Введение

Система передач велосипеда. Система передач с переменным передаточным числом, широко используемая на велосипедах.

Переключатель (deʁajœʁ) – это система велосипедных передач с переменным передаточным числом, состоящая из цепи, нескольких звёздочек разных размеров и механизма для переключения цепи между звёздочками. Современные передние и задние переключатели обычно состоят из подвижного направляющего ролика цепи, который дистанционно управляется тросом Боудена, прикреплённым к манетке переключения, установленной на нижней трубе, выносе руля или руле. Когда велосипедист нажимает на манетку во время вращения педалей, изменение натяжения троса перемещает направляющий ролик цепи из стороны в сторону, перебрасывая цепь на другие звёздочки.

Этимология

Dérailleur – французское слово, первое зафиксированное упоминание о котором относится к 1930 году.

История

Различные системы переключателей скоростей были разработаны и построены в конце XIX века. Одним из примеров является двухскоростной переключатель Protean, доступный на велосипеде безопасности Whippet. Французский велосипедист, писатель и популяризатор велосипедов Поль де Виви (1853–1930), писавший под псевдонимом Vélocio, изобрел двухскоростной задний переключатель в 1905 году, который он использовал в походах в Альпы. Некоторые ранние конструкции использовали тяги для перемещения цепи на разные передачи. В 1928 году появились "Super Champion Gear" (или "Osgear") от компании, основанной чемпионом по велоспорту Оскаром Эггом, а также Vittoria Margherita*, оба из которых использовали подшипниковые "лепестки" на перьях и однорычажные натяжители цепи, установленные рядом или на нижней трубе. Однако эти системы, наряду с переключателем Campagnolo Cambio Corsa, приводимым в действие тягами, в конечном итоге были вытеснены параллелограммными переключателями. В 1937 году система переключателей скоростей была представлена на Тур де Франс, что позволило гонщикам переключать передачи, не снимая колеса. Ранее гонщикам приходилось спешиваться, чтобы заменить колесо для езды с горы или в гору. Переключатели не стали обычным гоночным оборудованием до 1938 года, когда Simplex представил переключатель с тросовым управлением. В 1949 году Campagnolo представила Gran Sport, более усовершенствованную версию уже существующих, но менее коммерчески успешных, параллелограммных задних переключателей с тросовым управлением. В 1964 году Suntour изобрела наклонный параллелограммный задний переключатель, который позволял направляющему ролику поддерживать более постоянное расстояние от разных по размеру звезд, облегчая переключение. После истечения срока действия патентов другие производители приняли эту конструкцию, по крайней мере, для своих лучших моделей, и "наклонный параллелограмм" остается современной конструкцией заднего переключателя. До 1990-х годов переключатели производили многие производители, в том числе Simplex, Huret, Galli, Mavic, Gipiemme, Zeus, Suntour и Shimano. Однако успешное внедрение и продвижение четко фиксированного переключения скоростей компанией Shimano в 1985 году потребовало совместимой системы рычагов переключения, переключателя, звезд, ведущих звезд, цепи, троса переключения и рубашки троса. Основными инновациями с 1990-х годов стали переход от нечетко фиксированного к четко фиксированному переключению и постепенное увеличение количества передач. При нечетко фиксированном переключении рычаг напрямую управляет непрерывно изменяемым положением переключателя. Чтобы переключить передачу, гонщик сначала перемещает рычаг настолько, чтобы цепь перескочила на следующую звезду, а затем слегка регулирует рычаг, чтобы центрировать цепь на этой звезде. Четко фиксированный переключатель имеет механизм фиксации или храповика, который останавливает рычаг переключения, а следовательно, трос и переключатель, после перемещения на определенное расстояние при каждом нажатии или оттягивании. Четко фиксированные переключатели требуют перекалибровки при растяжении тросов или повреждении или замене деталей. На гоночных велосипедах 10-кассетные задние звезды появились в 2000 году, а 11-кассетные – в 2009 году. Большинство современных горных велосипедов имеют либо то, либо другое. Многие современные горные велосипеды высокого класса начали использовать трансмиссии с одной передней звездой, при этом индустрия постоянно увеличивает количество задних звезд, как показывают группы Eagle от SRAM (1x12) и недавняя трансмиссия Rotor 1x13. Большинство дорожных велосипедов имеют две передние звезды, а туристические велосипеды обычно имеют три. Электронная система переключения передач позволяет гонщикам переключать передачи с помощью электронных переключателей вместо использования обычных рычагов управления. Переключатели соединены проводом или беспроводной связью с аккумуляторным блоком и небольшим электродвигателем, который приводит в действие переключатель. Хотя электронная система дорогая, она может сэкономить время гонщику при переключении передач. Сегодня тремя основными производителями переключателей являются Shimano (Япония), SRAM (США) и Campagnolo (Италия).

Задние дерайлеры

Задний переключатель выполняет две функции: он перемещает цепь между задними звёздами, подтягивая провис цепи, возникающий при переключении на меньшую звезду сзади или на меньшую систему спереди передним переключателем. Для выполнения этой второй задачи он расположен на пути нижней, провисшей части цепи. Иногда задние переключатели используются в качестве натяжителей цепи для односкоростных велосипедов, у которых нет возможности регулировать натяжение цепи иным способом. Несмотря на существующие вариации, большинство задних переключателей имеют несколько общих компонентов. У них есть клетка, в которой расположены два ролика, направляющих цепь по S-образной траектории. Ролики называются направляющим (верхним) и натяжным (нижним) роликами. Клетка вращается в своей плоскости и пружиной подтягивает провис цепи. Клетка позиционируется под выбранной звездой рычагом, который может перемещаться вперед и назад под звёздами. Обычно рычаг выполнен в виде параллелограммного механизма для обеспечения правильного выравнивания клетки относительно цепи при перемещении. Другой конец рычага крепится к оси, прикреплённой к раме велосипеда. Рычаг поворачивается вокруг этой оси, поддерживая клетку на почти постоянном расстоянии от звёзд разного размера. Может быть один или несколько регулировочных винтов, контролирующих величину допустимого бокового хода и натяжение пружины. Компоненты могут быть изготовлены из алюминиевого сплава, стали, пластика или композитных материалов на основе углеродного волокна. В качестве опорных точек могут использоваться втулки или подшипники качения. Они требуют умеренной смазки.

Расслабленное положение

Высокий нормальный или верхний нормальный задний переключатель возвращает цепь на самую маленькую звездочку кассеты при отсутствии натяжения троса. Это стандартная схема, используемая в большинстве горных переключателей Shimano, во всех шоссейных Shimano и во всех переключателях SRAM и Campagnolo. В этом состоянии давление пружины облегчает переключение на меньшие звездочки. В шоссейных гонках самые быстрые переключения передач необходимы на спринтах к финишной черте. Поэтому переключатели высокого нормального типа, позволяющие быстро переключаться на более высокую передачу, остаются предпочтительными. Низкий нормальный или быстрый переключатель возвращает цепь на самую большую звездочку кассеты при отсутствии натяжения троса. Хотя когда-то это была распространенная конструкция задних переключателей, сегодня она встречается относительно редко. В горных велосипедах и езде по бездорожью наиболее важные переключения передач происходят на подъемах, где велосипедистам приходится справляться с препятствиями и сложными поворотами при педалировании под большой нагрузкой. Этот тип переключателя дает преимущество перед переключателями высокого нормального типа, поскольку переключения на более низкие передачи происходят в направлении сжатой пружины, что облегчает эти переключения при педалировании под нагрузкой.

Позиционирование клетки

Существует по крайней мере два метода, используемых задними переключателями для поддержания оптимального зазора между верхним роликом и задними звёздами при перемещении переключателя между большими и маленькими звёздами. Один из методов, применяемый Shimano, заключается в использовании натяжения цепи для поворота клетки переключателя. Это даёт преимущество в работе с большинством комплектов звёзд, при условии, что цепь имеет подходящую длину. Недостатком является то, что быстрый переход с маленьких звёзд на большие сразу на несколько звёзд может привести к удару клетки о звёзды до того, как цепь перескочит на большие звёзды и повернёт клетку, как необходимо. Другой метод, используемый SRAM, заключается в том, чтобы интегрировать необходимый зазор в конструкцию параллелограммного механизма самого переключателя. Преимущество этого метода в том, что даже очень быстрый перескок сразу на несколько звёзд не может вызвать удара клетки о звёзды. Недостатком является ограниченный выбор размеров звёзд, которые можно использовать с конкретным переключателем.

Коэффициенты приведения в действие и сдвига

Коэффициент приведения в действие – это отношение между изменением длины троса переключателя и величиной перемещения заднего переключателя, которое это изменение вызывает. Коэффициент переключения является величиной, обратной коэффициенту приведения в действие, и его проще выразить для переключателей, чем коэффициент приведения в действие. В настоящее время используется несколько стандартов, и в каждом из них произведение коэффициента переключения переключателя и длины потянутого троса должно равняться шагу задних звеньев кассеты. Существуют следующие стандарты. Семейство переключателей, совместимых с Shimano, характеризуется коэффициентом переключения два к одному (2:1), и поскольку SRAM производит два семейства компонентов, этот термин широко используется для их различения от семейства переключателей SRAM с коэффициентом один к одному (1:1). Следует отметить, что эти названия семейств не указывают точные коэффициенты переключения: коэффициент переключения 2:1 фактически составляет около 1,7 (или 1,9 в серии Dura Ace до 7400), а не 2, а нативный коэффициент переключения SRAM составляет около 1,1. Некоторые используют обратную нумерацию для названий семейств этих стандартов при обозначении коэффициента приведения в действие, в отличие от более распространенного коэффициента переключения. Таким образом, в системах Shimano перемещение единицы троса вызывает примерно вдвое большее перемещение переключателя. Собственная система SRAM называется один к одному (1:1). Фактические коэффициенты переключения составляют 1,1. Оттягивание единицы троса на манетке вызывает примерно такое же перемещение переключателя. Некоторые манетки SRAM сделаны совместимыми с Shimano 2:1, но они, очевидно, не будут работать с переключателями SRAM 1:1. Стандарт Campagnolo. Коэффициент переключения составляет 1,5 для современных моделей, но в старых моделях он был равен 1,4. Стандарт Suntour, а также адаптеры для него доступны.

Сцепление

Некоторые задние переключатели скоростей, особенно для горных велосипедов, оснащены муфтой, чтобы поддерживать достаточное натяжение нижней ветви цепи и предотвращать её удары о нижнюю часть перьев рамы – это явление называется "хлостком цепи" и может повредить перья. Муфты также помогают предотвратить сброс цепи с передней звезды в системах без переднего переключателя.

Использование

Для переключения между звеньями или звездами системы переключения скоростей требуется, чтобы цепь находилась в движении. Обычно для этого необходимо вращать педали, однако существуют системы, в которых свободный ход встроен в шатуны, обеспечивая движение цепи даже при прекращении педалирования. Наиболее распространенной такой системой была Shimano FFS (Front Freewheel System), разработанная примерно в 1980 году. Цепные передачи, такие как системы с переключателями, работают наиболее эффективно, когда цепь выровнена с плоскостью звезд, особенно избегая использования самой большой приводной звезды с самой большой ведомой звездой (или самой маленькой с самой маленькой). Диагональное натяжение цепи, возникающее при такой работе, снижает эффективность и сокращает срок службы компонентов, не давая никаких преимуществ от полученного среднего передаточного числа. Передачи с переключателями обычно имеют эффективность около 95%, что на несколько процентных пунктов выше, чем у других типов передач.