Трансмиссия

**Трансмиссия** (англ. *bicycle gearing*) — совокупность деталей, передающих усилие велосипедиста на ведущее колесо.

Классическая велосипедная трансмиссия состоит из ведущей звезды, цепи и ведомой звезды; ведущая звезда закреплена на валу каретки, который посредством шатунов принимает нагрузку с педалей. Часто под словом *трансмиссия* подразумевают только звездочки и цепь, хотя педали, шатуны, переключатели и часть деталей втулки тоже относятся к ней.

## Классификация

1. **Глухая передача** — педали жёстко соединены с задним колесом посредством цепи. Используется на детских велосипедах, спортивных трековых и на некоторых велосипедах для городской езды («фиксед», «глухарь»). Обладает максимальным КПД и надёжностью при минимальном весе. Однако, её использование весьма специфично и требует известных навыков, что сильно ограничивает её применение.
2. **Односкоростная** — в задней втулке располагается механизм свободного хода (обгонная муфта), передающий усилие только в одном направлении — с ведущих звёзд на колесо. Применяется в наиболее массовом типе велосипедов — синглспиде.
3. **Многоскоростные** — с возможностью изменять передаточное отношение трансмиссии:
	* С обратным вращением педалей (исторически первая)
	* С планетарным механизмом
	* С набором звёздочек (система Кампаньоло)

Есть также несколько малораспостранённых видов трансмиссий, не использующих цепь: *ремённая*, *карданная*, *шестерёнчатая*, *прямая*. В экспериментальных целях создаются и полноприводные трансмиссии.

## Передаточное отношение

Отношение количества оборотов колеса на один оборот педалей. Важнейший параметр трансмиссии. Зависит от числа зубьев на ведущей и ведомой звездочках (их шаг одинаков на любом велосипеде), обычно этими числами и обозначается, например «передача 42-14». Нетрудно посчитать, что на один оборот педалей в этом случае придется три оборота колеса (42/14=3). Диапазон трансмисии горного велосипеда чаще всего будет от 0,68 до 3,8 (то есть в 5 с лишним раз). Понимание этих величин поможет, например, при выборе между планетаркой и обычной трансмиссией.
На практике говорят просто о количестве «скоростей», поскольку распостраненные виды велосипедов имеют примерно одинаковый набор звезд. Однако, иногда это может привести к ошибочным заключениям, и следует учитывать количество зубьев звездочек.

Передаточное отношение трансмиссии не учитывает диаметра колес велосипеда, что не дает возможности сравнивать тяговые и скоростные возможности велосипедов с разными диаметрами колес. Для комплексной оценки тяги велосипеда используется параметр «укладка» или «шаг» велосипеда — это расстояние (в метрической или английской системе), которое проезжает велосипед за один оборот педалей на данной передаче. Чем меньше укладка, тем лучше тяга велосипеда на данной передаче, но меньше скорость.

## Виды велосипедных трансмиссий

### Типы привода

* Цепной
* Ременный
* Карданный

### С внешним переключением

*Основные статьи: Передний переключатель, задний переключатель*
Применяется в большинстве видов спортивных велосипедов, за исключением предназначенных для некоторых специфических видов спорта, а также в некоторых утилитарных, с целью их удешевления при сохранении возможности переключения передач.

Представляет собой 1-3 ведущих звездочки (система) и 5-11 ведомых (кассета или трещотка). Переключение передач осуществляется перебросом цепи на соседнюю звезду с помощью переключателя (соответственно, переднего или заднего), за счет чего меняется передаточное соотношение. Чтобы такой переброс был возможен, зубья звездочек сделаны короткими и тонкими (в сравнении с односкоростными), что приводит к повышенному их изнашиванию. В какой-то степени недостаток ресурса это можно компенсировать равномерным использованием всех звезд, но это снижает удобство пользования.

Цепь делается более тонкой и роль внутренней втулки выполняют выступы на пластинах (а не отдельная деталь), вследствие чего тоже сокращается срок службы и снижается надежность. При работе цепь часто оказывается перекошена, поскольку звездочки располагаются в разных параллельных плоскостях, это еще один фактор повышенного износа, из чего следует рекомендация избегать больших перекосов (то есть не использовать сочетания типа большая звезда системы — большая звезда кассеты).

Грязь, намерзшая вода и мокрый снег нередко нарушают работу такой трансмиссии. Песок может заклинить цепь, что приводит к повреждению звезд системы, глина и чернозем набиваются между звездами и цепь теряет контакт с зубьями. Из-за этого в трудных дорожных условиях нужно проявлять повышенную осторожность.

Эти и множество других особенностей делают трансмиссию горного велосипеда весьма капризным устройством, особенно в условиях грязных дорог, требующим частого обслуживания и регулярной замены тех или иных деталей. Также следует по возможности изучать устройство своего велосипеда и приобретать элементарные навыки по ремонту, поскольку поломки вдалеке от мастерских случаются довольно часто. Применение высококлассных комплектующих улучшает надежность и долговечность привода, однако не компенсирует неумелое использование.

Безусловным достоинством является высокая ремонтопригодность в полевых условиях, опытные велосипедисты умеют устранить едва ли не любую поломку (правда, зачастую с ограничением функциональности привода).

**Преимущества:**

* Очень широкий диапазон передаточных отношений.
* Относительно высокий КПД.
* Возможность переключения передач под нагрузкой.
* Низкий вес.
* Хорошая ремонтопригодность в полевых условиях.

**Недостатки:**

* Необходимость регулярной настройки, проверки, смазки и замены целого ряда компонентов.
* Плохая работа при отсутствии обслуживания.
* Плохая работа в очень грязных условиях.
* Наличие «запрещенных» сочетаний передач.

### С внутренним переключением

*Основная статья: **Планетарная втулка***
Основными недостатками такой трансмиссии считается значительный вес и большая стоимость, при том что диапазон передач обычно меньше, чем у «горной», а КПД хуже. Для планетарных втулок предназначены рамы с горизонтальными дропаутами, либо редкие виды с эксцентриковой кареткой или со сдвижными дропаутами. Также возможна установка планетарной втулки на распространенные рамы с вертикальными дропаутами, но при этом требуется использовать натяжитель цепи, что сводит на нет некоторые достоинства такой трансмиссии.

Очень сложная и специфичная конструкция планетарки делает её неремонтопригодной в полевых условиях. Это не столь плохо само по себе, поскольку ресурс обычно очень велик и поломки случаются крайне редко. Но из-за практически отсутствующего в нашей стране сервиса по их обслуживанию, и сложностей с запчастями и специальными инструментами, замена на новую остается едва ли не единственным способом ремонта. Кроме того, есть сведения о том, что механизм многих планетарных втулок не рассчитан на высокие нагрузки, и такие втулки мало подходят для использовании в гонках или в других тяжелых условиях.

Механизм переключения располагается в задней втулке, таким образом оказывается хорошо защищенным от внешних воздействий (главным образом, от грязи и воды), а шестерни постоянно находятся в смазанном состоянии. Цепь же и звёзды обычно используются «синглспидного» типа. В сумме это дает высокую надежность и неприхотливость привода при повседневном использовании.

Еще одна особенность — возможность переключать передачи без вращения педалей, что удобно для городской езды. Однако планетарные втулки, в отличие от привода с задним переключателем, плохо переключаются под нагрузкой, что опять же снижает их применимость для езды в тяжелых условиях.

**Достоинства:**

* Нетребовательность к обслуживанию (включая смазку и замену деталей) и к навыкам владельца.
* Возможность переключения передач без вращения педалей.
* Высокая надежность при утилитарном применении (грязь, дождь, но малые нагрузки).
* Высокий ресурс цепей и звёздочек.

**Недостатки:**

* Низкий КПД.
* Относительно высокая цена.
* Большой вес.
* Низкая надёжность при высоких нагрузках, практически полная неприспособленность к экстремальным.
* Узкий диапазон передаточных отношений у недорогих втулок.
* Неремонтопригодность в полевых условиях.

Упомянутые выше шестерённые коробки передач являются, по сути, вариацией на тему "планетарки". С одной стороны, отсутствие необходимости упаковать всю механику внутрь втулки позволяет делать их более приспособленными к экстремальной нагрузке. С другой стороны — полное отсутствие совместимости со стандартным железом (обычно такая коробка — часть рамы, каретка — часть этой коробки, да и шатуны нужны свои) и конские нагрузки на цепь на младшей передаче (ведь передача понижается ДО цепи) — практически перечёркивает их плюсы.

### Комбинированные многоскоростные системы

Существуют и ограниченно используются системы привода с комбинацией внешнего и внутреннего переключения.

Возможные варианты:

* Планетарная втулка и задний переключатель с кассетой. Наиболее распространена система SRAM Dual Drive. Позволяет отказаться от переднего переключателя, сохраняя большой диапазон трансмиссии. Применяется на дорогих складных велосипедах.
* Система со встроенным планетарным редуктором и задний переключатель. Пример - Truvativ HammerSchmidt с передаточными отношениями 1 и 1.6. Применяется на некоторых велосипедах для экстремального спорта (требует крепление ISCG на раме). Также выпускаются системы Schlupf, не требующие крепления ICSG, и Truvativ G-Boxx.
* Планетарная втулка, натяжитель цепи и передний переключатель. Позволяет малой кровью значительно увеличить диапазон привода. Применяется разработчиками отдельных ситибайков. Существует мнение, что такая трансмиссия совмещает недостатки обоих видов систем переключения.

### Односкоростные системы

*Основная статья: **Синглспид***
**Достоинства:**

* Высокая простота в обслуживании
* Максимальная надежность
* Низкая цена

**Недостатки:**

* Очень узкий диапазон применимости такого привода.

## Тип привода механизма

### Боуден-трос

Используется в подавляющем большинстве случаев. Боуден-трос (англ. *bowden cable*) — это гибкий трос, используемый для передачи усилия за счет перемещения троса (как правило, стального, также встречаются полимерные тросы) внутри гибкой трубки, называемой рубашкой. Рубашка, как правило, имеет композитную конструкцию — пластиковая трубочка, покрытая продольной металлической оплеткой с внешним защитным слоем из пластика или другого материала (например, кевлара).

Настройка боуден-троса выполняется с помощью барабана, представляющего собой полый болт, при вращении увеличивающий или уменьшающий эффективную длину рубашки. Соответственно, трос при этом натягивается или ослабляется.

### Электрический привод

В этом оборудовании вместо тросов используются миниатюрные электромоторы, встроенные в переключатели, и кнопки управления в манетках.
Следующие группы оборудования Shimano выпускаются в варианте Di2 — с электроприводом переключателей:

* Dura Ace (с 2009 года),
* Ultegra (с 2011 года),
* Alfine (планетарная втулка на 8 или 11 передач, с 2013 года),
* XTR (с 2015 года).

У Campagnolo электропривод имеют 2 группы:

* Super Record EPS (с 2012 года)
* Athena EPS

У SRAM электроприводом (сразу с беспроводным управлением) оснащена группа RED eTap (с 2016 года).

Достоинства:

* Ликвидируется проблема загрязнения и вытягивания тросов.
* Переключатели сами подстраиваются под выбранную передачу оптимальным образом, не требуя периодической настройки.
* Аккумулятора хватает на 1000—2000 км работы, в зависимости от интенсивности использования.
* В ряде систем имеется возможность управления обоими переключателями с одной манетки. При этом система сама выбирает, какой переключатель необходимо задействовать (в том числе, и оба одновременно).
* Возможность установки дублирующих кнопок управления на лежак или в любом другом месте.
* Физическая легкость переключения.

Недостатки:

* Очень высокая цена, в разы больше, чем у традиционных переключателей.
* У проводных систем — большое количество закрепленных на раме проводов и модулей системы повышает вероятность повреждения при падении или перевозке велосипеда. Однако велосипеды с электрикой в заводской комплектации могут иметь скрытую проводку и размещаемые внутри рамы и подседельного штыря модули.
* Возможность несовместимости прошивок отдельных узлов.
* Практически любая проблема в системе приводит к превращению велосипеда в синглспид до ее устранения.
* Ограниченный температурный диапазон применения (не ниже -10 °С).

Также существует очень редкое и дорогое оборудование Shimano Cyber Nexus для ситибайков элитного уровня со следующими особенностями:

* 8-скоростная планетарная втулка с автоматическим переключением скоростей в зависимости от скорости и нагрузки (несколько режимов работы, есть и ручной режим).
* Амортизационная вилка и задний амортизатор с электрической блокировкой и автоматической/ручной регулировкой жесткости.
* Управление осуществляется специальным велокомпьютером.
* Подключенная велофара включается автоматически с наступлением темноты.
* Энергия для питания оборудования берется от динамо-втулки.

## См. также

* Трансмиссия/100 причин плохого переключения
* Трансмиссия/Совместимость

## Ссылки

* Калькулятор для расчёта трансмиссии
* Оффлайн-калькулятор для расчёта трансмиссии (xls-файл)

## Примечания

1. ↑ Статья про укладку на сайте AGBike.
2. ↑ Приходится брать с собой приличное количество инструментов, см. список
3. ↑ В инструкции к планетарной втулке SRAM i9 стоимостью 200 евро явно сказано, что она не может быть использована на горных велосипедах и тандемах, поскольку не предназначена для высоких нагрузок.
4. ↑ Одно из исключений — планетарный привод Shimano Alfine, который использует узкую 9-скоростную цепь.
5. ↑ У тормозных тросиков — спиральной.
6. ↑ Руководство по эксплуатации на Cyber Nexus