Планетарная втулка для велосипеда — всё о велоспорте

Планетарная втулка для велосипеда: как работает, установка, видео, цена, отзывы, особенности

Переключение скоростей применяется на велосипедах практически всех видов. Данный механизм расположен на заднем колесе. Один из таких видов — это планетарная втулка для велосипеда. Как она устроена и стоит ли ее использовать?

Важно! Главное отличие планетарной трансмиссии от звездочной, которую можно легко снять, заключается в том, что механизм спрятан внутри втулки, а не располагается около колеса — это защищает его элементы от внешних воздействий, делает его более надежным и долговечным.Планетарная втулка для велосипеда состоит из набора шестеренок. По устройству она довольно сложна, так как работает по принципу автомобильной коробки передач.

Механизм включает в себя следующие элементы:

  • солнечная шестерня, жестко сцепленная с осью колеса;
  • планетарные шестерни, или сателлиты;
  • водило — соединяет и фиксирует сателлиты;
  • эпицикл — кольцевая шестеренка.

Снаружи корпуса трансмиссии расположена единственная звездочка, соединенная с механизмом посредством шлицевого привода. При переключении передачи ручкой на руле он изменяет скорость вращения водила относительно эпицикла.

У втулки самого простого типа имеется три передачи, которые работают следующим образом:

  1. Пониженная — эпицикл зацепляется за сателлиты, которые вращают солнечную шестерню. На каждые 4 оборота звездочки колесо совершает 3 оборота.
  2. Прямая — эпицикл соединен с солнечной шестерней напрямую, минуя передаточные шестеренки, благодаря чему достигается соотношение вращений колеса и звездочки 1:1.
  3. Повышенная. При ее включении механизм работает наоборот — звездочка передает усилие на планетарные шестерни, которые вращают эпицикл, момент от которого передается на солнечную шестерню. За счет этого передача повышается на 33–36%.

В зависимости от количества сателлитов передач может быть от 3 до 14, но наиболее распространены планетарные втулки велосипеда, устройство которых обеспечивает наличие 5 или 7 скоростей.

Но если вы только собрались приобретать велосипед, перед вами также будет сложная задача: какой выбрать. Можете отдать предпочтение одной из горных моделей или же попробовать подобрать трехколесный велосипед для пожилых людей, если вы уже находитесь в почетном возрасте.

Планетарная коробка передач имеет следующие достоинства:

  • низкий износ цепи и звезд;
  • высокая надежность и долговечность механизма за счет защиты от внешних воздействий и постоянной смазки трансмиссионным маслом;
  • отсутствие необходимости в регулировке;
  • удобство переключения передач — делать это можно как на ходу, так и стоя на месте;
  • отсутствие риска повреждения передаточного механизма при падении велосипеда на бок;
  • возможность установки ножного тормоза;
  • сниженная вероятность того, что цепь слетит со звездочек;
  • большое разнообразие передаточных чисел — до 520%.

К недостаткам механизма можно отнести:

  • большую массу, достигающую 3 кг. К тому же вес неравномерно распределяется между передним и задним колесами;
  • сложность ремонта и установки планетарной втулки на велосипед; монтаж на существующий велосипед и вовсе невозможен, даже если вы используете специальный инструмент и подставку под заднее колесо, чтобы упростить работу. При поломке придется либо покупать новую втулку, либо новый байк. Поэтому установка планетарной втулки на велосипед своими руками — сложный или практически невозможный процесс;
  • низкий КПД редуктора, связанный с повышенным коэффициентом трения шестерней. Из-за этого такие трансмиссии не используются на спортивных велосипедах;
  • ограниченный крутящий момент. Хотя диапазон повышенных передач широк, достаточно низкую передачу для въезда на очень крутую гору включить не получится;
  • высокая стоимость.

Таким образом, планетарка станет хорошим выбором для прогулочных, городских и других видов велосипедов для неспешной и комфортной езды. Если же велосипед используется для гонок, езды по пересеченной местности или даунхилла, такой механизм скорее станет отягощением, чем улучшением.

Производители

В данной таблице представлены четыре основных производителей.

ИзготовительОсобенности
Rohloff Включает 14 планетарных втулок, за счет чего может конкурировать с кассетными трансмиссиями по числу передаточных отношений.
SRAM Разные модели втулок имеют до 12 скоростей, которые обеспечивают повышение передаточного числа до 420%.
Shimano Широкий ассортимент механизмов — от простых 3-скоростных до устройств с 11 передачами.
Sturmey-Archer Набор моделей втулок с 3–7 скоростями дополнен гибридными механизмами, объединяющими планетарную трансмиссию с кассетной.

Цена планетарной втулки для велосипеда довольно высока. Зависит она от сложности механизма. Так, 14-скоростная втулка Rohloff стоит от 53 до 89 тыс. руб. в зависимости от модели.

Значительно доступнее трансмиссии Shimano — от 2700 руб. за 3-скоростное устройство до 21 тыс. руб. за модель с 11 передачами. Цены на механизмы SRAM начинаются от 5000 руб.

Продукция Sturmey-Archer обойдется в 4700–10500 руб.

Видео

Подробнее разобраться в том, как работают велосипеды с планетарной втулкой, поможет видео.

Отзывы покупателей

Отзывы на велосипеды с планетарной втулкой говорят о том, что этот тип трансмиссии полностью реализует свои преимущества в большинстве условий эксплуатации. Пользователям не приходится беспокоиться о ремонте и настройке механизма, втулка способна проработать несколько лет без каких-либо проблем.

Кроме того, недостаток низких передач никак не сказывается на использовании велосипеда — даже на крутую горку можно спокойно въехать.

Источник: https://veloprofy.com/components/osobennosti-planetarnoj-vtulki-dlya-velosipeda/

Что такое планетарная втулка?

Планетарная втулка (internal hub) — это сложная система переключения скоростей для велосипеда. Она более надежная и долговечная, нежели обычная втулка, но очень плохо реагирует на сверхнагрузки, поэтому их не использвуют в соревнованиях или экстремальном катании.

Самые продвинутые модели (например некоторые Dutch байки) обладают 7и ступенчатыми планетарными втулками, а на упрощенные ситибайки (или складные) ставят 3х ступенчатые. В таких втулках механизм и звезды находятся в смазке под защитной оболочкой, а сама система напоминает коробку передач автомобиля.

Патент на планетарную втулку датируется 1880м годом. Впервые такие втулки использовали на трехколесных мотоциклах. 1895м американским инженером была изобретена компактная 2х скоростная планетарная втулка, так и не нашедшая успеха на рынке. Уже в начале 20го века количество скоростей увеличилось до 3 (автор — компания Sturmey-Archer).

В 1930е годы рынок был полон планетарками, практически на каждом велосипеде стояла такая втулка (особенной популярности они пользовались в Великобритании, Голландии, Германии, Скандинавии). Позже появились переключатели скоростей и кассеты, устанавливаемые на втулки.

Благодаря свое дешевизне и неприхотливостью такая система вскоре вытеснила планетарные втулки.

Компания Sturmey-Archer (одни из основных производителей планетарок, разработала 3- и 5- скоростные системы ещ в 1987, в то время как Shimano только закончили работу над 3х скоростными втулками.

В последнее время они вновь начали обретать популярность и все больше компаний выпускают на рынок планетарные втулки. Основными из них являются Sturmey-Archer, Rohloff, Shimano, Sram (с купленной в 2001м Fichtel & Sachs), Bendix (выпускала втулки с 1950 по 1970 гг).

а также NuVinci с их уникальной системой «CVP» (прочесть про нее можно здесь … ).

Сравним достижения компаний:

  • Sturmey-Archer: 3,5 и 8 ступенчатые втулки
  • SRAM: 3, 5, 7 и 9
  • Shimano: 3, 7, 8 (и обещанная 11и)
  • Rohloff :14и скоростная

Несомнено в этой сфере лидирует компания Rohloff, про их вутлку мы уже писали, прочесть эту статью можно здесь …

Основные элементы:

  • Солнечная шестерня: находится в центре (зеленая на рисунке) — это и есть ось колеса.
  • Водило: жёстко фиксирует друг относительно друга оси нескольких планетарных шестерён (сателлитов) одинакового размера, находящихся в зацеплении с солнечной шестерней (синие).
  • Кольцевая шестерня (эпицикл): внешнее зубчатое колесо, имеющее внутреннее зацепление с планетарными шестернями (красная) — приводится в действие цепью.

Планетарная передача в режиме повышения скорости. Водило (синее) вращается внешним источником. Усилие снимается с солнечной шестерни (зеленая), в то время как кольцевая шестерня (красная) закреплена неподвижно. Красные метки показывают вращение входного вала на 45°.

    

Преимущества планетарных втулок:

  • Механизм переключения передач полностью спрятан внутри корпуса втулки заднего колеса, что позволяет защитить его от попадания грязи. За счет этого долговечность деталей существенно повышается.
  • Возможно переключение передач даже тогда, когда вы стоите на месте.
  • Используются цепи и звездочки обычной ширины (для односкоростных велосипедов). Цепь постоянно идет прямо. Используются звездочки с высоким профилем зубьев. Все это сказывается на увеличении ресурса цепей и звездочек.
  • Механизм переключения передач и встроенный тормоз в таких системах необслуживаемый, что упрощает эксплуатацию велосипеда.
  • Высокий ресурс втулок, детали которых работают в масляной ванне. 

Недостатки:

  • Самый большой недостаток многоскоростных втулок с планетарным механизмом – это их большой вес: такие втулки в два-четыре раза тяжелее обычных задних втулок горного велосипеда. Правда, нужно отметить тот факт, что отпадает необходимость в ряде деталей трансмиссии, например переключателях передач, так что реальная разница в весе не столь велика.
  • Сложный шестеренный механизм имеет достаточно высокое трение, что обуславливает пониженный КПД. Эти свойства стали определяющими для отказа от использования таких втулок на спортивных велосипедах.
  • Планетарные втулки все же не предназначены для работы в экстремальных условиях и, к тому же, они почти неремонтопригодны нигде кроме специализированного велосервиса. 
Читайте также:  Дождевики для велосипедистов - всё о велоспорте

Комбинированные втулки:

Подобные эксперименты провела американская компания SRAM. SRAM DualDrive сочетает в себе внутренний и внешний приводы.

Суть его состоит в том, что с трехскоростной планетарной втулкой комбинируется 8- или 9-скоростная кассета и обычный задний переключатель передач.

Вся система управляется одной рукой при помощи комбинированной манетки: вращающаяся ручка (gripshift) управляет внешним переключением, а дополнительный рычаг внутренним.

В 2006 году подобная система появилась и у Shimano – Nexave Intego.

Соотношение передач на примере втулки Shimano Alfine:

          8    1.615:1           7    1.419:1           6    1.223:1           5    1:1           4    0.851:1           3    0.748:1           2    0.644:1

          1    0.527:1

Примерные цены:

  • Shimano Alfine 6000-8000 руб.
  • Shimano Nexus 5000-6000 руб.
  • SRAM i-Motion 15 000 — 20 000 руб.
  • SRAM Spectro 5000 — 6000 руб.
  • Sturmey Archer 2500 — 4000 руб.
  • Rohloff 40 000 — 50 000 руб.
  • NuVinci CVP 15 000 — 20 000 руб.

Источник: http://www.cyclepedia.ru/content/chto-takoe-planetarnaya-vtulka

Планетарные втулки

Планетарная втулка, или втулка с внутренним механизмом переключением передач (internal gear hub — англ.), или просто планетарка, — это широко распространённая на велосипедах система изменения передаточного отношения, реализуемая с помощью эпициклических или планетарных шестерёнок (от которых и получила название).

Шестерёнки со смазкой герметично расположены внутри оболочки планетарной втулки, что отличает её от классических систем переключения скоростей, в которых привод и механизм подвержены воздействию неблагоприятных погодных условий.

Планетарные втулки в отличие от обычной системы переключения скоростей имеют меньше передач, больший вес и немного меньшую эффективность. Передача с прямым приводом немного эффективней за остальные передачи, так как на прямой передаче отсутствует трение в планетарном механизме. На большинстве планетарных втулок отсутствует эксцентриковое крепление.

Зато планетарные втулки надёжней, лучше защищены от загрязнения, могут переключать передачи при остановке велосипеда, что при езде по городу с постоянными остановками является очень важным преимуществом планетарных втулок. Изменение передаточного отношения обычно реализуется обычным переключателем, соединённым со втулкой с помощью обычного боуденовского троса.

У планетарных втулок всегда было только дискретное переключение (фиксированное, «щелчками»). Сейчас получили широкое распространение удобные переключатели поворотного типа.

Самая совершенная планетарная втулка Rohloff Speehub 500/14.

Планетарные втулки использовались на велосипедах ещё в XIX-ом веке. В основном это были 3-скоростные планетарные втулки, давшие велосипедистам простую и надёжную систему переключения передач. С усовершенствованием и ростом популярности дерайлера в начале 1970-х годов во время бума горных велосипедов планетарные втулки утратили свою популярность.

Со в большинстве веломагазинов временем стало сложно купить планетарные втулки. Это печально, так как для эпизодических и неспортивных поездок лучше всего подходит велосипед с планетарной втулкой. С разработкой 7-скоростных втулок широкого диапазона в конце 90-х, планетарные втулки пережили второй рассвет. С тех пор они бесконечно совершенствуются.

Исторически рынок планетарных втулок принадлежал четырём компаниям. Sturmey-Archer и SRAM выпускали планетарные втулки ещё в первом десятилетии XX-го века. Shimano производит планетарные втулки с 1957 года.

Rohloff относительно молодая компания, но она отличилась выпуском самой технически совершенной планетарной втулки.

Если вам интересна история планетарных втулок, читайте статью про историю планетарных втулок и английских трёхскоростных велосипедов с планетарными втулками Sturmey Archer.

RohloffSRAM / SachsShimanoSturmey-Archer
14-скоростные 3-скоростные 3-скоростные 3-скоростные
7скоростные 4-скоростные 4 и 5-скоростные
8-скоростные 7-скоростные 7-скоростные
9-скоростные 8-скоростные 8-скоростные
12-скоростная 11-скоростные Гибридные

У планетарных втулок длинный срок службы, во время которого они практически не требуют технического обслуживания. Многие планетарные втулки не рассчитаны на высокие нагрузки на соревнованиях, в горной местности и на бездорожье.

Большинство городских велосипедов и велосипедов для поездок на работу, особенно в Европе, как правило оснащены доступными по цене 7-скоростными и 8-скоростными планетарными втулками. На старых и дешёвых велосипедах часто можно встретить 3-скоростные планетарные втулки. Обычно они используются в Европе в системах обмена велосипедов.

Они также часто используются на многих складных велосипедах. В некоторых втулках даже имеется задняя передача, полезная на трёхколёсном велосипеде, или фиксированная передача (без свободного хода), любимая многими велосипедистами и удобная для езды зимой и тренировок.

Сейчас можно купить втулку максимум с 14 передачами, которая способна на равных конкурировать с дерайлерами. В отличии от классических систем переключения передач на планетарные втулки можно установить полную защиту цепи, увеличивающую срок службы цепи и предотвращающую загрязнение одежды.

Повседневное использование планетарных втулок

Классические планетарные втулки индексируются в манетках, при этом правильность индексации зависит от правильной регулировки натяжения и смазки троса.

На практике перескок скоростей и соответствующее повреждение внутренних механизмов встречаются крайне редко.

Современные механизмы втулки проводят индексирование своими силами и вследствие этого они защищены от поломок из-за неисправности системы переключения скоростей.

Планетарные втулки Sturmey Archer и Fichtel & Sachs «Torpedo» при ненатянутом тросе установлены на самую верхнюю передачу, что делает велосипед пригодным для путешествий на длинные расстояния по равнинной местности даже в случае поломки механизма переключения передач.

Это напоминает ситуацию с дерайлером, который в случае подобной поломки можно вручную установить на верхнюю передачу.

Некоторые современные планетарные втулки (например, 7-скоростная Shimano) по умолчанию установлены на нижнюю передачу и следовательно они более чувствительны к натяжению троса.

Многие планетарные втулки работают на повышение передаточного отношения и следовательно поэтому отпадает необходимость в больших ведущих звёздах при их установке на складные велосипеды с маленькими колёсами.

Новейшие многоскоростные планетарные втулки для велосипеда

Передовые планетарные втулки предлагают большое число передач. В них используются многочисленные планетарные шестерни, которые приводят в движение друг друга.

Передаточные отношения выбраны так, чтобы предоставить максимально равномерно расположенные передачи и большое общее передаточное отношение. Принцип работы планетарной передачи у них такой же, как и у более простых планетарных втулок.

Комплектуются триггерным или поворотным переключателем с дискретным переключением.

12-скоростная Sachs Elan была первой планетарной втулкой на рынке (1995 — 1999 годы), имевшей более десяти скоростей. К сожалению, она оказалась слишком тяжёлой, низкого качества и из-за этого была снята с производства через несколько лет.

14-скоростная планетарная втулка Rohloff Speedhub — это самая лучшая планетарная втулка, торжество немецких технологий.

Была представлена в 1998 году, имеет диапазон превышающий 5:1, может легко конкурировать с 24-скоростными или 27-скоростными классическими системами переключения скоростей, которые имеют три перекрывающихся диапазона, таким образом предоставляя всё те же 14 отдельных передач.

Так как у планетарной втулки передачи не перекрываются, то она легче в управлении. Благодаря масляной ванной КПД планетарной втулки Rohloff соизмерим с классическими системами переключения скоростей. У неё одинаковые шаги между передачами (13.6%): 0.279, 0.316, 0.36, 0.409, 0.464, 0.

528, 0.6, 0.682, 0.774, 0.881, 1, 1.135, 1.292, 1.467. Поставляется с задними звёздочками на шестнадцать зубьев, но также доступны задние звёздочки на 15 и 17 зубьев.

Долгожданная 11-скоростная Shimano Alfine 700, представленная в 2010 году, благодаря своей цене резко увеличила доступность планетарных втулок для рядовых велотуристов. Имеет диапазон более 4:1, соизмеримую с 20-скоростными дерайлерами трансмиссию и масляную ванную для обеспечения большей механической эффективности.

В туризме предпочтительней использовать 11 — 14-скоростные велосипедные планетарные втулки, которые по причине их высокой стоимости практически недоступны рядовому велотуристу. Сейчас на туристический велосипед с планетарной втулкой устанавливаются преимущественно дешёвые Shimano Nexus 8.

Список основных планетарных втулок:

ПроизводительМодельНачато производствоСнята с производстваСкоростиОбщий передаточный диапазон (с кассетой)ВесНазначение
Rohloff AG Speedhub 500/14 1998 14 526% 1700 — 1825 г Спорт, туризм
Shimano Alfine 11 SG-700 2010 11 419% 1600 — 1744 г Городская езда, спорт
Shimano Alfine 8 SG-500 2006 8 307% 1600 г Городская езда
Shimano Nexus Inter-8 8 307% 1550 — 2040 г Городская езда
Shimano Nexus Inter-7 1995 7 244% 1465 — 1860 г Городская езда
Shimano Nexus Inter-3 3 187% 1220 г Городская езда
SRAM (Sachs) Spectro E12 (Elan) 1995 12 339% 3500 — 4000 г Городская езда
SRAM i-Motion 9 2005 9 340% 2000 — 2400 г Городская езда
SRAM (Sachs) Spectro S7 (Super 7) 2010 7 303% 1645 — 1826 г Городская езда
SRAM (Sachs) Spectro P5 (Pentasport), P5 Cargo 1987 5 224-251% 3500 — 4000 г Городская езда
SRAM (Sachs) Spectro T3 / i-Motion 3 / Torpedo Dreigang 1987 3 187% Городская езда
SRAM (Sachs) Neos/Spectro 3×7 1994 3(x7) 187%(?) Городская езда
Sachs Torpedo Duomatic/Automatic 2 136% Городская езда
Sturmey Archer XRF-8, X-R[F/D/K]8 2007 8 305-325% 1480 — 1600 г Городская езда
Sturmey Archer S5, AT5, SAB, Sprinter-5, [S/X/XL]-R[C/D/F/K]5 1966 5 225-256% 1200 — 1760 г Городская езда
Sturmey Archer F[C/M/G/W] 1935 1970 4 134-160% Городская езда
Sturmey Archer A[BC/T3], AW[C], S[C3/SAB], [S/X/XL]-R[F/S/F]3 1933 3 178% 1000 — 1380 г Городская езда
Sturmey Archer [S/B]2[C] Duomatic 2010 2 138% 930 — 1400 г Городская езда
Brompton BSR 3 178% Городская езда
Brompton BWR 2009 3(x2) 246% (302%) 940 г Городская езда
Fallbrook NuVinci N171 2007 2010 Непрерывные 350% 3850 — 390 г Городская езда
Fallbrook NuVinci N360 2010 Непрерывные 360% 2450 г Городская езда
Читайте также:  Как прокладываются велосипедные маршруты? - всё о велоспорте

Источник: http://velofun.ru/hub/planetarnye-vtulki.html

Планетарная втулка на велосипеде — что это такое?

Сегодня можно выделить две различных системы переключения передач — внешнего и внутреннего переключения.

Внешнее — привычные нам задние переключатели;

Внутреннее — менее распространенное решение, но активно завоевывающее свои позиции. Наиболее распространенные решения легко найти на велосипедах в нашем каталоге это втулки Shimano: Nexus, Alfine и др. Их основное предназначение — прогулочное катание. Чаще всего можно увидеть на городских и складных велосипедах. 

Механизм планетарной втулки весьма сложен и имеет несколько десятков частей в своей конструкции. Все это находится в закрытом корпусе и общая система работы схожа с коробкой передач автомобиля, где шестеренки имеют разные передаточные числа. 

Например вот она на велосипеде от Polygon

Также существует ряд решений планетарной трансмисии в других реализациях, но это тема отдельной статьи. На фото Pinion.

Первый патент на планетарную втулку датирован 1880 годом. На рынке появилась английская компания Sturmey-Archer (сегодня принадлежит SunRace).

Первые 2/3ех скоростные втулки появились еще в 1902 году! Сегодня уже есть модели с 3/5/8ю скоростями. Чуть позже компания Sachs (сегодня принадлежит Sram) в 1904 году предложила миру свою версию.

Сегодня они выпускаются в версиях 3/5/7 скоростей. 

Третий массовый поставщик Shimano с 3-, 7- и 8-скоростными втулками.

Максимальное количество передач, которое достигнуто планетарными втулками — 14. Название бренда — Rohloff Speedhub 500/14. При этом общий диапазон переключения 526%, что максимально похоже на современный горный велосипед. Однако решения от Rohloff хотя и надежны, но крайне дороги для массового сегмента. 

Плюсы и минусы планетарных втулок. 

Плюсы:

  • Прямой ход цепи и низкий износ ведущей и ведомой звезд. Снаружи все выглядит как у велосипеда с 1 скоростью. Ничего не торчит;
  • Высокая прочность и надежность. Втулка является необслуживаемоей весь срок службы. Достаточно подтягивать тросик время от времени. Все скрыто внутри корпуса, в котором происходит постоянная смазка всех элементов;
  • Переключение передач на месте. Не надо прокручивать педали; 
  • Отсутствует риск поломки петуха и попадания переключателя в спицы.

Минусы:

  • Меньшее передаточное соотношение. У горных велосипедов эта цифра 550%, у обычной Shimano Inter всего 306%. Таких показателей не хватает для горной местности; 
  • Нельзя использовать в спорте из-за высокого трения и чувствительности шестерней;
  • Общий КПД ниже из за большого количества элементов;
  • Больший вес;
  • Если все таки, что то сломается, то ремонт почти невозможен;
  • Цена.

Достаточно ли 3-7 скоростей для города?

Да. Большинство катающихся в городе на горных велосипедах, в большинстве своем используют лишь 5ую часть всей трансмиссии. Поэтому для обычного катания, вам будет достаточно планетарной втулки. 

Втулка Shimano Alfine в разрезе

Для всех кто выбирает велосипед до 80 000 рублей — вот табличка из нашей статьи про характеристики велосипедов. Какая втулка, для чего предназначена. 

Другие полезные статьи:

Удачного выбора!

Подписывайтесь на нас в соц. сетях!

Источник: https://RouxCycles.ru/kak-vibrat-velosiped/planternaya-vtulka

Планетарная втулка

Планетарная втулка (internal hub) — это сложная система переключения скоростей для велосипеда.

Она более надежная и долговечная, нежели обычная втулка, но очень плохо реагирует на сверхнагрузки, поэтому их не используют в соревнованиях или экстремальном катании.

Самые продвинутые модели (например некоторые Dutch байки) обладают 7и ступенчатыми планетарными втулками, а на упрощенные ситибайки (или складные) ставят 3х ступенчатые. Написано в циклопедии.

В таких втулках механизм и звезды находятся в смазке под защитной оболочкой, а сама система напоминает коробку передач автомобиля. Я вот пока таких втулок нигде не наблюдал.

Патент на планетарную втулку датируется 1880м годом. Впервые такие втулки использовали на трехколесных мотоциклах. 1895м американским инженером была изобретена компактная 2х скоростная планетарная втулка, так и не нашедшая успеха на рынке. Уже в начале 20го века количество скоростей увеличилось до 3 (автор — компания Sturmey-Archer).

В 1930е годы рынок был полон планетарками, практически на каждом велосипеде стояла такая втулка (особенной популярности они пользовались в Великобритании, Голландии, Германии, Скандинавии). Позже появились переключатели скоростей и кассеты, устанавливаемые на втулки.

Благодаря свое дешевизне и неприхотливостью такая система вскоре вытеснила планетарные втулки.

Компания Sturmey-Archer (одни из основных производителей планетарок, разработала 3- и 5- скоростные системы ещ в 1987, в то время как Shimano только закончили работу над 3х скоростными втулками.

В последнее время они вновь начали обретать популярность и все больше компаний выпускают на рынок планетарные втулки. Основными из них являютсяSturmey-Archer, Rohloff, Shimano, Sram (с купленной в 2001м Fichtel & Sachs), Bendix (выпускала втулки с 1950 по 1970 гг).

а также NuVinci с их уникальной системой «CVP»

Устройство планетарной втулки

Планетарная передача

Простейшая планетарная передача:желтый — солнечная шестерня,зеленый — водило,синий — сателлиты,

красный — кольцевая шестерня.

Основные элементы планетарной передачи:

  • Солнечная шестерня (англ. sun gear) — находится в центре.
  • Водило (англ. carrier unit) — жёстко фиксирует друг относительно друга оси нескольких планетарных шестерён («сателлитов») одинакового размера (англ. planetary gears), находящихся в зацеплении с солнечной шестерней.
  • Кольцевая шестерня (англ. ring gear) — внешнее зубчатое колесо, имеющее внутреннее зацепление с планетарными шестернями.

При использовании планетарной передачи в качестве редуктора один из элементов фиксируется неподвижно, второй — используется как ведущий (замыкается на звезду, приводимую цепью), а третий — в качестве ведомого (замыкается на корпус втулки).

Соединение элементов осуществляется с помощью собачек или роллерного сцепления, уменьшающего шумность. Таким образом, передаточное отношение будет зависеть от количества зубьев каждого компонента, а также того, какой элемент закреплён.

Увеличивая количество планетарных передач, можно увеличивать количество скоростей у втулки.

Взрыв-схема 3-скоростной планетарной втулки (вид сзади): 3 — водило с сателлитами, 4 — кольцевая шестерня, 6 — ось и солнечная шестерня, 7 — привод с шлицами для звездочки

Принцип работы 3-скоростной планетарной втулки, включающей в себя одну планетарную передачу:

  • Солнечная шестерня — это ось, она закреплена неподвижно на раме.
  • Первая передача (отношение 0.733). Ведомая звезда с помощью привода соединена собачками с кольцевой шестерней. Водило соединено собачками с корпусом втулки. Кольцевая шестерня вращает водило через сателлиты, при этом водило (и корпус втулки) вращается медленнее, чем кольцевая шестерня (и звезда).
  • Вторая передача (отношение 1.0). Под действием исполнительного механизма муфта, сжимая возвратную пружину, выдвигает собачки на кольцевой шестерне, и она зацепляется с корпусом втулки. Вращение передается непосредственно с звезды на кольцевую шестерню и далее на корпус втулки — прямая передача. Водило вращается с той же скоростью, что и на первой передаче, но корпус втулки вращается быстрее, поэтому собачки водила стрекочут по корпусу и не оказывают влияния на работу механизма.
  • Третья передача (отношение 1.364). Исполнительный механизм толкает муфту дальше, она входит своими шлицами в зацепление с водилом. Тем самым, водило соединяется с ведомой звездой. Собачки на кольцевой шестерне по-прежнему зацеплены с корпусом втулки, но водило теперь вращается в противоположную сторону, ускоряя вращение корпуса втулки по сравнению с ведомой звездой. Собачки стрекочут между водилом и корпусом, а также между приводом и кольцевой шестерней
Читайте также:  Как подготовить велосипед к сезону - всё о велоспорте

Взрыв-схема 8-скоростной планетарной втулки (вид сзади): 3 — сдвоенная планетарная передача в сборе, 4 — водило в сборе, 5 — кольцевая шестерня, 8 — ось и солнечная шестерня в сборе, 9 — муфта, 10 — возвратная пружина, 11 — привод с шлицами для звездочки

При увеличении количества планетарных передач, включаемых в различных сочетаниях, можно увеличивать число передаточных отношений втулки (с соответствующим увеличением сложности и цены).

8-скоростная втулка имеет две планетарных передачи. Первая из них (подключается муфтой на 1-4 скоростях) — замедляет вращение втулки на фиксированную величину. Она состоит из 1 кольцевой шестерни, 1 солнечной шестерни и 1 набора сателлитов. Вторая планетарная передача ускоряет движение втулки.

Она состоит из 1 кольцевой шестерни, 3 солнечных шестерней (далее — СШ № 2, 3, 4) и 3 наборов сателлитов. При переключении передач, различные солнечные шестерни подключаются собачками, расположенными на оси, и меняют передаточное отношение второй планетарной передачи.

5-я передача втулки — прямая, вращение передается с звездочки на корпус без преобразования потока мощности.

Использование планетарных передач (далее — ПП1 и ПП2) втулки на различных скоростях:

  1. ПП1 замедляет, ПП2 не используется.
  2. ПП1 замедляет, ПП2 ускоряет с СШ2.
  3. ПП1 замедляет, ПП2 ускоряет с СШ3.
  4. ПП1 замедляет, ПП2 ускоряет с СШ4.
  5. Прямая передача
  6. ПП1 не используется, ПП2 ускоряет с СШ2.
  7. ПП1 не используется, ПП2 ускоряет с СШ3.
  8. ПП1 не используется, ПП2 ускоряет с СШ4.

Взрыв-схема 11-скоростной планетарной втулки (вид сзади): 7 — водило № 3 в сборе, 8 — солнечная шестерня № 4, 10 — водило № 2 в сборе, 11 — солнечная шестерня № 2, 12 — водило № 1 в сборе, 14 — ось и солнечная шестерня № 1 в сборе, 15 — муфта, 17 — привод с шлицами для звёздочки

11-скоростная втулка имеет уже 3 планетарных передачи. Она не имеет прямой передачи, поток мощности преобразуется минимум 1 раз на всех передачах.

Красиво и правильно устройство планетарной втулки показано на видео:

По поводу цен небольшое фото планетарных втулок с ценниками 🙂

На сайте велофан хорошо расписана история велосипедов с планетарной втулкой:

Перед как попасть на велосипеды, планетарные втулки использовались на трёхколёсных велосипедах. Патент на планетарную велосипедную втулку датируется серединой 1880-х годов. Первый патент на компактную планетарную втулку был предоставлен в 1895 году американским механиком Сьюардом Томасом Джонсоном из Ноблсвилла в США. В этой втулке было всего две скорости. Она не была коммерчески успешной.

В 1896 Уильям Рейли из Салфорда в Англии запатентовал двухскоростную втулку. Она начала выпускаться в 1898 году под названием «втулка». Она стала большим достижением в велосипедной индустрии и выпускалась ещё не одно десятилетие. Многим понравилась практичность компактной планетарной втулки.

В 1902 году Рейли сконструировал 3-скоростную планетарную втулку. Он прекратил сотрудничество с производителем «втулки» и отдал им интеллектуальные права на планетарные втулки. Чтобы обойти проблему с патентом, коллега Рейли — Джеймс Арчер приобрёл патент на 3-скоростную втулку.

Тем временем известный английский журналист и изобретатель Генри Стармей также изобрёл свою 3-скоростную втулку. В 1903 году Френк Боуден, директор велосипедной компании Raleigh, создал Three-Speed Gear Syndicate и приобрёл права на обе 3-скоростные втулки Reilly/Archer и Sturmey.

 Втулка Рейли выпускалась как первая 3-скоростная втулка Sturmey Archer.

Двухскоростная планетарная втулка Fichtel Sachs Torpedo, выпускавшаяся в 1904 — 1954 годах.

В 1902 году Майкл Педерсен, выпускавший велосипеды Dursley Pedersen, запатентовал 3-скоростную втулку. Она начала выпускаться в 1903 году.

Эта втулка была основана на принципе «контрпривода» с необычной планетарной передачей, в которой вместо зубчатого колеса использовалась вторая солнечная шестерня.

В 1904 году компания Fichtel & Sachs (Германия, Швайнфурт) выпустила втулку под лицензией Wanderer. Таким образом до 1909 года на английском рынке было доступно 14 разных 3-скоростных планетарных втулок.

К 1930-му году планетарные втулки использовались на велосипедах по всему миру. Они были особенно популярны в Великобритании, Нидерландах, немецкоговорящих странах и Скандинавии. Начиная с 1970-х годов они утратили популярность в англоговорящих странах.

Но во многих странах северной Европы, где велосипеды постоянно использовались в качестве повседневного транспорта, а не только для спорта и отдыха, планетарные втулки всё ещё широко использовались.

Появились более дешёвые и мощные (но менее надёжные) классические переключатели скоростей, предлагавшие широкий диапазон передач.

В 1987 году Sturmey-Archer производили только 3- и 5-скоростные втулки, Fichtel & Sachs и Shimano — только 2- и3-скоростные втулки.

В том же году была опубликована первая книга (исключая инструкции по техническому обслуживанию), посвящённая 80 годам истории планетарных втулок.

С тех пор наблюдается медленный но неуклонный рост интереса к планетарным втулкам, что нашло отражении в увеличении доступного диапазона втулок.

В 1995 году Sachs представила Elan, первую планетарную втулку с 12 скоростями и общим передаточным диапазоном 339%. Тремя годами позже Rohloff вышла на рынок с планетарной втулкой на 14 передач Speedhub 500/14 с общим диапазоном 526%, сравнимым с 27 скоростными классическими системами переключения передач.

Она была достаточно надёжная и лёгкая. Это единственная втулка, которая может устанавливаться на горные велосипеды наравне с дерайлерами.

В 2007 году NuVinci запустила в производство бесступенчатую ∞-скоростную втулку (велосипедный вариатор), предназначенную для ежедневных поездок на работу, с общим диапазоном приблизительно 350%.

На 2008 год Sturmey-Archer производила 3-, 5- и 8-скоростные втулки, SRAM (наследник Fichtel & Sachs) производила 3-, 5-, 7- и 9-скоростные, Shimano производила 3-, 7- и 8-скоростные. В феврале 2010 года Shimano официально представила 11-скоростную модель Shimano Alfine 700.

Хотя на большинстве планетарных втулок используется одна задняя звёздочка, в системах SRAM Dual Drive скомбинирована планетарная втулка с задним дерайлером. Тем самым получается трансмиссия широкого диапазона, сосредоточенная на заднем колесе. В 2010 году Canyon представила гибридную втулку 1442, в которой использовалась похожая комбинация планетарной передачи и дерайлера.

У Brompton Bicycle была своя собственная гибридная комбинация специальной втулки Sturmey-Archer широкого диапазона с двухскоростным дерайлером — «BWR» (Brompton Wide Ratio).

Система ориентирована на складные велосипеды, в которых сложный передний дерайлер может загрязнить складной механизм велосипеда, велосипеды с горизонтальной посадкой и велосипеды для перевозки грузов, в которых маленькие колёса и / или увеличенный вес требует широкого диапазона передач с маленькими шагами). В прошлом планетарные втулки также использовались на мотоциклах, сейчас они практически не используются.

История выпуска первых моделей производителями:

  • 1902 год, Sturmey Archer (Англия) — 3-скоростная втулка с диапазоном 145%.
  • 1907 год, Fichtel & Sachs (Germany) — 2-скоростная Doppel-Torpedo.
  • 1995 год, Shimano — 7-скоростная Nexus Inter 7 с диапазоном 244%.
  • 1997 год, SRAM приобрела (Fichtel&) Sachs.
  • 1998 год, Rollhoff AG (Германия) — 14-скоростная Speedhub 500/14 с диапазоном 526%.
  • 2009 год, Brompton (England) — 3-скоростная BWR с диапазоном 246%.

Достоинства планетарной втулки

  • Механизм переключения передач хорошо защищён от внешних воздействий, благодаря чему трансмиссия требует меньше ухода и имеет больший ресурс по сравнению со схемой с внешним переключением передач.

  • В случае рамы с горизонтальными или скользящими дропаутами (или с эксцентриковой кареткой) отсутствует риск поломки петуха и/или попадания заднего переключателя в спицы.
  • Возможность переключения передач в неподвижном состоянии, что полезно для городской езды.

  • Более простая эксплуатация, особенно для неопытных велосипедистов: одна манетка, нет запрещённых сочетаний передач.
  • Возможность использования с ременным или карданным приводом.

  • Возможность использования системы с одной звездой, что позволяет установить щиток, защищающий цепь от внешних воздействий, а одежду — от контакта с цепью.
  • Возможность использования долговечных цепей и звёзд от синглспида.

Недостатки планетарных втулок

  • Высокая стоимость по сравнению с системами внешнего переключения.
  • Риск убить втулку высоким крутящим моментом при агрессивной эксплуатации.
  • Узкий диапазон передаточных отношений.
  • Меньший КПД привода из-за большого количества зубчатых передач.

  • Большой вес, смещение центра тяжести назад, на двухподвесах — увеличение неподрессоренных масс.
  • Сложность конструкции, невозможность ремонта в полевых условиях. Обслуживание планетарной втулки требует больших навыков, чем традиционная трансмиссия.

  • Несовместимость с эксцентриковым зажимом колеса. Если втулка недостаточно прочно привинчена к дропаутам, ось может провернуться, вызвав поломку втулки и/или рамы
  • Распространенные рамы с вертикальными дропаутами не реализуют преимущества планетарной втулки в полной мере.

И напоследок видюшка про втулку Шимано:

Источник: http://moy.bike/planetarnaya-vtulka/

Ссылка на основную публикацию