Альтернатива цепи: велосипедные трансмиссии, от экзотических до перспективных

инфо

Велосипедная цепь. Photo by Phil Gradwell CC BY on Flickr
Велосипедная цепь. Photo by Phil Gradwell CC BY on Flickr

Когда вы слышите слово "велосипед", вы наверняка представляете себе классического "скитальца" ― старый добрый rover: два колеса, рама, руль, педали и цепной привод на заднее колесо.

Цепь – классический и проверенный годами способ передачи энергии. Этот вид трансмиссии легко починить в полевых условиях, он дешев в изготовлении, и… да, собственно, и все! Несмотря на распространенность цепного привода, у него есть масса недостатков, с которыми вы наверняка сталкивались в повседневности.

Недостатки цепного привода

Цепь требует регулярного ухода – чистки и смазки.

 Цепь имеет свойство пачкать одежду, а иногда и затягивать в себя ее элементы.

Цепь растягивается и начинает провисать.

 Цепь порой слетает в самый неподходящий момент, а то и рвется.

Цепь существенно увеличивает массу велосипеда, а переключение скоростей при цепном приводе возможно лишь в движении.

 Ну и наконец, ролик натяжителя в переключателе скоростей расположен очень низко и может зацепиться за неровности рельефа, что чревато как минимум поломкой механизма, а как максимум – поломкой велосипедиста при падении.

С учетом всего вышесказанного, вполне логично попытаться найти какие-то альтернативы цепной трансмиссии. И, естественно, такие попытки предпринимались не раз. И некоторые были вполне успешными.

Прямая передача

Название – условное, ибо по сути прямая передача – это отсутствие какой-либо передачи вообще. Педали – сразу на ведущем колесе. Собственно, такой способ передачи энергии мускулов к колесу появился значительно раньше цепного привода. Вспомните пенни-фартинги с их огромными передними колесами и педалями, расположенными прямо на них.

 Велосипеды с прямой передачей есть и сейчас, и это не только реплики пенни-фартингов. Существуют, например, велосипеды с педалями на заднем колесе.

Плюсы – очевидны. Никаких потерь энергии. Вообще. Никаких промежуточных элементов между ногой и колесом. Вашей трансмиссии не нужен будет уход, если у вас не будет трансмиссии!

 Минус – один, и он глобален. Расположение педалей на ведущем колесе накладывает очень жесткие ограничения на геометрию велосипеда. Педали на переднем колесе требуют низкой посадки велосипедиста, педали на заднем – заставляют делать байк очень коротким, чтобы наездник мог с комфортом дотягиваться до руля, а значит, он будет весьма неустойчивым.

Тем не менее, велосипеды с прямой передачей периодически мелькают на выставках и в блогерских обзорах. Этот вид байков экзотичен и, скорее всего, никогда не будет пользоваться широким спросом, но зато, выехав на таком велосипеде на улицу, вы наверняка привлечете к себе внимание.

Карданная передача

Да, существуют велосипеды с карданом. Да, почти как автомобили. Карданный вал был первой относительно успешной попыткой заменить цепной привод на велосипеде. Сделано это было в 1890-м году, и следующие 10 лет карданный привод довольно успешно теснил цепной…

fdgdfg
Велосипед с карданным валом

 Вращение педалей передается через прямой вал с двумя зубчатыми передачами. Система практически не требует обслуживания, а устанавливаемый в заднюю втулку редуктор позволяет осуществлять переключение скоростей. Ну и отсутствие выступающих частей положительно сказывается на аэродинамике.

Главный минус – вес карданного вала, существенно превосходящий вес цепи. Этим и обусловлена малая популярность подобной конструкции. Также к минусам можно отнести малое количество передач, но это уже особенность всех трансмиссий, использующих планетарную втулку.

 Ну и несмотря на надежность системы, если вдруг, в дороге, случится какая-то поломка – вы не то, что не почините ее в поле, за нее еще и не каждый сервис возьмется.

Однако, карданные велосипеды изготавливаются и сейчас, и более того, делаются попытки усовершенствовать трансмиссию. Примером такого усовершенствования может служить представленная в 2018-м году система DrivEn, в которой вал выполнен из карбона, а ведомые зубцы заменены на керамические подшипники.

Велосипедная трансмиссия DrivEn
Велосипедная трансмиссия DrivEn

 Перемещающийся с помощью электронного переключателя в горизонтальной плоскости вал цепляет то больший радиус кольца керамических подшипников, то меньший, обеспечивая таким образом изменение коэффициента передачи. Вот только DrivEn как была представлена 5 лет назад в качестве экспериментальной, требующей обкатки, так в серию и не пошла. Вероятно, возникли проблемы с налипанием на подшипники грязи при эксплуатации.

Гидравлическая передача

Мускульная энергия передается на ведущее колесо с помощью насоса и рабочей жидкости. Если очень утрированно описать принцип его работы, то вращение педалей приводит в движение жидкость, которая вращает мотор, крутящий момент которого уже передается на колесо.

 Как и в случае с карданным валом, полностью замкнутая система не требует ухода и работает практически бесшумно. Но опять же, в случае серьезных поломок, потребует дорогостоящего ремонта, и гидравлика также существенно тяжелее цепи.

Гидравлический велосипедный привод OYO
Гидравлический велосипедный привод OYO

В последнее время гидравлика набирает популярность и устанавливается чаще всего на электровелосипеды, где электродвигатель помогает наезднику крутить педали, управляя насосом. Такие байки имеют неимоверно плавный ход и чисто теоретически со временем могут откусить кусочек рынка, потеснив традиционное мотор-колесо.

Ременная передача

Пожалуй, наиболее активно развивающийся сейчас вид трансмиссии. Цепь заменена на прочный ремень, а традиционная коробка скоростей – на планетарную втулку.

 Ремень, выполненный из современных материалов, не уступает цепи в прочности, не растягивается, не требует ухода и почти ничего не весит.

Правда, значительную часть выигрыша в весе съедает планетарная коробка. Да, традиционную коробку скоростей к ремню приспособить невозможно, и сама планетарная втулка имеет как преимущества в сравнении с ней, так и недостатки. Скорости на ней можно переключать в любой момент, что актуально, например, если вы потеряли накат (например тормозя перед препятствием), и вам нужно тронуться с места. С цепным приводом вам придется приложить максимум усилий, чтобы тронуться на самой высокой передаче, включенной до этого. С ременным и планетарной втулкой – вы просто переключаете передачу на минимальную и плавно набираете ход.

Ременной привод велосипеда
Ременной привод велосипеда

 Но, повторюсь, диапазон передач у планетарной втулки как минимум вдвое меньше.

Опять же, ремень, в отличие от цепи, не гремит, делая поездку более комфортной. Так что сейчас "ремень или цепь?" – вопрос индивидуальных предпочтений, и этот вид трансмиссии завоевывает все большую популярность.

Электрическая передача

Пока – тоже достаточно экзотический вариант трансмиссии, о котором мы с вами уже говорили.

 Крутящий момент от вращения педалей ВООБЩЕ НЕ ПЕРЕДАЕТСЯ на ведущее колесо. Педали приводят в движение ротор, который, вращаясь в магнитном поле статора, вырабатывает электрический ток, запасающийся в аккумуляторе. А уже от аккумулятора ток подается на мотор-колесо, приводя его в движение.

Пока такая система скорее экспериментальная, и пойдет ли она в массы – непонятно. Скорость байка не зависит от скорости вращения педалей. Скорость велосипедист задает нажатием на курок газа, и при желании может педали вообще не крутить, двигаясь на том заряде, который запас заранее, дома, от розетки.

 Интересно было бы испытать эту новинку в деле, тронувшись на полностью разряженном аккумуляторе. Как это будет? Сначала придется несколько минут покрутить педали на месте, чтобы выработать немного электричества, а уже потом байк начнет плавно разгоняться?

Да и каковы потери энергии при таком необычном способе ее передачи? Сначала превращаем механическую энергию в электрическую, а уже потом – снова электрическую в механическую…

 Вопросов пока существенно больше, чем ответов. Но раз Look Cycle International в коллаборации с CIXI выпустили эту модель, значит на что-то рассчитывают.

В общем, как видите, замена цепи существует. Как минимум – ремень. Как максимум – перспективные варианты карданной и электрической трансмиссии. Так что вполне возможно, через десяток лет цепь станет таким же атавизмом, каким сейчас кажутся гигантские колеса пенни-фартингов.

 Кстати, а каков ваш выбор в современных реалиях? Цепь или ремень? Очень интересно будет прочесть ваше мнение в комментариях.


Кирилл Кудряшов
1 февраля 2024