Возьмите переднее или заднее колесо любого велосипеда, спортивного, детского или дорожного, его базовая конструкция будет одинаковой. Есть резиновая шина, натянутая на жесткий обод. Спицы соединяют обод со ступицей, или втулкой в центре колеса.
Гениальная механика велосипеда: как заднее колесо «узнает», чего вы хотите
Вы крутите педали вперед, и усилие ног передается на колесо — велосипед разгоняется. Стоит перестать вращать педали, и заднее колесо начинает свободно вращаться. А нажмете педаль назад, и включится торможение. Никакой электроники в колесе нет, только голая механика начала 20 века. Хочется воскликнуть: «Как оно знает, что нужно делать?!»
Felix Wong, Creative Commons
Содержание
Именно втулка — самая интересная часть: вся «вкусная» механика скрывается в ней.
Один взгляд на зад. Заднюю втулку, то есть
Во втулке переднего колеса ничего особенно интересного нет: внутри находятся подшипники, и это колесо работает в единственном режиме, свободно вращаясь на оси.
То ли дело задняя втулка. У нее есть три режима:
- Торможение — включается, когда велосипедист нажимает педаль назад.
- Зацепление — включается, если нажать педаль вперед. При этом между колесом и педалями появляется жесткая связь, и можно разгоняться.
- Свободный ход — вы не крутите педали, и велосипед катится по инерции.
Как работает втулка «Торпедо»
Такими втулками оснащается большинство велосипедов, от советских «Аистов», «Украин» и «Уралов» до современных синглспидов. Они носят элегантное название «Торпедо» в честь первого подобного механизма, который немецкая фирма Fichtel & Sachs представила еще в 1903 году.
Внимательность на максимум — разобраться будет непросто. Разобрав ее, мы насчитали 22 разных вида деталей. К счастью, нам не нужно знать их все: главные указаны на рисунке ниже.
|Из этих деталей самые важные — это ведущий конус (пятерик) и корона пятерика. Их соединяет между собой резьба, и когда они проворачиваются друг относительно друга, корона смещается вправо или влево. При этом включается торможение или зацепление, а в середине колесо может свободно вращаться.
Здесь те же детали показаны на фотографии: ось колеса (1) крепится к раме, (2) правый конус, (3) звездочка, (6) корона пятерика с роликами, (7) тормозной конус и (8) тормозная колодка.
Та же втулка в сборе.
Зацепление
Вот велосипедист нажал на педаль. Ведущий конус провернулся, и потянул корону вправо. Та выталкивает ведущие ролики наружу: они прижимаются к корпусу втулки и сцепляют звездочку с колесом — усилие от педалей передается на колесо.
Свободный ход
Стоит перестать крутить педали, как ведущий конус перестает тянуть корону вправо. Давление на ролики ослабевает: они выходят из зацепления, и колесо начинает свободно вращаться, позволяя вам ехать по инерции или скатываться с горки.
Торможение
Во втулку встроены тормозные колодки, имеющие вид разомкнутого кольца или двух половинок кольца. При торможении они прижимаются к корпусу втулки, создавая трение.
Происходит это следующим образом. Велосипедист нажимает педаль назад: ведущий конус проворачивается в обратную сторону, сдвигая корону влево. Она, в свою очередь, отжимает тормозной конус, и тот толкает колодку.
Не все колеса устроены так, как описано выше
Например, у советского подросткового «Школьника» была интересная вариация «Торпедо», носившая название «Родина». Есть также велосипеды-фиксы, у которых во втулке всего один режим — зацепление.
Современные версии «Торпедо» могут иметь до трех скоростей.
В 21 веке инженеры в буквальном смысле продолжают изобретать велосипед, в том числе новые конструкции колес. Современные версии «Торпедо» могут иметь до трех скоростей. А новейшая втулка «Буффало» имеет две скорости и... две цепи! Зачем они нужны? Читайте по ссылкам.