Дальнейшая эволюция трансмиссии велосипеда. Чем заменить привычную цепь?
Велосипед у большинства людей ассоциируется с цепным приводом от педалей на колесо. Но прогресс не стоит на месте, и появляются новые варианты трансмиссии велосипеда.
В статье рассмотрим перспективные альтернативы цепному приводу велосипеда.
Первые серийные велосипеды имели прямой привод с педалей на большое переднее колесо, а затем, более чем на сто лет, цепь стала основой трансмиссии велосипеда.
Широкое распространение цепей просто объяснить, ее плюсы очевидны:
- Дешевизна
- Высокий КПД и нагрузочная способность
- Возможность использовать цепь с несколькими звездами
Есть конечно и недостатки — цепь растягивается и изнашивается, за ней нужно следить и смазывать, и её нужно периодически менять.
Содержание
1. Ременный привод
Первое, что приходит на ум, когда думаешь о альтернативе цепи — это, конечно, зубчатый ремень. А как же прочность? — Современные карбоновые зубчатые ремни сравнимы по прочности со стальной цепью.
При применении ремня, сразу возникает существенное отличие ремня от цепи — ремень замкнут. И что бы его установить на велосипед, рама должна иметь возможность размыкаться в заднем треугольнике.
И, если речь идет многоскоростном велосипеде, то с ремнем возможно использование только планетарных втулок с внутренним переключением передач. Что нивелирует преимущество ремня по весу в сравнении с цепью.
Плюсы ременной передачи:
- Ремень не ржавеет и не требует смазки
- Ремень меньше шумит и имеет большую долговечность
и сейчас появляется всё больше серийных городских велосипедов, оснащенных ременным приводом.
2. Вальный привод
Вальный привод (shaft drive) — вариант трансмиссии, где крутящий момент от педалей передает вал.
На первый взгляд, такая трансмиссия надежна, с большим сроком службы и не имеет открытых элементов.
Но, эта передача имеет в своем составе две конические передачи, для смены направления передачи крутящего момента, а это сильно сказывается на КПД и массе такой трансмиссии.
Что бы получить возможность переключать передачи, нужно устанавливать дорогую и тяжелую планетарную втулку.
Широкого распространения такой привод не получил. Но у него есть резервы при применении современных композитных материалов.
3. Гидравлическая трансмиссия
Принцип работы — передача крутящего момента с помощью насоса и рабочей жидкости. Идея не нова, гидравлический привод часто используют в технике и дорожных машинах.
Плюсы по сравнению цепью:
- Высокий передаваемый момент и бесшумность
- Замкнутая система, не нужен уход
Недостатки такого технического решения все же перевешивают:
- Низкий КПД
- Большая масса и сложность конструктива
- Опасность разрыва гидравлической магистрали и потеря хода при этом
Такая трансмиссия относится больше к экзотичным, однако, есть серийные велосипеды с гидравлическим приводом.
Например, городской велосипед от OYO Bike. Но, там насос помогает вращать электродвигатель мощностью 250 Вт.
4. Трансмиссия DrivEn
Компанией CeramicSpeed в 2018 году на выставке Eurobike была предоставлена разработка революционной велосипедной трансмиссии DrivEn. КПД системы уже довели до 99%!
Керамические подшипники, карбоновый вал и электронное переключение передач — будущее уже здесь!
Осталось только выяснить, насколько такое решение будет стойким к пыли и грязи с дорог.
Передачи переключаются электромеханическим актуатором с беспроводного пульта на руле.
Принцип работы DrivEn хорошо виден на видео от разработчика:
5. Электропривод
Трансмиссия в прямом смысле тут отсутствует. Электрическое мотор-колесо прямого привода преобразует электрическую энергию во вращение колеса.
На велосипед с мотор-колесом можно не ставить трансмиссию, а кататься в режиме электроскутера.
Пока такие решения тяжелы и дороги, но будущее велосипеда за внедрением электротяги.
Заключение
«Изобретать велосипед» не перестанут никогда, очень плотно он вошел в быт человечества. По-моему мнению, будущее развитие велосипеда будет сопровождаться активным внедрением электромоторов для поддержки педалирования.
Тренды развития моторов для электровелосипедов:
- Перенос моторов в центральную часть велосипеда
- Уменьшение массы мотора
- Переход на новые типы аккумуляторов
О плюсах и минусах центральных моторов для электровелосипедов я уже писал.
Обзор самого мощного серийного центрального мотора Bafang G510 ultra.
А что же трансмиссия? — Как мне кажется, велосипедная цепь еще долго будет оставаться основным средством передачи крутящего момента от педалей на колесо. Но вот материалы для ее изготовления будут меняться. Возможно, скоро появятся цепи из полимерных материалов с высокой износостойкостью.
Спасибо за внимание!
125 комментариев
Добавить комментарий
И, кстати, для ремня еще можно поискать раму, где треугольник приподнят и нижнее перо над цепью/ремнем. Тогда не нужен разъем на раме.
Обещают в течении года-полутора выпустить серийный вариант. Ну посмотрим.
ну и интересно, сколько это чудо весит. а то еще окажется, что на уровне аливио 3х9))))
Это же коробка передач в районе педалей, а дальше цепь или ремень…
Проект закрыт — трение убивает любые известные материалы в кратчайшие сроки
И да. Чтобы это не стоило, как автомобиль.
Внезапно КПД станет 75-85%, причём скорее всего — меньше, чем больше. А ещё она не работает при низких скоростях вращения: генератор требует достаточно большой скорости вращения, что требует, в свою очередь (sic!), редуктора на приводе генератора (т.е. добавляется механическая трансмиссия от педалей к генератору).
Всё это сравниваем с КПД роликовой цепи на звёздах в 95-98% и задумываемся.
Народ жалуется, что педали крутить на ременной передаче с планетарной втулкой безрадостно, в сравнении с обычным приводом роликовой цепью и звёздами (там процентов 10 пропадает), а тут предлагаете в 2-2.5 раза повысить потери.
Это не считая того, что механическая трансмиссия способна реализовать полный крутящий момент, развиваемый на педалях, а у электротрансмиссии оно будет ограничено двигателем. И не считая массы такой трансмиссии, которая явно не будет маленькой.
И КПД 98% не будет точно. И у реальных электропередач КПД не равен эффективности отдельно взятого двигателя. И не подменяйте эффективность использования энергии идеальным электродвигателем в стационарных условиях (это не «98%», а «до 98%», но реальные — порядка 90 или несколько более) и эффективность передачи энергии с её преобразованиями и модуляцией.
Как опцию — продавать модели с переключением на АКБ.
Кстати у меня этот вел уже лет 8, кардан и планетарка работают без нареканий и сервисов (один раз добавлял смазку в кардан).
По эффективности кстати: у single speed chain ~99%, belt drive ~98%, multi speed ~97-92% (от идеальной до грязной/влажной + еще износ уменьшает), shaft drive ~95% (90 у старых велов с одной передачей).
https://bafang-e.com/en/products/motors/m-series/m445/
но у моей модели зато легко снимать переднее колесо, если в доме обычный лифт а не грузопассажирский без этого туда трудно залазить. у меня с рамой 56см. стоковые тормоза заменил, их легко убить регулировкой и узнал я про это слишком позно, дешевоые ободные тормоза надо расстегивать перед регулировкой. колодки стоковые тоже сиротские, заменил на более длинные. теперь не скрипят при томрожении в дождь, и вообще легко тормозить… да, лучше брать там где можно пощупать, я брал через интернет в московском магазине… у меня слегка переборщили с ассиметричностью заднего зонта от чего и пришлось возиться с задним тормозом и от чего он и был мной убит :) еще пришлось колхозить заглушки на педали. но неизвестно с какими он сейчас продается, модель 19-20 года отличается от модели 21 даже по фотке.
так в общем то не жалею. жалею что не купил в 12 году похожий но из хромоля в те же деньги! :) ктож знал. он меньше весил.
Забыл, проехал я на нем чуть больше тысячи км пока
2. Болты в is 6 болтовом креплении тоже бывают не только под шестигранник…
3. Крепление дисков шимано — паук, даже в самой младшей линейке. Для 6 болтов, паук только в самых дорогих версиях. При чем диск deore slx shimano стоит столько же, сколько диск 6 болтов (плоский кусок стали) от avid elexir 5.
И еще, часто велики с валовой передачей имеют конструкцию с валом спрятанным в трубу заднего треугольника, изящно :) можно недопереть как это, невидимая трансмиссия.
https://www.youtube.com/watch?v=WIVeemZ0_e4
Проблема в перестройке промышленности уже действующих корпораций и синдикатов, которые прежде видят прибыл и бабло в глазищах загребущих. На то и бренды. Вот попробуйте их сломать, что бы новое создать массовое.
На ремённом приводе тоже видел, но там кпд передачи хуже. При езде ощущение как будто немного в горку едешь и приходится уменьшать передаточное число.
Во-вторых, есть режим не значит что нужно только на нём и ездить. Он не основной.
В-третьих, я Вам сказал уже — Идите с миром. Неужто не понятно?
Можете называть велик хоть космическим кораблём, педали никуда не исчезнут.
Мне надоела эта бессмысленная болтовня. Идите с миром.
Сейчас недостатки такие:
1. низкий ресурс (конструктивная особенность из-за необходимости гнуться для переключения передач)
2. липнет грязь, нужна регулярная чистка, мойка, смазка
3. в случае электровелика с кареточным мотором — очень быстрый износ.
Достоинства:
1. простота ремонта, установки, настройки (ремонт возможен прямо в поле). То есть — надежность.
2. хороший кпд
3. относительная дешевизна
Вот теперь давайте думать, как сохранив достоинства, убрать недостатки?
а) Самое напрашиваемое — использовать планетарную втулку и односкоростную цепь. Ресурс будет — почти вечная. Но планетарка — это ДОРОГО + возрастает вес колеса, что для внедорожного катания очень плохо + кпд планетарки не 100%. В случае электровелика добавляется требование к планетарке по прочности.
б) кардан. ничем не лучше односкоростной цепи.
в) DrivEn: выглядит красиво. Но вот надежность и способность передавать серьезные усилия… как-то не верится. Кассета должна быть очень прочной, дабы не погнуться «внутрь» колеса при сильном нажатии на педали… Особенно когда кассета загрязнится. В общем ждем ИСПЫТАНИЙ на практике в цифрами по износу и характеристикам. Пока их нет — это все лишь концепт.
Вывод: многоскоростная цепь пока рулит.
Самое перспективное это прямой электрический привод.
На мой взгляд разработчики не видят одной важной проблемы в велоиндустрии.
А именно — высокий относительный вес детских и подростковых велосипедов.
Их перетяжеляют, чтобы держали вес взрослого.
И хоть я еще на своем не гоняю, решил вопрос иначе, не взирая на цепь, а наоборот еще и добавил ей Импульса.
Рабочее название «Второе дыхание» но продвигать буду как — «Импульс — комфорт» в конечном счете, и в ДВС то же можно будет установить… https://www.0bed.ru/lichnaya/ideya/vtoroe-dykhanie.html
Электропривод — это уже из другой оперы.
Работает отлично, надёжность 100%.
Но в дальний поход поеду только с классикой дешёвой, спереди две звёзды 22/40 сзади кассета 8 скоростей 11/40, цепь дешёвая КМС х8.99 Хватает в любых Крымах Карпатах, в Венгрии, Румынии, Польше, на любых горах торчкпх в разумных пределах
Добавить комментарий