Велосипед с вальным приводом

Велосипед Dynamic «Runabout» с вальным приводом компании Sussex

Велосипед с вальным приводом — класс велосипедов в которых для передачи крутящего момента от кареточного узла к колесу происходит через вал, вместо цепи. В разговорной речи такую передачу называют карданной даже если в конкретном устройстве нет карданного узла, а используется цельный вал с конической передачей.

Вальный велосипедный привод был запатентован более века назад, но не получил широкого распространения вследствие сложной технологии производства и невозможностью переключать передаточное отношение (жарг. скорости). Только в последнее десятилетие (2000—2010 гг.) развитие технологий позволило сравнять передаточные отношения цепных приводов и внутривтулочных редукторов, что привело к появлению на рынке небольшого количества серийных велосипедов с вальными приводами.

История

Привод Хилдика, не совсем удачная альтернатива цепи, 1898 г.

Эскиз вального велосипедного привода с коническими шестернями, 1898 г.

Задняя коническая шестерня.

Rohloff-планетарный механизм переключения передач, встроенный в заднюю втулку.

Коническая зубчатая передача

Гипоидная зубчатая передача

В конце XIX-го века многие изобретатели и конструкторы пытались создать бесцепные велосипедные приводы. Кроме вала предлагалось множество других альтернатив цепи, но только вальный привод получил дальнейшую практическую реализацию.

Первые вальные приводы для велосипедов были изобретены и в 1890 году независимо друг от друга в США и Великобритании. А. Фернхед (англ. A. Fearnhead) создал такой привод в Лондоне в 1890 г. и запатентовал его 1891 году. В его прототипе вал вращался внутри трубки которая находилась над пером рамы, в более поздних моделях вал вращался непосредственно внутри пера.^[1] В США, Вальтер Стиллман (англ. Walter Stillman) подал заявку на патент для велосипедного вального привода десятого декабря 1890 года. Патент был выдан 21 июля 1891 года.^[2]

Вальный привод не был хорошо принят в Англии, поэтому в 1894 году Фернхед привез его в США, где компания Pope Manufacturing Company (англ.) купила эксклюзивные права на это изобретение на территории США.

Любопытно, что известный конструктор велосипедов того времени, профессор Арчибальд Шарп (англ. Archibald Sharp), был против вала; в своей классической книге «Велосипеды и трициклы» 1896, он пишет:

Механизм Фернхеда .... если бы можно было изготавливать конические шестерни с большой точностью и минимальными затратами, то можно было бы сказать, что передачи такого типа смогли бы заменить цепной привод, но факт того, что зубья конических шестерен невозможно фрезеровать с необходимой точностью, является серьёзным препятствием для его практического внедрения.[3] Archibald Sharp, 1896

Производство вальных приводов в США начались уже в 1893 году компанией League Cycle Company.^[4] Вскоре после этого, французская компания Metropole выпускает бесцепной велосипед «Acatane».^[4] В 1897 году начинается массовое производство бесцепных приводов в США по лицензии компании League Cycle Company.^[4] В 1898-99 годах бесцепные велосипеды становятся довольно популярными, но количество их продаж заметно меньше чем классических велосипедов, из-за относительно высокой цены.

Вальные велосипеды были также несколько менее эффективным, чем обычные велосипеды. Около восьми процентов потерь энергии приходилось на передачи, в частности, из-за ограниченных производственных технологий того времени. Заднее колесо было труднее снять, чтобы заменить покрышку или камеру. Многие из этих недостатков были преодолены в двадцатом веке.

В 1902 году компания Hill-Climber выпустила на рынок трехскоростной велосипед с приводом от вала, в котором разные передаточные отношения был реализованы тремя наборами конических шестерен.^[5] Хотя небольшое количество бесцепных велосипедов производилось, по большей части, велосипеды с валом исчезли из вида на протяжении большей части 20-го века.

Однако до сих пор существует ниша на рынке велосипедов, которую занимают велосипеды с вальным приводом, особенно в секторе дорожных (городских) велосипедов. И есть ряд производителей, которые предлагают такие велосипеды, либо как часть более широкого класса, либо как отдельный класс велосипедов. Ярким примером являются велосипеды компании Biomega (Дания).^[6]

Технические особенности

Для обеспечения возможности переключения передач приводной вал соединяют с встроенным в заднюю втулку (ступицу) редуктором. На сегодняшний день можно выделить три наиболее крупных производителя встроенных (внутренних) редукторов, которые можно использовать с вальным приводом, это Shimano, SRAM и Sturmey-Archer.

Использование конических шестерен позволяет развернуть ось крутящего момента, который идет от педалей, на 90 градусов. Для передачи крутящего момента к заднему колесу требуется две пары конических шестерен (Z-образная передача), одна возле кареточного узла, вторая возле втулки заднего колеса. Конические шестерни самый эффективный способ изменения угла оси вала, они обеспечивают меньшее трение по сравнению с червячными передачами.

Примечания

1. ↑ Luther H. Porter, Wheels and Wheeling, Wheelman, Boston, 1892; page 162.
2. ↑ Walter Stillman, Bicycle, U.S. Patent 456,387, July 21, 1891.
3. ↑ Archibald Sharp Bicycles and Tricycles. — Longmans, 1896. — P. 461. — ISBN 0-486-42987-3
4. ↑ ^{1 2 3} David V. Herlihy Bicycle, the History. — Yale University Press, 2004. — P. 286–287.
5. ↑ Tietjen, Alfred The Chainless Hill-Climber: A restoration project (2007). Архивировано из первоисточника 24 августа 2012. Проверено 7 августа 2009.
6. ↑ http://biomega.dk/biomega.aspx

См. также

	Велосипед с вальным приводом на Викискладе?

• Бесцепной велосипед
• Велосипедная трансмиссия
• Раздел «передача» в статье велосипед
• Коническо-цилиндрический редуктор
• Список производителей велосипедов

Ссылки

• biomega.dk — официальный сайт компании Biomega, производителя бесцепных велосипедов Copenhagen, Amsterdam, Bamboo  (англ.)
  Дания
  
• sussex.com.tw — официальный сайт компании Sussex, производителя вальных приводов  (англ.)
  Тайвань
  
• bikevalley.co.kr/eng/ — официальный сайт компании Bikevalley, производителя вальных приводов и бесцепных велосипедов Tara  (англ.)
  Корея
  
• dynamicbicycles.com — официальный сайт компании Dynamic Bicycles, производителя бесцепных велосипедов Runabout  (англ.)
  США
  
• Как поменять покрышку на бесцепном велосипеде на YouTube  (англ.)
• Патент вального привода с коробкой передач в кареточном узле, 1893 год

Типы велосипедов

 

По назначению	Дорожный велосипед  • Шоссейный велосипед  • Трековый велосипед  • Триальный велосипед  • Горный велосипед  • Циклокроссовый велосипед  • Гибрид  • 29er  • BMX  • Велорикша
По конструктивным особенностям	Одноколёсный велосипед  • Складной велосипед  • Грузовой велосипед  • Веломобиль  • Лигерад  • Тандем
По типу подвески	Ригид  • Хардтейл  • Двухподвес
По типу привода	Беспедальный велосипед • Бесцепной велосипед • Велосипед с ременным приводом • Велосипед с вальным приводом • Электрический велосипед • Велосипед с гидравлическим приводом • Велосипед с фиксированной передачей • Велосипед с мотором