Конструкції систем зчеплення ступиць – Частина 2

У Частині 1 ми розглянули деякі моменти теорії механізмів зчеплення ступиць. Хоча ці концепції можуть здаватися не надто захоплюючими, вони є важливими для розуміння практичних втілень різних конструкцій, які ми висвітлюємо нижче.

У класичній конструкції «собачок» та зубчастого кільця, обертальна сила передається за допомогою лише декількох з них. Найчастіше використовують три або шість «собачок». Кожна з них несе значну частину загального навантаження. Але є й інші конструкції, де розподіл сили обертання є більш збалансованим. Два широко відомих конструкції – DT Swiss та Chris King. У середині 90-х DT Swiss придбала технологію і з того часу зробили її однією з найвідоміших конструкцій, яка має назву «Star Ratchet». Цей механізм доступний у декількох варіантах для шосе та MTB, кількість зубців варіюється від 18 до 54. Основна відмінність порівняно з «собачками» полягає в тому, що система має дві частини, які також часто називають кільцями.

Кожне кільце має однакову кількість зубців, 54 у випадку, якщо у DT «Star Ratchet» верхнього рівня. Через велику кількість однакових зубів на обох кільцях навантаження розподіляється між ними рівномірно. Кожен зуб має відносно невелике навантаження, на відміну тому, що мають «собачки». Суть відмінності конструкцій, що базуються на храповиках, полягає в тому, що кількість зубців на обох кільцях або пластинах є однаковою, та ця кількість істотно перевищує кількість «собачок» класичної конструкції.

Час довів, що це є дуже надійний конструкція. Існує ряд виробників ступиць із системою зчеплення, побудованої на основі DT Star Ratchet: Absolute Black, ACSE, ACROS, Erase, Extralite, Mavic, Soul Kozak та Syntace.

Конструкція “Ring Drive” від Chris King вдосконалена далі, збільшивши кількість зубців до 72 на обох кільцях. Досягнув теоретичний кут у 5 градусів. Ця конструкція має дуже цікаву особливість, що дозволяє йому надійно працювати навіть з такою великою кількістю зубців. Ця функція відома як “Helical Splines “, і вона забезпечує додаткову силу, яка утримує обидва кільця надійно замкненими разом, коли система знаходиться у зачепленому стані. Простіше кажучи – чим більше навантаження, тим сильніше система затискаєтеся, та відповідно, тім сильніше вона зачіплюєтеся. Chris King надихнув ще дві відносно нові конструкції – Trailmech Vortex та Shimano Scylence. Перша конструкція також використовує концепцію більш сильного зачеплення при більшому навантаженні. Це досягається за допомогою зубчастих кілець, що мають незвичайну конічну форму та специфічний профіль зубців. Існує декілька версій, кількість зубців коливається від 50 до 60, що дає теоретичні 7,2 та 6 градусів кута зчеплення відповідно.

На фото нижче частини механізмів DT Swiss, Chris King та Trailmech (зліва направо).

Scylence розширює конструкцію систем, що базуються на зубчастих кільцях, використовуючи спіралеподібні шліци для відведення кілець у роз’єднаному стані. Shimano заявляє, що механізм має теоретичні 7,6 градусів кута зчеплення. Різниця полягає у тому, що це майже беззвучний механізм у режимі вільного ходу. У той час як багато ступиць з малим кутом зчеплення, відрізняються досить характерним звуком під час вільного ходу. Chris King навіть використовує окреме ім’я для позначення цього звуку – “The Angry Bee”.

У той же час повна беззвучність не є чимось новим у механізмах зчеплення. Ці конструкції існували роками. Наприклад, відомий у минулому Shimano Nexave – також відомий як «Silent Clutch», ступиці «Stealth MTB» від True Precision Components або ступиці від Zipp з механізмом «Axial Clutch» для шосе. У системі Zipp також використовуються дві зубчастих кільця. Хоча лише одне з них має зубці, в той час як в інше – спеціальні отвори, що з’єднуються із зубцями при зчепленні. Система Zipp «Axial Clutch» має 10 градусів кута зчеплення.

Відносно новим прикладом сучасних безшумних ступиць є Onyx Racing Hubs. Хоча усі наведені конструкції Zipp Axial Clutch, або майже безшумні у випадку Shimano’s Scylence, та Onyx, вони абсолютно різної конструкції. Onyx, на відміну від Zipp та Shimano, насправді більш схожий з механізмом True Precision. У нього немає жодних зубців та він використовує сили тертя, щоб утримувати систему в зчепленому стані. Іноді подібні системи називають однобічними підшипниками. Онікс називає свій механізм «Sprag Clutch». Відмінною особливістю конструкцій на основі сил тертя, як у ступицях True Precision та Onyx, є те, що вони мають майже 0 градусів кута зчеплення. Вони справді зчіплюються миттєво. Хоча 0 – все ж теоретична цифра, у всіх практичних цілях, вони швидше зчіплюються, аніж будь-які інші конструкції систем зчеплення.

Окрім вищезазначеного, надійність та вага, два інші основні фактори, які вплинули на еволюцію різних конструкцій. Якщо не враховувати їх, то ймовірно, що ми все ще використовували перевірені часом «собачки». Оскільки сьогодні алюміній є основним матеріалом, який використовується у більшості ступиць для шосе та МТБ, часто у місцях, де розташовані «собачки» спостерігається поступова деформація, яка з часом може привести до їх виходу з ладу. У той же час поняття рівня навантаження або сили, яка діє на ступицю, є специфічною для умов застосування. Для шосе діапазони передач трансмісії залишаються відносно стабільними. У той же час для MTB зі швидким переходом до 1-х трансмісії, а тепер з розвиненням e-MTB та суттєво збільшимся діапазоном касет, зростає рівень навантаження, з яким система зчеплення повинна надійно працювати.

У випадках коли використовуються сталь або титан для механізмів, обладнаних «собачками», надійність краща, але вага відповідно зростає. Системи, що базуються на зубчастих кільцях, розподіляють навантаження більш збалансовано. Приблизно, навантаження, яке несе кожен окремий зуб у таких системах, у 10-20 разів менше, ніж для кожної «собачки», за умови, що загалом прикладене зусилля залишається однаковим. Це тому, що системи, що базуються на зубчастих кільцях, використовують набагато більше одночасно зчеплених зубців . Ці системи, як правило, мають більший термін експлуатації, при тому залишаючись достатньо легким навіть для найвибагливіших велосипедних дисциплін.

Конструкції систем на основі сил тертя, в силу характеру того, як вони передають силу обертання, виключають майже усі матеріали, крім сталі для основи механізму. Існує помітний розрив у вазі між ступицямі, що використовують таки механізми, та тими, які побудовані навколо інших конструкцій.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *