На одной звездочке много скоростей

Одной из проблем педального привода велосипеда была и пока остается необходимость изменения крутящего момента на ведущее колесо в зависимости от дорожных условий. И надо сказать, что конструкторы ее решают, но по-разному. Ими созданы даже планетарные приводные втулки, однако они сложны, а значит, и не дешевы. Поэтому чаще всего на заднем колесе устанавливают многоступенчатую передачу с несколькими звездочками и механизмы переброски и компенсации длины цепи. Это наиболее отработанный и недорогой вариант. Но количества звездочек (обычно три, иногда четыре) иногда не хватает. Тогда для увеличения числа "скоростей" ведущую звездочку тоже делают двух- и даже трехступенчатой.

А что, если в решении этой проблемы ограничиться опять только одной звездочкой, но теперь ведущей - она большая, с нею можно экспериментировать в более широких пределах, и находится она "под руками", точнее под ногами. А чтобы не группировать блок из нескольких звездочек - сделать одну, с переменным диаметром. Но разве такое возможно? Думаю, что да! Вот такой принципиально важной идеей - применением при передаче крутящего момента с ведущей звездочки на ведомую несложного устройства (своеобразного вариатора), установленного вместо большой звездочки на обычном дорожном велосипеде, хочу поделиться с читателями.

Суть такого устройства в том, что ведущая звездочка разрезается на четыре сектора, которые посредством многоступенчатого кулачка одновременно симметрично раздвигаются во все стороны (или сдвигаются обратно), меняя передаточное отношение привода. Но проблема здесь в том, что секторы охватывает не ремень, а цепь, и как их раздвинуть? Тогда с зубьями оставляем только два противоположных сектора для обеспечения передачи крутящего момента, а у другой пары секторов зубья срезаем - они будут служить только для опоры и направления цепи. Теперь, когда один из секторов с зубьями выйдет из зацепления, ручным разворотом кулачка раздвигаем (сдвигаем) секторы, изменяя крутящий момент. Но практически можно обойтись и без гладких опорных секторов. Тогда цепь будет охватывать "квазиэллиптический" контур. Таким образом, здесь реализуется еще и идея эллиптической звездочки, как известно, значительно повышающей КПД привода.

Установить же такую двухсекторную звездочку можно на любой велосипед вместо штатной, снабдив цепной привод простым пружинно-рычажным компенсатором вблизи ведомой звездочки.



Итак, конструкция устройства. Сначала отметим, что все его детали - стальные, а плоские выполнены из 3-мм листа.

К внутренней части кареточной головки штатного правого шатуна приварен направляющий диск диаметром 260 мм. В диск симметрично на расстояние 65 мм от центра жестко вмонтированы (приварены) две оси, на каждой из которых предварительно с подкладной дистанционной шайбой (толщиной чуть больше кулачка) свободно надет рычаг. К каждому рычагу через шайбы двумя винтами прикручен девятизубый сектор, вырезанный из стандартной 28-зубой ведущей звездочки детского велосипеда. Винты, расположенные ближе к осям, на концах имеют проточки (штыри), которые входят в контакт с уступами двухлепесткового многоступенчатого кулачка, свободно надетого на кареточный вал. Для поворота кулачка к его последним выступам приварены рукоятки. Винты со штырями обоих рычагов (а значит, и зубчатые секторы) стянуты между собой нормально сжатой цилиндрической пружиной. Глубина уступов кулачка в процессе предварительной сборки и наладки корректируется напильником с таким расчетом, чтобы первые зубья секторов свободно входили в звенья цепи. С этой же целью (чтобы цепь вдруг не соскочила, не попав на первый зуб) к нему приварены усики - направляющие. Чтобы при максимальном раскрытии секторов усики не цеплялись за раму велосипеда, их не следует делать широкими. В крайнем случае можно немного молотком подправить раму.

Для переключения передач надо прежде всего расположить шатун так, чтобы один из секторов вышел из зацепления с цепью. Нагнувшись, велосипедист правой рукой разворачивает рукояткой многоступенчатый двухлепестковый кулачок на один или несколько уступов, увеличивая (или уменьшая) тем самым передаваемый приводом крутящий момент.

Поскольку общая разность звеньев цепи при максимальной раздвижке зубчатых секторов и при минимальной сдвижке составляет 16 штук, то в приводе тоже необходим пружинно-роликовый компенсатор изменения длины цепи. Компенсатор состоит из жестко закрепленного на задней вилке рамы кронштейна и шарнирно (на оси) подвешенного на нем поворотного рычага. На концах рычага на своих осях установлены два ролика из шарикоподшипников 201, "обжатых" шайбами для направления цепи. Один конец рычага соединен с рамой пружинной растяжкой.

Воспользоваться здесь, конечно, лучше ручными тормозами, но можно и ножным. Для этого на заднюю вилку рамы следует установить дополнительно ложеуловитель, сделанный из жести, который предотвратит попадание провисшей части цепи между колесом и рамой. Рычаг компенсатора при этом упрется в перо вилки и вернется на место после окончания торможения под действием пружины.

Для обеспечения работы устройства необходимо хорошо смазать все контактирующие поверхности и звенья.


Многоскоростная ведущая звездочка:
1 - правый шатун; 2 - направляющий диск; 3 - двухлепестковый кулачок; 4 рукоятка разворота кулачка (проволока 04, 2 шт.); 5 - цепь; 6 - нормально сжатая пружина; 7 - зубчатый сектор (от ведущей 28-зубой звездочки детского велосипеда, 2 шт.); 8 - рычаг (2 шт.); 9 - палец крепления рычага к диску (2 шт.); 10 - кареточный вал; 11 - винт крепления сектора к рычагу (2 шт.); 12 - винт крепления сектора к рычагу со штырем (2 шт.); 13 - дистанционная шайба (2 шт.)



Механизм компенсации изменения длины цепи:
1 - правый шатун; 2 - направляющий диск; 3 - рукоятка поворота двухлепесткового кулачка; 4 - цепь; 5 - правое перо задней вилки; 6 - ложеуловитель (жесть s0,5); 7 - пружина (от старого эспандера); 8 - кронштейн (Ст3, лист s3); 9 - поворотный рычаг (Ст3, лист s3); 10 - ограничительная шайба (4 шт.); 11 - приводная звездочка заднего колеса; 12 - ролик (подшипник 201, 2 шт.)