Переключатели передач многоскоростных велосипедов

Использование большого количества передач (скоростей) на велосипеде позволяет передвигаться с наименьшими затратами энергии вне зависимости от дорожных условий, выбирая оптимальное соотношение частоты вращения педалей (каденса) и усилия, прилагаемого к ним. Для современных многоскоростных велосипедов характерно наличие 16-30 передач: 2-3 ведущих звезды в системе и 7-10 звезд в кассете, или 3-14 передач для случая внутреннего переключения.

Типы переключения передач

Втулка с внутренним переключением передач

Существует два принципиально различных типа: внутреннее и внешнее переключение передач. Механизмы внутреннего переключения – это так называемые втулки с внутренним переключением передач (internal gear hub). Их планетарный механизм целиком спрятан в корпусе втулки заднего колеса. К элементам внешнего переключения передач можно отнести ведущие и ведомые звезды и переключатели передач. О внешних переключателях и пойдет речь. Подобные системы распространены наиболее широко по причине их относительной простоты и небольшого веса. Кроме внешнего и внутреннего переключения, существуют и комбинированные варианты, например SRAM DualDrive и Shimano Intego.

Задний переключатель передач

Основные параметры современного переключателя передач – соответствие типу велосипеда, количество передач, на которое он рассчитан, максимально-допустимый размер наибольшей звезды (max sprocket), емкость переключателя (capacity) и относительный ход управляющего троса. Например, переключатели Shimano делятся на переключатели для шоссейных (до 27 зубьев в большой звезде) и горных (от 28 до 34 зубьев) велосипедов. Максимально-допустимый размер звезды – размер, при котором верхний ролик не задевает за зубья звезды (характерные значения для современных переключателей для MTB – 34 зуба). Емкость переключателя – суммарная разница между самыми большими и самыми маленькими звездами кассеты и системы, которая может быть отработана переключателем без провисания или заедания цепи. Емкость определяется длиной рамки натяжителя. Для MTB это 33-45 зубьев (44-22=22 спереди и 34-11=23 сзади, итого 22+23=45). Относительный ход переключателя – соответствие между ходом управляющего тросика и поперечным перемещением рамки с роликами. Например, задние переключатели Shimano и SRAM 1:1 по этому показателю несовместимы, так как относительный ход тросика у переключателей SRAM больше.

Задний переключатель передач

Роль заднего переключателя передач состоит в переброске цепи со звездочек одного размера на звездочки другого для обеспечения необходимого передаточного числа привода велосипеда. При этом происходит изменение длины свободной ветви цепи. Таким образом, переключатель должен еще и регулировать ее длину, выбирая излишек. Для этого служит рамка натяжителя цепи с двумя закрепленными на ней роликами. Перемещением цепи в перпендикулярном плоскости звездочек направлении заведует параллелограммный механизм, перемещающий рамку с роликами и, следовательно, цепь.

Крепление переключателя может быть прямым, на съемный или несъемный петух велосипедной рамы, или через переходник, зажимаемый гайкой крепления заднего колеса. Последний вариант встречается лишь на оборудовании самого начального уровня. Подвод тросика осуществляется прямо через ограничитель или через специальный ролик, что характерно для переключателей из группы Comfort. Переключатели для горных и гибридных велосипедов высокого уровня обычно имеют грязезащитные кожухи на тросике.

Для обеспечения относительного постоянства расстояния от верхнего ролика до звезд кассеты, параллелограммный механизм большинства современных переключателей имеет плоскость движения расположенную по диагонали к оси звезд. Сами ролики обычно пластиковые, на переключателях верхних групп керамические. Стальные ролики уже ушли в прошлое. Шарикоподшипники в роликах также применяются лишь на верхних моделях переключателей.

Переключатели с прямой и обратной тягой
В последние годы компания Shimano активно продвигала задние переключатели передач с обратной пружиной (Low Normal): тросик заводит цепь на малые звезды кассеты, а пружина возвращает ее на большие, что сделано для унификации направления движения с передним переключателем, но дает посредственные результаты при переключении передач под нагрузкой или в грязи. Такие переключатели сейчас существуют в четырех верхних группах горного оборудования: XTR – Deore. Их оптимально использовать совместно с манетками Dual Control. Традиционные же переключатели с прямой пружиной (Top Normal), которые присутствуют во всех горных и шоссейных группах навески Shimano кроме XTR и у других производителей, оптимально комбинировать с классическими триггерными манетками RapidFire Plus.

Передний переключатель передач

Передний переключатель передач с креплением хомутом

На передний переключатель, в отличие от заднего, возложена лишь функция переброски цепи со звезды на звезду. А, учитывая невозможность добиться качественной работы переднего переключателя из-за работы верхней ветви цепи под нагрузкой, конструкция его очень проста: рамка, сквозь которую проходит цепь, перемещаемая параллелограмным механизмом.

Передний переключатель передач с креплением на каретке

Основные параметры переднего переключателя – направление подвода управляющего тросика, способ его крепления на раме велосипеда и угол установки (угол между подседельной трубой и плоскостью нижних труб заднего треугольника рамы). Тросик к переключателю может подводиться сверху или снизу. Это зависит от расположения креплений тросика на раме велосипеда. Первый вариант предпочтительнее. Большинство переключателей рассчитаны на один конкретный вариант, но есть и универсальные. Крепиться переключатели могут хомутом на подседельной трубе или пластиной, зажимаемой правой чашкой каретки или картриджа. В случае переключателя на хомуте, последний может быть расположен выше или ниже рамки переключателя. Многие модели существуют во всех трех вариантах. Это связано с невозможностью установки некоторых типов переключателей передач на велосипеды с различными видами задней амортизационной подвески или использованием рам нетрадиционных форм. Хомуты могут быть рассчитаны на подседельные трубы разного диаметра, что также необходимо учитывать (характерные значения 28-34 мм). Необходимо учитывать и угол установки переключателя для избежания зацепления рамки за раму (характерные значения 63-66 или 66-69°).

Передний переключатель передач SPAM

Самые продвинутые переключатели передач имеют независимое движение внешней и внутренней пластин рамки. Неплохо, если переключатель имеет сектор, по которому обкатывается подводящий тросик, как это сделано в Shimano Deore, что позволяет продлить срок службы тросика.

С 2002 года среди оборудования Shimano появились передние переключатели с системой SPCM (Shimano Power Change Mechanism), суть которой заключается в том, что усилие для переключения передач отбирается от вращающихся педалей, а управляется система лишь парой кнопочек.

Материалы
Переключатели Shimano обычно изготавливаются из сталей и алюминиевых сплавов, доля которых увеличивается по мере повышения группы. Часть переключателей SRAM изготавливаются с использованием композитных деталей, что позволяет снизить их вес, но повышает хрупкость.