому в 1894 году Фэрнхед перевез его в Соединенные Штаты, где полковник Поуп из фирмы Columbia приобрел эксклюзивные американские права. Британские производители, в конце концов, тоже заинтересовались этой технологией, и особенно активно вложился в нее Humber. Любопытно, что величайший из викторианских инженеров-велосипедистов, профессор Арчибальд Шарп, был против использования приводного вала; в своей классической книге 1896 года «Велосипеды и трициклы» он писал: «Механизм Фэрнхеда – если конические зубчатые колеса можно было бы точно и недорого изготавливать на станках, то, возможно, такие передачи могли бы в значительной степени заменить цепную передачу; но тот факт, что зубья конических колес невозможно точно обработать, является серьезным препятствием для их практического применения». В Соединенных Штатах их производила компания League Cycle Company уже в 1893 году. Вскоре после этого французская компания Metropole представила свою модель Acatane. Хотя небольшое количество велосипедов без цепи было доступно, в основном велосипеды с приводным валом исчезли из поля зрения на протяжении большей части XX века. Тем не менее, существует нишевый рынок велосипедов без цепи, особенно среди городских жителей, и есть ряд производителей, которые предлагают их либо в рамках более широкого ассортимента, либо как основную специализацию. Примечательными примерами являются Biomega в Дании и Brik в Нидерландах.
Сравнение вала и цепи
Вальные приводы работают с очень стабильной эффективностью и производительностью, не требуя регулировок или обслуживания, хотя их эффективность часто ниже, чем у правильно отрегулированной и смазанной цепи, возможно, из-за недостаточной точности обработки или выравнивания конических передач. Разборка вального привода при ремонте проколотой задней шины, как правило, сложнее, а производственная стоимость обычно выше. Фундаментальной проблемой велосипедных вальных приводов является необходимость передачи крутящего момента от педалей через конические передачи с гораздо меньшим радиусом, чем у обычных велосипедных звезд. Это требует как высококачественных передач, так и более прочной конструкции рамы. Поскольку вальные приводы требуют планетарных втулок для переключения передач, они наследуют все преимущества и недостатки, связанные с такими механизмами. Большинство преимуществ, приписываемых вальному приводу, можно достичь, используя полностью закрытый кожух цепи. Некоторые другие проблемы, решаемые вальным приводом, такие как защита одежды и предотвращение попадания грязи, можно решить с помощью защитных кожухов цепи. Сниженная потребность в регулировке у велосипедов с вальным приводом в аналогичной степени относится и к велосипедам с цепным или ременным планетарным приводами. Не все планетарные втулки совместимы с вальным приводом.