Вариатор на велосипед
В последнее время все больше и больше новшеств появляется на рынке потребления. Это же касается и вариаторов на байк. Каждый год появляются новые модели и разновидности этого механизма, созданные специально для определенных видов велосипедов. Учитывая рост интереса к спортивному образу жизни, стоит отметить, что усилия производителей не проходят даром, и их нововведения широко ценятся любителями велоспорта. Хороший велосипед – это не только здоровье и спортивная форма, но и приятные впечатления и удовольствие.
Данные механизмы играют ключевую роль в функционировании велосипедов, именно поэтому так важно знать, какими они бывают, и для чего предназначены. Надежный и качественный механизм сделает использование велосипеда комфортным и легким, в то время, как дешевый и сомнительный по качеству, принесет велосипедисту одни только хлопоты.
История
Первый механизм появился достаточно давно. Первые механические вариаторы появились еще в XIX веке, однако на их внедрение в машиностроение, в автомобили и велосипеды ушло достаточно много времени.
В течение последних ста лет механики и инженеры разрабатывали и совершенствовали данных механизм, чтобы максимально облегчить процесс переключения передач и создать идеальную трансмиссию для велосипеда. Появлялись все новые и новые модели, решавшие одни проблемы, и добавлявшие новые.
В наши дни существует огромное множество разновидностей устройств, имеющих свои преимущества и недостатки. Самая популярная и одна из наиболее надежных разновидностей – планерный механизм, созданный на основе роликов. Массовое производство велосипедов с таким типом устройства было начато в 2006 году, компанией NuVinci, в этом же году модель впервые появилась на рынке в Нидерландах.
Простой по своей конструкции и легкий в использовании, этот механизм быстро получил успех и популярность среди велогонщиков и простых любителей спорта. Сегодня теми или иными механизмом оснащены все велосипеды мира.
Основные особенности
Механизмы бывают разными. Для того, чтобы разобраться, что это такое, и для чего их используют, разберем пример стандартного устройства тракционного типа. Именно их, чаще всего, и используют в конструировании современных моделей велосипедов.
Основная роль механизма – контролировать и упрощать процесс переключения передач, а также контролировать торможение велосипеда. От конструкции этого механизма зависит плавность смены скоростей во время движения, а также комфортность всей поездки.
В таких устройствах, в отличие от тороидальных, также используемых в конструировании велосипедов, при использовании роликового сцепления, задействуется весь механизм, вращающийся момент воздействует на несколько сфер, что во многом упрощает использование двухколесного транспорта.
Еще одна, ключевая, особенность тракционных вариаторов на велосипед – способность различного расположения входящих и выходящих осей – они могут быть расположены в линию или смещены, а также могут располагаться в U-образной конфигурации. Последний вариант расположения вариатора делает трансмиссию очень легкой и удобной в использовании.
Области применения
Вариаторы бывают разными. Для того, чтобы разобраться, что это такое, и для чего их используют, разберем пример стандартного вариатора тракционного типа. Именно их, чаще всего, и используют в конструировании современных моделей велосипедов.
Основная роль вариатора – контролировать и упрощать процесс переключения передач, а также контролировать торможение велосипеда. От конструкции этого механизма зависит плавность смены скоростей во время движения, а также комфортность всей поездки.
- В таких вариаторах, в отличие от тороидальных, также используемых в конструировании велосипедов, при использовании роликового сцепления, задействуется весь механизм, вращающийся момент воздействует на несколько сфер, что во многом упрощает использование двухколесного транспорта.
Еще одна, ключевая, особенность тракционных вариаторов на велосипед – способность различного расположения входящих и выходящих осей – они могут быть расположены в линию или смещены, а также могут располагаться в U-образной конфигурации. Последний вариант расположения вариатора делает трансмиссию очень легкой и удобной в использовании.
Разные вариаторы могут использоваться в разных механизмах. Если говорить о велосипедах, то стоит отметить, что в большинстве новых, современных моделей используются тракционные вариаторы. Тороидальные, как правило, присутствуют в более специфических моделях, скоростных и спортивных велосипедах.
Тракционные вариаторы используются повсеместно, везде, где необходимо механическое переключение передач. Несмотря на то, что существует множество тракционных вариаторов и для автотранспорта, широкое применение он, на данный момент, нашел только среди велосипедов. Тракционные вариаторы чаще всего можно встретить на круизных и городских моделях велосипедов, используемых в повседневной жизни. Гораздо реже – на горных и спортивных моделях. Там, как правило, используются уже упомянутые выше тороидальные вариаторы.
- Ториадный вариатор для велосипеда повсеместно используется профессиональными спортсменами и любителями езды по пересеченным местностям. Здесь упор делается уже не столько на комфорт перемещения, сколько на мощность и силу трансмиссии, которая должна справляться с колоссальными нагрузками.
В современном мире разрабатываются новые механизмы вариаторов, способные удовлетворить как ценителей комфортной езды по городу, так и любителей приключений и драйва. Ведущие производители прикладывают все усилия для того, чтобы велосипедисты получали качественные и соответствующие их требованиям велосипеды.
Разновидности вариаторов
Разнообразие устройств в вело промышленности поражает и делает честь производителям. Наиболее известная технология механических тракционных механизмов носит название NuVinci. Особенность данной технологии заключатся в том, что в механизме используются вращающиеся шарики. Они располагаются между входными и выходными дисками трансмиссии, обеспечивая плавный и комфортный переход с одной передачи на другую. Такой механизм постоянно находится в движении, что делает его более жизнеспособным и долговечным.
Непрерывную работу такого устройства обеспечивает два фактора: геометрическая конфигурация привода, создающая внутри механизма необходимый баланс при понижении и повышении передачи, и специальная упругогидродинамическая смазка, благодаря наличию которой все появляющиеся дефекты нейтрализуются и способствуют постоянной работе устройства.
Среди наиболее популярных втулок и вариаторов следует выделить следующие модели марки Shimano: Nexus Inter-3, Nexus Inter-7, Nexus Inter-8, Alfine. Марку Sram представляют следующие модели вариаторов: T3, P5, P5 Cargo, S7, i-Motion 3, i-Motion 9. Марка Sturmey Archer представлена трех, пяти и восьмискоростными вариаторами. Марка Rohloff – вариатор Speedhub 500/14.
Выбор подходящего
Правильный выбор подходящей модели устройства играет очень важную роль. Определяющим фактором при выборе вариатора является количество передач. Также, к важным характеристикам можно отнести значение передаточного числа, ведь именно от него зависит тяга и мощность велосипеда. Для велосипедов с большим количеством передач подойдут одни вариаторы, которые свою очередь, будут неприемлемыми для велосипедов с меньшим количеством передач.
- При выборе велосипеда и вариатора следует помнить о том, что наличие 27 или 30 передач не всегда говорит о бесподобном качестве велосипеда. Стоит отмести привычное мнение о том, что чем больше передач, тем лучше двухколесный транспорт. Иногда вполне достаточно и меньшего количества передач, при котором вариатор работает исправно и на высоком уровне.
Выбирая велосипед, стоит учитывать свои собственные предпочтения, а не ориентироваться на большинство. Если вы велогонщик и любите высокие скорости, подбирать следует соответствующую модель. Если же передвигаетесь вы, по большей части, по городу и асфальтированным дорогам, достаточно будет подобрать подходящую модель из списка городских байков. В любом случае, выбор за вами!
Источник
Велосипедный вариатор Бориса Фролова
Велосипедный вариатор Бориса Фролова
За последние сто лет было предпринято множество попыток создать «идеальную» трансмиссию для техники вообще и для велосипедов в частности, которая была б легкой, компактной, эффективной и обеспечивала бесступенчатое переключение передач. В феврале 2011 г российский изобретатель Борис Фролов запустил мелкосерийное производство вариатора, который призван совершить революцию в велотехнике.
Технические характеристики и розничная цена вариатора Фролова
Диапазон бесступенчатого изменения передаточного отношения: 400% (от 1:1 до 4:1).
Вес: 3,0 кг (вариант из стали) и 2,0 кг (вариант с применением алюминиевых сплавов)
Заявленный КПД: не менее 90%
Предварительная розничная цена: 350 евро
Существует также более доступные версии вариатора с передаточным отношением 200% (200 евро) и 300% (250 евро).
В мае 2010 года в Коломне в МГОСГИ состоялась Всероссийская научно-практическая конференции «Спортивная психология и спортивная медицина XXI века: проблемы и перспективы» и встреча веломобилистов. На встрече присутствовали веломобильные энтузиасты из СФ СамГТУ (г. Сызрань).
На фото (слева направо): доцент кафедры ТэиРТС Сызранского филиала ГОУ ВПО «Самарский государственный технический университет»
Александр Цой, Александр Егоров (Коломна) — автор веломобиля «Парус», 1984 г., декан механического факультета филиала СамГТУ в г. Сызрани, к.т.н., доцент Александр Осипов, Вениамин Ульяновский и автор вариатора Борис Фролов. (Фото из архива Ульяновского В.В.)
«Один из участников встречи — Борис Михайлович Фролов-веломобилист рубежа 80-90 х, продемонстрировал тогда лигерад с оригинальным передним приводом. Коломенец Борис Фролов получил патент на разработанный им вариатор — российский аналог «Ну-Винчи» в феврале 2011 г. В новом механизме (название Фролов ещё не придумал) вращение от ведущего к ведомому диску передается двумя парами конусных роликов, смонтированных на общей серьге. При этом ролики свободно подвешены, самоориентирующиеся, и всегда находятся в контакте с рабочими дорожками обоих дисков. В этом — суть изобретения Фролова.» (Ульяновский В.В.)
Реальная конструкция, конечно гораздо сложнее. Коротко прокомментируем её устройство с помощью следующего рисунка.
«Ведомая звезда цепи (1) соединена с ведущим (внутренним) конусным диском(12) с помощью трещотки. Управляющая звезда (9), на неё надет отрезок цепи, концы которого связаны тросиками с шифтером. При вращении управляющей звезды в одну сторону, пята (7) перемещается вдоль оси по шлицам и резьбе, и посредством толкателя с шариком (8), сближает конусный диск (13) с диском (12). Одновременно обе пары роликов на серьге (2), и такие же пары на серьге (3) смещаются от оси вариатора, и, преодолевая сопротивление пружин (11), раздвигают обе половинки (4) ведомых конусных дисков, закрепленных на двух валах (5). При этом происходит изменение соотношений радиусов дорожек контакта на ведущем и двух ведомых конусных дисках. При вращении управляющей звезды (9) в другую сторону, за счет накопленной энергии сжатия пружин (11) вся система возвращается к исходному положению. Таким образом осуществляется бесступенчатое переключение передаточного отношения вариатора.
Ведомые конусные диски находятся в зубчатом зацеплении с корпусом (10) втулки заднего колеса, передавая ему крутящий момент от звезды (1).
Пружины затянуты таким образом, чтобы гарантированно обеспечить постоянный и с необходимым усилием контакт конусных дисков с конусными роликами.
Внутри втулки механизм работает в масляной ванне, защита её обеспечена двумя парами манжет.
В настоящее время изготавливается опытная партия вариаторов, и планируется их производство на предприятиях подмосковных Коломны и Егорьевска.» (Ульяновский В.В.)
Описание вариатора сайте производителя
«Наше предприятие разработало фрикционный дисковый вариатор для велосипеда и других видов техники, где в качестве промежуточного элемента используется ролики с конусными торцевыми поверхностями, ролики попарно связаны между собой жесткой механической связью. Пары трения работают по принципу «сталь по стали, в масле».
Данный вид трансмиссии предназначен для установки в качестве механической трансмиссии для транспортных средств, где необходимо передача крутящего момента без разрыва. К таким транспортным средствам относятся: автомобили, трактора, моторные лодки, гидроциклы, квадроциклы, мотоциклы, скутеры и велосипеды. Такой вид трансмиссии позволяет осуществлять автоматическое изменение передаточного отношения. Диапазон изменения передаточного отношения может достигать пятикратного значения с КПД не менее 90%.
Наше предприятие в 2011 году приступило к серийному производству велосипедных вариаторов по данной схеме для установки на велосипеды различных конструкций. Велосипедный вариатор представляет собой втулку заднего колеса, в которой расположены вся трансмиссия с системой управления изменения передаточного отношения.
В производственной программе заложено три варианта исполнения втулки заднего колеса с вариатором трех разных диапазонов: двойка, тройка, четверка.
С небольшими изменениями эти втулки можно использовать на скутерах мощностью не более 5 л.с.
Изменение передаточного отношения производится путем вращения ручки на руле.»
Переднеприводной лигерад (лежачий велосипед) Б.Фролова с вариатором собственной конструкции и подвеской заднего колеса
Шкипер Admin
Сообщения : 2150
Дата регистрации : 2011-02-09
Возраст : 49
Откуда : Волгоград, Красноармейский район
Двухколёсный друг : TREK SU-100 Custom, CUBE Aerial 2010
Источник