Ременной привод велосипеда: преимущества, конструкция и история развития.

Введение

Велосипед с ременным приводом – это велосипед без цепи, использующий гибкий ремень, как правило, синхронный зубчатый, для передачи энергии от педалей к колесу. Применение ременных приводов к велосипедам становится все более распространенным, особенно на рынке городских велосипедов, благодаря низким требованиям к обслуживанию и отсутствию необходимости в смазке. Ременные приводы также доступны для стационарных и фитнес-велосипедов.

Преимущества

Пояса не ржавеют. Смазка не требуется. Чистота благодаря отсутствию смазки. Минимальное или полное отсутствие обслуживания. Более плавная работа. Тише, чем цепь. Долговечнее металлических велосипедных цепей. Некоторые ременные системы легче традиционных цепных передач. По сравнению с цепью, ремни обычно работают при значительно более высоком натяжении. Это необходимо для предотвращения проскальзывания ремня во время эксплуатации. Однако высокое натяжение ремня может сократить срок службы подшипников каретки и задней втулки. У шкивов первого поколения с двумя направляющими возникали проблемы с налипанием и застреванием снега в шкиве (в некоторых случаях вплоть до полной неработоспособности). Шкивы второго поколения (с одной направляющей, сбоку) и третьего поколения (с центральной направляющей) имеют улучшенную конструкцию.

Напряжение

Натяжение может быть реализовано всеми способами, используемыми для натяжения односкоростных цепных передач. Концы вилки для задней оси горизонтальны и расположены в одной линии с ремнем, с предусмотрением или без предусмотрения натяжителей цепи, что позволяет регулировать расстояние между задней осью колеса и осью каретки. Сами концы вилки могут перемещаться для изменения расстояния между задней осью колеса и шпинделем каретки. Концы вилки фиксированы, но используется отдельный натяжной ролик, который изменяет длину хода ремня.

История

8 апреля 1890 года Чарльз Д. Райс запатентовал в США ременной привод для велосипеда, патент № 425390. В 1898 году Мэтью Джозеф Стеффенс из Чикаго, штат Иллинойс, получил патент на заднеприводный электрический велосипед, использующий приводной ремень, закрепленный на периферии пневматической шины. К началу 1900-х годов некоторые мотоциклы использовали кожаные ремни. Велосипед Bridgestone Picnica с ременным приводом был представлен в начале 1980-х годов. Он использовал зубчатый ремень, аналогичный ремням газораспределительного механизма автомобилей и ремням Harley Davidson, а также новую двухкомпонентную систему звездочек, которая увеличивала натяжение ремня с возрастающей нагрузкой. Picnica был складным велосипедом, и одним из преимуществ ременного привода была его чистота. Picnica был велосипедом с небольшими колесами, поэтому натяжение ремня могло быть меньше, чем на велосипеде со стандартными колесами. Он оказался успешным, но продавался в основном в Японии. Bridgestone предлагала велосипеды с ременным приводом в США до ухода с рынка около 1994 года. С момента своего появления они постоянно предлагали велосипеды с ременным приводом в Японии, включая свою самую продаваемую модель Albelt. В 1984 и 1985 годах Марк Сандерс, дизайнер, получивший степень в области машиностроения в Имперском колледже Лондона, разработал складной велосипед в рамках своей дипломной работы в программе "Инженерный дизайн". Программа проводилась совместно Имперским колледжем и Королевским художественным колледжем в Лондоне. Он сотрудничал с инженером-конструктором из Gates Corporation, чтобы оснастить свой велосипед ремнем вместо цепи. После завершения проекта Сандерс выбрал предпринимателя и бывшего менеджера Грега Нормана Джеймса Маршалла и производителя из Глазго для запуска его отмеченного наградами дизайна в производство. Производитель дал велосипеду название Strida, и в 1987 году началось серийное производство. В 2002 году производство было перенесено на тайваньского производителя Ming Cycle для удовлетворения растущего спроса, и с 2007 года Ming Cycle полностью владела брендом Strida и правами интеллектуальной собственности. В 2004 году компания iXi, распространяемая в США компанией Delta Cycle Corporation, представила компактную конструкцию, также оснащенную ременным приводом, как и Strida. Среди других производителей складных велосипедов, использующих ременной привод, – американская компания Bike Friday и голландская Bernds. В 2007 году Gates Corporation разработала высокомодульный 8-миллиметровый синхронный ремень и систему звездочек под названием Carbon Drive System. Шаг ремня позволял снизить требования к натяжению, чтобы предотвратить проскальзывание. Легкие, запатентованные звездочки имеют грязевые каналы – отверстия под каждым зубцом, которые помогают удалять загрязнения. В 2009 году все больше велосипедных компаний, включая Trek и f8 Cycles, предлагали велосипеды с ременным приводом. В то время как производители изначально ориентировались на односкоростные велосипеды и внутренние втулки, в начале 2009 года f8 использовала фиксированную звездочку, совместимую с Gates, разработанную Phil Wood & Co., предлагая велосипед с фиксированной передачей и ременным приводом. В 2009 году Уэйн Лампкин, владелец Spot Brand и наиболее известный как основатель Avid, разработал ременную систему под названием CenterTrack. В 2010 году Gates Corporation приобрела патент у Лампкина на CenterTrack – новую конструкцию ремня и шкива, улучшающую первоначальную конструкцию Carbon Drive System. CenterTrack более устойчива к смещению, чем ее предшественники. Она также легче, на 20% прочнее благодаря более широкому 11-миллиметровому ремню, но имеет более узкие шкивы, что упрощает установку с новейшими поколениями внутренних втулок. Ремень CDX компании – первый ремень, разработанный для использования на горных велосипедах в тяжелых условиях бездорожья. В 2010 году Daimler представила Smart eBike – мощный электрический гибридный велосипед с ременным приводом Gates Carbon Drive. Электровелосипед предназначен для чистой езды без смазки. Другие известные бренды электровелосипедов включают Grace и Pi Mobility. В 2012 году дочерняя компания Continental AG, ContiTech, представила CONTI® DRIVE SYSTEM для велосипедов. Ременной привод CDS имел принцип действия, аналогичный ранней 8-миллиметровой системе Gates Carbon Drive, но в его конструкции использовался арамид вместо углеродного волокна. Conti CDS была разработана исключительно для "обычного использования на правильно уложенных дорогах и тропинках". ContiTech в конечном итоге перешла на углеродные ремни для велосипедов, ссылаясь на проблемы с тягой при использовании арамидных волокон. Ременной привод CDS использовался на некоторых велосипедах Trek и на утилитарном велосипеде Sladda, продаваемом IKEA в Швеции. После сообщений о поломках самого ремня и отзыва продукции CDS была снята с производства велосипедов с ременным приводом. В 2018 году Veer Cycles создала первый комплект для переоборудования велосипеда в ременной привод, позволяющий пользователям перевести свои велосипеды с цепным приводом на ременной. Ремень соединяется, чтобы пройти через задний треугольник рамы, что устраняет необходимость в раме с уже имеющимся разрывом.

A belt drive for a bicycle was patented in the United States on April 8, 1890 by Charles D. Rice, Patent # 425,390. In 1898, Mathew Joseph Steffens of Chicago, Illinois received a patent for a rear wheel drive electric bicycle using a driving belt attached to the periphery of the pneumatic tired wheel. By the early 1900s, some motorcycles were using leather drive belts. The Bridgestone Picnica belt drive bicycle was introduced in the early 1980s. It used a tooth belt drive like auto timing belts and Harley Davidson drive belts, along with a novel two part chainring that increased belt tension with increasing load. The Picnica was a folding bicycle, and part of the appeal of the belt drive was cleanliness. The Picnica was a small wheel bicycle, so belt tension may have been less than on a bicycle with standard size wheels. It was apparently successful, but was offered mainly in Japan. Bridgestone offered belt drive bicycles in the USA until they left the market about 1994. Since their innovation, they have continuously offered belt drive bicycles in Japan including their best selling Albelt model. In 1984 and 1985, Mark Sanders, a designer who had earned his degree in mechanical engineering from Imperial College, London, designed a folding bicycle as part of his graduate studies in an Industrial Design Engineering (IDE) program. The program was run jointly by Imperial College and the Royal College of Art in London. He collaborated with a design engineer from Gates Corporation to outfit his bicycle with a belt, rather than a chain. When his project was complete, Sanders chose entrepreneur and former Greg Norman manager James Marshall and a Glasgow manufacturer to turn his award winning design into a product. The manufacturer coined the name Strida, and in 1987 the bicycle began rolling off the production line. In 2002 production was moved to Taiwanese manufacturer Ming Cycle in order to meet increased demand, and as of 2007, Ming Cycle fully owned the Strida brand and intellectual property rights. iXi bicycles, distributed in the United States by Delta Cycle Corporation, followed in 2004 with a compact design that, like Strida, featured a belt drive. Other folding bike manufacturers that have implemented a belt drive include U. S. company Bike Friday and Netherlands based Bernds. In 2007, Gates Corporation developed a high modulus 8mm synchronous belt and sprocket system called the Carbon Drive System. The belt's pitch allowed for lower tension requirements to help prevent skipping. Lightweight, patent pending sprockets have mud ports, openings under each tooth, which work to slough off debris. In 2009, an increasing number of bicycle companies, including Trek and f8 Cycles, offered belt driven bicycles. While builders initially focused on single speeds and internal hubs, in early 2009 f8 used a Gates compatible fixed gear cog designed by Phil Wood & Co., offering a belt driven fixed gear bicycle. In 2009, Wayne Lumpkin, owner of Spot Brand and best known as the founder of Avid, designed a belt system called CenterTrack. In 2010, Gates Corporation acquired a patent from Lumpkin for CenterTrack, a new belt and pulley design that improves on the initial Carbon Drive System design. CenterTrack is more tolerant to misalignment than its predecessors. It is also lighter, 20% stronger due to a wider 11mm belt, yet has narrower pulleys, making packaging with the latest generation of internally geared hubs much easier. The company’s CDX belt is the first belt drive designed for severe off road use on mountain bikes. In 2010, Daimler introduced the Smart eBike, a power electric hybrid bicycle featuring Gates Carbon drive belt system. The eBike is designed for a clean, grease free ride. Other notable eBike brands include Grace and Pi Mobility. In 2012, Continental AG’s subsidiary ContiTech introduced the CONTI® DRIVE SYSTEM for bicycles. The CDS belt drive shared the basic operation of the early 8mm Gates Carbon Drive system, but employed aramid instead of carbon fibers in its construction. The Conti CDS was designed exclusively for ‘normal use on properly laid’ roads and paths. ContiTech eventually switched to carbon belts for bicycle use, citing issues with traction using aramid fibers. The CDS belt drive was utilized on some Trek bicycles and the Sladda utility cycle marketed by IKEA of Sweden. After reports of failures of the belt itself and a recall, CDS was withdrawn from the belt drive bicycle market. In 2018, Veer Cycles created the first belt drive conversion kit that allows riders to convert their chain driven bikes to belt drives. The belt is spliced to fit through the rear triangle and eliminates the need for a frame with a split already in it.

Производители

Пояса обычно производятся теми же компаниями, которые производят зубчатые ремни для автомобилей, оборудования и других применений синхронного ременного привода.