Революция в велосипедах: трансмиссия-автомат от американского изобретателя

Помните веселую поговорку: могу копать – могу не копать. Если ее перевести в велосипедную плоскость, то получится не менее занятно: могу крутить педали, а могу и нет. Причем, в последнее время, вторая часть звучит более чем двояко. Ведь если раньше отказ от их вращения означал одно последствие – прекращение движения, то с появлением техники на электроприводе все стало чуть по-иному. В том смысле, что не хочу «маслать», значит, устанавливаю аккумулятор и – делу конец.


Те же, кто все-таки предпочитает передвигаться на технике, уповая лишь на педали и собственную мышечную силу, стоят перед иной дилеммой. Каждому хочется, чтобы его передвижение было максимально комфортным. Для решения этого вопроса инженеры придумали планетарную втулку и многоскоростные байки с набором передних и задних звездочек. Но конструкторская мысль на этом не успокоилась. Если зайти в интернет, то там легко найти самые неимоверные образцы, которые и велосипедами можно назвать только с большой натяжкой.


А вот от принципа цепной передачи никто отказываться не спешит. Ведь от добра добра не ищут. Вспомним лишь о том, что ее КПД составляет более 90 %. Некоторые вариации даже, по утверждению создателей, доходят до 97-98-и. В общем, такой эффект повторить в конструкции другого типа совсем непросто. А вот набор звездочек в горных или спортивных велосипедах всегда считался самым слабым звеном этого, казалось бы, идеального привода. И причин тому несколько:

✅ утончение тела цепи
✅ неудобство переключения
✅ перепад угла при переходе на другую передачу

Конечно, с этим всем можно и смириться. Ведь эффективность такого варианта гораздо выше, чем односкоростного дорожного велосипеда. Причем, и при движении в гору, и при езде против ветра. В принципе, и по ветру можно перекинуть на самую большую звезду спереди и самую маленькую – сзади, добившись гораздо лучших результатов, чем классический дорожник.

Совершенно новый принцип велосипедного привода

Если вернуться на более чем сто лет назад, то тогда произошли серьезные перемены в велосипедной технике. С тех пор вместо прямого привода появились шатуны, на которые ездок давит ногами. Они поворачивают большую шестерню, передавая движущую силу через цепь на маленькую. Та, в свою очередь, через механизм в заднем колесе приводит его в движение. За последующие десятилетия внесли ряд упомянутых выше улучшений, но, кажется, наступает время кардинальных перемен.


Ведь любой вариант переключения сегодня ожидает действий от самого райдера. А даже самые вычурные экземпляры техники все равно рассчитаны на индексированное движение между шестернями разного размера.



Сегодня на просторах YouTube уже можно найти короткий ролик с демонстрацией работы новинки от изобретателя из Миннесоты. Судя по видео, кажется, что она вполне практична и возможна к применению в будущих серийных образцах. Конечно, еще предстоят дальнейшие доработки, улучшения и исправления, но, надеемся, что будет создан ряд интересных моделей велосипедов с совсем иной природой привода.

Автор не страдает звездной болезнью, и не говорит о себе как о «велосипедном мессии». Напротив, Мерсер ясно заявил, что не считает свое изобретение полной заменой для классического варианта. Но он отметил, что новинка позволит седоку легко передвигаться по местности с перепадами высот, не думая о постоянном ручном переключении передач. Создатель надеется, что его конструкция найдет свое применение и в электрических вариантах техники.


Опытный образец показал не только положительное моменты, но и то, что в будущем придется доработать. Например, чистка и обслуживание оборудования на сегодня является более чем трудоемким процессом. Зато расширение и сжимание обеих звездочек (в зависимости от условий движения и крутящего момента) позволяют полностью автоматизировать процесс перехода на разные режимы. Вот что для этого пришлось сделать:

✅ спереди – механизм с 8 шкивами
✅ пружины, регулирующие размер переднего механизма
✅ задняя ступица с 6 шкивами
✅ сзади внизу – два натяжителя цепи

Вот как это все функционирует. Все передние шкивы установлены на односторонних подшипниках. Поэтому, при увеличении скорости движения или подъеме, возрастает приложение усилий ездока. Это, в свою очередь, приводит к сжатию пружин и уменьшению в размерах всего переднего элемента.

В задней части шкивы максимально сжимаются за счет действия пружин. Но, как только увеличивается сила нажатия, шкивы выдвигаются, увеличивая общий размер заднего элемента. Такой, одновременно сложный и незатейливый, механизм позволяет автоматически регулировать передачи, реагируя на изменение усилий, прилагаемых велосипедистом.

Понятно, что такое увеличение-уменьшение сказывается на провисание цепного привода. Его прекрасно компенсируют упомянутые выше натяжители. Они же и направляют его, когда меняется угол наклона от передних шкивов. Полученный изобретателем патент также дает ему определенную свободу в модификации своего устройства. Например, можно сделать симбиоз, установив спереди обычную звездочку. Или применить вариант классического переднего переключателя. Но все это – пока только в планах.

Все – для комфорта велосипедных прогулок

Уроженец Миннеаполиса является работником в сфере кузовного ремонта автомобилей, разработки и сварки сплавов. Он уже имеет ряд патентов от различных компаний. Четыре года назад Мерсер начал свою карьеру как изобретатель и инженер. И сегодняшний механизм является первой чисто его личной разработкой. Вот как все проходило.


Хейвен около года назад отправился на прогулку и подумал о том, что велосипедная езда требует большой концентрации на переключении передач. Особенно, когда вдруг окажешься на скоростной позиции перед затяжным подъемом. Быстро не сможешь переключиться с высокого положения, возможна и полная остановка. Его изобретение как раз и направлено на устранение этих проблем.

Конструктор построил свой прототип, используя микс самодельных деталей и заказанных в Protolabs. Предстоит еще многое сделать, особенно в области анализа методом конечных элементов и балансировки пружинных сил. Отвечая на вопрос о проблемах чистки и обслуживания такого количества движущихся частей, Мерсер отметил, что на его систему легче установить защиту цепи и другие покрытия, чем на традиционные велосипеды.

Ведь она остается в одной плоскости, лишь с небольшим перемещением из стороны в сторону. Автор использовал свой прототип велосипеда для поездок по улицам и бездорожью, заключив, что все проходит штатно, но впереди еще много работы по настройке. Он видит потенциал изобретения для:

✅ обычных райдеров
✅ горных велосипедов
✅ систем техники с электроприводом

Это может представлять автоматическую передачу, приводящую к меньшему крутящему моменту, требуемому от электродвигателя для движения. Или к достижению более высоких скоростей при меньшей мощности мотора. Так или иначе, но впереди предстоит еще немало работы. И вполне возможна та же критика бывалых, которая звучала во время появления АКПП в легковых автомобилях.


На данный момент Мерсер планирует в процессе дальнейших доработок сосредоточиться на работе с патентом. Позже появится возможность лицензировать или продать его. До тех пор конструктор намерен стараться продолжать двигаться вперед, принимая решения по ходу дела.