В наше время никого не удивишь возможностью переключения скоростей на велосипедах. Такой функцией оснащено большинство современных моделей, за неё отвечают определённые системы.
Познакомимся с одним из таких механизмов, о значении и устройстве которого многие не догадываются.
Что такое планетарная втулка
Планетарная втулка — сложно устроенная механическая система, предназначенная для перехода с одного скоростного режима на другой. Система помещена внутрь втулки на заднем колесе велосипеда. Работа механизма организована за счёт одной или более планетарных передач.
Данное устройство относится к системе трансмиссии велосипеда. От неё зависит, какую скорость можно развить, как часто необходимо крутить педали, а также плавность движений велосипеда.
Это довольно сложный механизм. Он особенно интересен тем, что по принципу действия подобен коробке передач, которой оснащены автомобили.
Классическим вариантом велосипедной трансмиссии является кассета со звёздами, которую закрепляют на заднем колесе байка. При поломке её легко можно снять, отремонтировать или заменить на новую, она подвержена различным воздействиям окружающей среды.
Этот нюанс принципиально отличает устройство планетарки от кассеты, ведь в этом случае система переключения передач герметично закрыта корпусом втулки. Это обеспечивает защиту элементов устройства от влияний внешних факторов.
Факт: Планетарные втулки поддерживают от 3 до 14 скоростей, больше всего среди велосипедистов распространены устройства с 5 или 7 передачами.
Система планетарной передачи была изобретена ещё в 1880 году. Изначально её применяли в устройстве мотоциклов. Первые модели планетарных редукторов были 2-скоростными. На начальных этапах существования эти устройства не пользовались популярностью.
Далее о втулках снова вспомнили в 30-е годы ХХ века. Число передач возросло до 3, они стали популярны в оснащении велосипедов. Более всего планетарные велосипеды были в ходу в странах Западной Европы (Великобритания, Германия, Нидерланды) и в скандинавских государствах.
По причине возникновения на велосипедном рынке кассет со звёздочками, которые имели меньшую стоимость и легче поддавались ремонту, планетарные втулки вновь утратили широкое распространение.
В современное время наблюдается очередное возрождение планетарки. Конец XX века ознаменовался изобретением 7-скоростных приспособлений, и редукторы снова начали возвращать былую славу. Начиная с этого времени, данное устройство постоянно модернизируется.
Из чего состоит и как работает
В процессе применения планетарной передачи в качестве редуктора, одна из составных частей системы неподвижно зафиксирована, а вторая выступает в роли ведущей – осуществляет замыкание на звезду, приводимую цепью.
Третьему компоненту системы достаётся роль ведомого – происходит замыкание на корпус втулки. Все составные части устройства соединены между собой роллерным сцеплением. Это значительно снижает шумность работы системы.
Передаточное отношение обуславливается тем, какое число зубьев присутствует в каждом элементе, и от того, какая именно часть зафиксирована неподвижно. Чтобы увеличить число возможных скоростей втулки, необходимо увеличить число передач.
Планетарная втулка — это прибор, который изменяет отношения передач. Его устройство представляет собой комплекс различных шестерёнок, которые взаимодействуют между собой.
Планетарный механизм состоит из следующих компонентов:
- Солнечная шестерня (велосипедисты называют её «солнышком»). Шестерня помещена в центр устройства, она имеет жёсткое сцепление с осью, на которой крепится колесо. Именно из-за этого элемента устройство и получило название «планетарного» — расположение составляющих механизма устроено по аналогии размещения планет по отношению к Солнцу в солнечной системе. Данный элемент осуществляет регулирование скорости велосипеда.
- Сателлиты. Примыкают к солнечной шестерёнке, поэтому передача вращения солнечной шестерни осуществляется на них. По-другому их называют планетарными шестернями.
- Водило. Фиксирующий кронштейн, внешне напоминающий крест, скрепляющий сателлиты между собой. Кроме этого он выполняет направляющую функцию, не позволяя планетарным шестерням двигаться хаотично.
- Кольцевая шестерня или эпицикл. Является самой крупной из всех шестерёнок системы. Она расположена по обе стороны устройства. Вращаясь, педали осуществляют передачу на этот элемент.
На руле велосипеда установлен переключатель, с помощью которого происходит регулирование передач.
https://youtu.be/JL6spHU-DzA
Рассмотрим алгоритм действий системы на примере работы устройства с тремя передачами:
- Когда велосипедист задаёт первую передачу — низкую — колесо с зубьями производит вращение. Колесо приводится в движение звёздочкой, которая размещена в задней части. Планетарная обойма заставляет вращаться втулку и осуществляет снижение скорости. Передача снижается на 25% — получается, что на каждые 4 вращения главной звёздочки механизм вращается 3 раза.
- В процессе прямой передачи на зубчатое колесо передаётся усилие напрямую от звездочки, от чего оно начинает движение. Это заставляет вращаться планетарку;
- Третья — она же высокая — передача предполагает действие, при котором на обойму передаётся усилие от звёздочки. Такое воздействие заставляет колесо с зубьями осуществлять движение. Именно этот процесс обеспечивает вращение втулки. Колесо совершает 4 оборота, когда звёздочка вращается только три раза. Это говорит о том, что повышение передачи осуществляется на 33%.
Втулки, рассчитанные больше чем на три скорости, имеют от двух разных блоков механизмов. Редуктор, который имеет 8 скоростей, состоит из 2 планетарных передач.
Функция первой передачи – снижать скорость вращения втулки на определённый уровень. Первая передача имеет в составе по одной солнечной и кольцевой шестерне и 1 блок сателлитов.
Вторая передача необходима для того, чтобы повышать скорость вращения втулки. Её комплектация представляет собой 1 кольцевую шестерню, комплекс из 3 «солнышек» и 3 блока сателлитов.
Плюсы
У велосипедов на планетарной втулке большой количество преимуществ:
- Надёжность. В противоположность кассете со звёздочками, все движущиеся части помещены внутрь блока. Не придётся думать о том, что туда попадёт грязь, вода, песок, которые могут спровоцировать выход из строя. При попадании велосипедиста в аварию, или если двухколёсный конь упадёт на бок, механизм не повредится, потому что все элементы системы спрятаны внутри.
- Минимальное техническое обслуживание. Благодаря специфическому устройству, редуктор на велосипед считается необслуживаемой деталью – это означает, что в случае поломки необходимо заменить элемент полностью. В процессе использования велосипедисту не придётся беспокоиться о постоянной смазке, очистке, настройке системы передач.
- Долговечность. Планетарные втулки имеют значительно больший срок службы, чем классическая система трансмиссии.
- Удобство использования. Редуктор позволяет переключать скорости напрямую, а не последовательно. Ещё один удобный момент – можно переключаться, когда велосипед не осуществляет движение, а стоит на месте. Планетарная система даёт возможность переключить передачу без вращения педалей. Это создаёт дополнительное удобство в процессе перемещения. Также прибор позволяет переключать сразу несколько передач.
- Цепь прослужит дольше. Это обусловлено тем, что цепь установлена по прямой линии. На велосипеды с планетарным типом трансмиссии установлено лишь две звезды – сзади и спереди. Такое расположение защищает цепь от перекосов в процессе переключения передач, поэтому она практически не изнашивается. Если всё-таки возникнет необходимость заменить цепь – это выйдет значительно дешевле, потому что стоимость односкоростных цепей ниже, чем цена многоскоростных моделей.
- Возможность установить защитный щиток на цепь. Это снижает риск попадания грязи на цепь, а также защищает одежду от загрязнений, что очень удобно, когда надо добраться до учёбы или работы на велосипеде.
- Зимняя эксплуатация. Устройство такой трансмиссии обеспечивает надёжную защиту всех элементов системы от морозов, обледенений и забивания снегом.
- Повышенная прочность заднего колеса. Колесо, на котором установлен такой механизм переключения, имеет одинаковый угол наклона спиц. От этого спицы натянуты сильнее. От силы натяжения зависит прочность самого колеса.
- Допустимость применения ножного тормоза. Это очень удобно, так как ножной тормоз является максимально лёгким и эффективным в использовании. Он работает без сбоёв в любых условиях. Единственный нюанс — работа ножного тормоза возможна исключительно в том случае, если во втулку встроена внутренняя тормозная система.
Минусы
Не существует идеальных устройств. Планетарная система обладает рядом недостатков:
- Стоимость. Велосипеды на планетарной втулке обойдутся дороже, чем велосипеды со звёздочной системой. С другой стороны, это спорный недостаток – ведь дальнейшее обслуживание редуктора не потребует серьёзных вложений средств, а значит, в перспективе такое приобретение окупится.
- Вес. Деталь имеет среднюю массу около 3 кг. Такой вес считается тяжёлым, поэтому среди производителей городских, шоссейных или прогулочных линеек чаще распространена установка планетарной втулки на велосипеды. Для спортбайков и маунтинбайков такая трансмиссионная система будет неудобна.
- Слабое передаточное отношение. У кассетной трансмиссии среднее значение передаточных отношений способно достигать 550%. Показатель передаточного отношения этого типа трансмиссии в среднем имеет значение, равное 330%. Такой показатель затрудняет крутые подъёмы, а на прямых отрезках дороги скорость не разовьётся так же, как на велосипедах со звёздочной трансмиссией.
Факт: производители активно работают над этой проблемой. Уже сейчас этот недостаток отсутствует на дорогих моделях, имеющих 7, 11 и 14 скоростей.
- Недостаточная герметичность. Многие велосипедисты жалуются, что внутрь корпуса втулки всё равно попадает небольшое количество песка и грязи, при этом отсутствует свободный доступ к «внутренностям» системы, что затрудняет возможность прочистки.
- Сбои в работе прибора. Всегда существует риск, что механизм может заклинить — от подобных ситуаций никто не застрахован. Если такая поломка произойдёт с велосипедом на обычном переключателе, всегда можно сделать из него «синглспид» — то есть велосипед с одной передачей без возможности переключения. На этом байке можно спокойно добраться до дома или веломастерской. При поломке планетарки посреди дороги передвигаться на велосипеде станет невозможно.
- Отсутствие ремонтопригодности. Хоть планетарный механизм и редко ломается, не существует ничего вечного. Починить эту сложную систему дома без опыта будет затруднительно. Произвести ремонт детали смогут не в каждой веломастерской. Чтобы это сделать, потребуется либо найти хорошего специалиста, либо заменить сломанный прибор на полностью новый.
- Несовместимость с зажимами в виде эксцентриков. Если втулка ненадёжно закреплена на перьях велосипеда, это может привести к проворачиванию детали, повреждению рамы или самого элемента.
- Затруднения при катании на высоких скоростях. В механическом плане планетарные втулки менее эффективны в сравнении со звёздочной трансмиссией. Велосипед теряет от 4 до 10% скорости, так как усилия, затраченные на педалирование, проходят через несколько передач. Если прибавить к этому большой вес устройства, скоростная возможность снижается ещё больше. Велосипед медленнее разгоняется, поддержание высокой скорости затрачивает больше энергии.
- Использование редуктора затрудняет быструю смену колеса.
- Многие велосипедные рамы не совместимы с данным типом трансмиссии.
Тонкости
Чтобы оснастить велосипед планетарной трансмиссией или произвести замену сломанного прибора на новый, необходимо подобрать подходящий механизм конкретно под свой велосипед.
Разберём основные нюансы выбора планетарного редуктора для велосипеда:
- В самом начале следует решить, какое количество передач должно быть у будущей трансмиссии. Для перемещения по городу подойдёт трёхскоростная система, а для более трудной езды по бездорожью рекомендуется брать устройство, поддерживающее от 8 передач.
- В момент выбора подходящего редуктора важно принять во внимание то, на каком расстоянии расположены друг от друга перья вашего велосипеда (дропауты), ведь именно на них должна быть закреплена ось втулки. Модели не универсальны и не все подходят под любой велосипед.
- Обращайте внимание на тормоза, установленные на велосипеде. Не каждое устройство рамы может позволить разместить систему с дисковыми тормозами. Оснащение с тормозами V-brake является более универсальным.
- Прорези перьев для вала редуктора могут отличаться на разных моделях. На одних байках они располагаются вертикально, на других имеют горизонтальное положение. В случае с вертикальным расположением, потребуется дополнительное натяжение цепи.
- Ещё один важный нюанс – количество спиц в колесе. Оно должно соответствовать количеству фланцев, просверлённых в устройстве. Если число не совпадает, потребуется подбирать подходящее колесо или собирать его самостоятельно.
Область применения
Наиболее всего втулки, имеющие планетарные передачи, находят широкое распространение среди велосипедов городского или прогулочного типа. Передвижение по дорогам без резких и крутых подъёмов, с твёрдым ровным покрытием, не имеющих выбоин и ям на велосипедах с данной системой трансмиссии будет максимально комфортным.
Особенно подобное оснащение подойдёт людям, не стремящимся к высокоскоростной езде. Людям, не желающим постоянно следить за чистотой и уровнем изношенности трансмиссии своего велосипеда, такая система тоже станет оптимальным вариантом.
Тяжесть приспособления усложняет его использование на байках, предназначенных для велоспорта. Езда на планетарном велосипеде по ухабистым дорогам будет сопровождаться заметным дискомфортом.
Из-за этого спортсмены, гонщики и любители покорять извилистые горные дороги отдают предпочтение классической звёздочной трансмиссии.
Оптимальным будет брать велосипед с таким оснащением, если его назначение — перемещаться по городу или сельской местности с нормальными дорогами.
Производители втулок
Существует несколько основных компаний, занимающихся производством устройств с планетарной трансмиссией:
- Rohloff.
- SRAM.
- Shimano.
- Sturmey-Archer.
Лидирующую позицию занимает компания Rohloff. Планетарные втулки, выпускаемые фирмой, считаются наиболее сложными механизмами. Достижение компании состоит в том, что она разработала 14-скоростное устройство.
Следующей по списку идёт производитель SRAM. Продукция компании очень популярна среди велосипедистов. Ассортимент планетарных втулок SRAM представлен различными моделями, среди которых есть 12-скоростные девайсы.
Планетарные втулки Shimano занимают 3-е место в рейтинге производителей. Компания предоставляет покупателю достойный выбор – можно подобрать втулки, которые позволяют переключать от 3 до 11 передач.
Компания Sturmey-Archer известна тем, что производит девайсы с гибридно-кассетным оснащением. Среди продукции можно найти и обычные втулки на 3, 5 и 7 передач.
Как правильно переключать передачи при движении на велосипеде
Планетарные втулки не просто вывести из строя благодаря надёжному устройству системы. Правильная эксплуатация прибора способна обеспечить владельца долгими годами бесперебойной работы. И наоборот — регулярное пренебрежение правилами использования устройства механизм редуктора так или иначе придёт в негодность.
Главный принцип эксплуатации велосипеда на планетарной втулке идентичен особенностям работы с АКПП – переход с одного скоростного режима на другой должен осуществляться без подачи «газа». Когда речь идёт о велосипеде, под «газом» понимается вращение педалей.
Важно: надлежащая эксплуатация велосипедов с планетарной трансмиссией подразумевает обязательное соблюдение правила – осуществлять переключение передач требуется в тогда, когда педали велосипеда не вращаются.
Переключение передач должно совершаться таким образом:
- Усилия, оказываемые на педали, минимальны или отсутствуют. Движение велосипеда происходит накатом, либо велосипед не движется.
- Переключение передачи осуществляется с помощью специальной ручки.
- По прошествии приблизительно 2 секунд можно вращать педали.
Ремонт и обслуживание
Планетарные втулки являются износостойкими механизмами, практически не требующими никакого технического обслуживания. Это делает их более удобными в сравнении с классической трансмиссией, которая требует постоянной чистки, смазки, замены деталей, их настройки и регулировки.
В процессе эксплуатации планетарного редуктора единственное, что придётся делать – это приблизительно каждые 5 тыс. км производить замену масла в ступице, а также контролировать натяжение тросика, с помощью которого осуществляется переключение передач – он имеет свойство растягиваться в течение длительной эксплуатации.
Важно: при выходе механизма из строя не рекомендуется самостоятельно производить ремонт детали, не имея надлежащего опыта. Это может привести к серьёзным повреждениям сложного устройства планетарной системы. Лучше обратитесь к опытному специалисту.
Новейшие многоскоростные модели
Современные производители представляют продукцию с возможностью переключения более трёх скоростей. Механизмы оснащены планетарными шестернями, приводящими в движение одна другую. Равномерное расположение скоростей обеспечивается правильным подбором передаточных отношений.
Принцип работы передовых механизмов ничего не отличается от более упрощённых втулок.
Познакомимся с актуальными моделями многоскоростных планетарных втулок:
- Планетарная втулка Rohloff Speedhub – революционное изобретение производства Германии, признана лучшей моделью из существующих сегодня. Механизм имеет возможность переключения до 14 скоростей, обладает диапазоном выше 5:1. Данная модель способна составить конкуренцию 27-скоростным велосипедам на звёздочных трансмиссиях.
- Планетарная втулка Shimano Alfine 11 SG-700. Данная модель планетарной втулки Shimano, выпускаемая с 2010 года, имеет 11 передач. При относительно небольшой тяжести она обладает диапазоном передач выше 4:1, что позволяет сравнить её с велосипедами на звёздочных трансмиссиях, имеющих 20 скоростей. Привлекательна данная модель ещё и тем, что по стоимости Shimano выйдет дешевле, чем Rohloff.
- Планетарная втулка Sram i—Motion 9. 9-скоростное оснащение, общее передаточное отношение которого достигает 340%.
- Планетарная втулка Shimano Nexus Inter 8 – имеет 8 передач, охват передаточного отношения доходит до 307%. Модель предполагает использование в спокойных городских условиях.
- Планетарная втулка Shimano Nexus Inter 7 с диапазоном 244% — популярная и надёжная 7-скоростная модель, идеально подходящая для ежедневного перемещения по городу.
Список основных планетарных втулок
Сводная таблица, представленная ниже, позволит составить общее представление по основным актуальным моделям:
| Название производителя | Наименование модели | Год выпуска | Число передач | Вес, кг | Назначение |
| Rohloff | Speedhub 500/14 | 1998 | 14 | 1,7 | Велотуризм, велоспорт |
| Shimano | Alfine SG-S700 | 2010 | 11 | 1,74 | Велоспорт |
| Shimano | Alfine SG-S500 | 2006 | 8 | 1,6 | Город |
| Shimano | Nexus Inter-8 | 1995 | 8 | 1,55 | Город |
| Shimano | Nexus Inter-7 | 1995 | 7 | 1,46 | Город |
| Shimano | Nexus Inter-3 | 1999 | 3 | 1,22 | Город |
| SRAM | i-Motion 9 | 2005 | 9 | 2 | Город, шоссе |
| SRAM | DualDrive | 1997 | 3 | 0,97 | Город, складная модель |
| SRAM | i-Motion 3 | 1997 | 3 | 1,39 | Город |
| SRAM | Automatix | 2012 | 2 | 0,72 | Город |
| Sturmey Archer | XRF-8 | 2007 | 8 | 1,48 | Город, шоссе |
Планетарная втулка — это популярное оснащение современных велосипедов, удобное для перемещения по городу или сельской местности с хорошими дорогами. Система поддерживает возможность переключения от трёх передач и более, принцип работы устройства позволяет легко и быстро перейти на нужную скорость.
Тот факт, что все элементы системы упакованы в корпусе, делает конфигурацию велосипеда минималистичной и не нагруженной. Этот вид трансмиссии является прочным устройством с долгим сроком службы, он не требует особого технического обслуживания и частого ухода.
Чтобы решить, какую систему передач выбрать, важно понять, что вы хотите от будущего велосипеда. Если ваша цель — участие в велоспорте, покорение горных вершин или скоростные соревнования — лучше остановить свой выбор на велосипедах со звёздочной системой передач.
Если же вы планируете ездить по городу, наслаждаться долгими велопрогулками — велосипеды на планетарной втулке станут отличным решением.
