Передний переключатель, задний переключатель, "петух", кассета... Человека, решившего купить себе велосипед, обилие новых терминов, порой, вгоняет в ступор. А уж если "продвинутый" продавец в веломагазине раскроет перед обалдевшим покупателем страшную тайну постоянного обслуживания многоскоростного велосипеда – настроек переключателей, мойки и смазки цепи, замены изношенных деталей привода – то бедолага, поразмыслив, может вообще отказаться от покупки столь сложного агрегата, либо предпочесть ему старый добрый дорожный лисапед с одной-единственной передачей…

Между тем, есть решение, сочетающее в себе удобство многоскоростного велосипеда с простотой обслуживания односкоростного. Это – планетарная втулка. Суть ее в том, что в самом корпусе втулки заднего велосипедного колеса помещается планетарный шестеренный механизм переключения передач.

Планетарная втулка (internal hub) - это сложная система переключения скоростей для велосипеда. Она более надежная и долговечная, нежели обычная втулка, но очень плохо реагирует на сверхнагрузки, поэтому их не использвуют в соревнованиях или экстремальном катании. Самые продвинутые модели (например некоторые Dutch байки) обладают 7-и ступенчатыми планетарными втулками, а на упрощенные ситибайки (или складные) ставят 3-х ступенчатые. В таких втулках механизм и звезды находятся в смазке под защитной оболочкой, а сама система напоминает коробку передач автомобиля.

Патент на планетарную втулку датируется 1880-м годом. Впервые такие втулки использовали на трехколесных мотоциклах. 1895-м американским инженером была изобретена компактная 2х скоростная планетарная втулка, так и не нашедшая успеха на рынке. Уже в начале 20-го века количество скоростей увеличилось до 3 (автор - компания Sturmey-Archer). В 1930-е годы рынок был полон планетарками, практически на каждом велосипеде стояла такая втулка (особенной популярности они пользовались в Великобритании, Голландии, Германии, Скандинавии). Позже появились переключатели скоростей и кассеты, устанавливаемые на втулки. Благодаря свое дешевизне и неприхотливостью такая система вскоре вытеснила планетарные втулки.

Компания Sturmey-Archer (одни из основных производителей планетарок, разработала 3- и 5- скоростные системы ещё в 1987, в то время как Shimano только закончили работу над 3-х скоростными втулками. В последнее время они вновь начали обретать популярность и все больше компаний выпускают на рынок планетарные втулки. Основными из них являются Sturmey-Archer, Rohloff, Shimano, Sram (с купленной в 2001м Fichtel & Sachs), Bendix (выпускала втулки с 1950 по 1970 гг). а также NuVinci с их уникальной системой "CVP".

На данный момент в этой сфере лидирует компания Rohloff, про которую подробно можно прочитать здесь.

 Основные элементы:

• Солнечная шестерня: находится в центре (зеленая на рисунке) - это и есть ось колеса.

• Водило: жёстко фиксирует друг относительно друга оси нескольких планетарных шестерён (сателлитов) одинакового размера, находящихся в зацеплении с солнечной шестерней (синие).

• Кольцевая шестерня (эпицикл): внешнее зубчатое колесо, имеющее внутреннее зацепление с планетарными шестернями (красная) - приводится в действие цепью.

Планетарная передача в режиме повышения скорости. Водило (синее) вращается внешним источником. Усилие снимается с солнечной шестерни (зеленая), в то время как кольцевая шестерня (красная) закреплена неподвижно. Красные метки показывают вращение входного вала на 45°.

Преимущества планетарных втулок:

• Механизм переключения передач полностью спрятан внутри корпуса втулки заднего колеса, что позволяет защитить его от попадания грязи. За счет этого долговечность деталей существенно повышается.

• Возможно переключение передач даже тогда, когда вы стоите на месте.

• Используются цепи и звездочки обычной ширины (для односкоростных велосипедов). Цепь постоянно идет прямо. Используются звездочки с высоким профилем зубьев. Все это сказывается на увеличении ресурса цепей и звездочек.

• Механизм переключения передач и встроенный тормоз в таких системах необслуживаемый, что упрощает эксплуатацию велосипеда.

• Высокий ресурс втулок, детали которых работают в масляной ванне.

Недостатки:

• Самый большой недостаток многоскоростных втулок с планетарным механизмом – это их большой вес: такие втулки в два-четыре раза тяжелее обычных задних втулок горного велосипеда. Правда, нужно отметить тот факт, что отпадает необходимость в ряде деталей трансмиссии, например переключателях передач, так что реальная разница в весе не столь велика.

• Сложный шестеренный механизм имеет достаточно высокое трение, что обуславливает пониженный КПД. Эти свойства стали определяющими для отказа от использования таких втулок на спортивных велосипедах.

• Планетарные втулки все же не предназначены для работы в экстремальных условиях и, к тому же, они почти неремонтопригодны нигде кроме специализированного велосервиса.

  ---

Комбинированные втулки:

Главный вопрос, который волнует потенциальных покупателей планетарных втулок – о количестве передач: "А почему это их так мало? Вот у "обычных" велосипедов – 21, 24, 27. Тут же – 7, 8… да и 14 маловато…"

Постараюсь объяснить: У велосипеда с "обычными" параллелограммными переключателями (передним и задним) общее количество передач – это количество звезд "системы" (передних), умноженное на количество звезд кассеты (задних). Например: 3 передних Х 9 задних = 27. На деле же используются далеко не все эти комбинации. Чтобы избежать перекосов цепи, обычно пользуются только следующими: 1х1,2,3, 2х2,3,4,5,6,7,8, 3х7,8,9, итого – 13 передач. Если же учесть, что некоторые передачи имеют очень близкие друг к другу передаточные отношение (практически дублируют друг друга, т. н. "двойные" передачи), то эффективное количество передач получается и того меньше. В планетарном же механизме все заявленные передачи – эффективные, т. е. реально работающие.

В России велосипедов с планетарными втулками гораздо меньше, чем в Европе. На мой взгляд, причина тут, скорее, историческая – в СССР планетарные втулки не выпускались никогда. И вот почему:
– «планетарки» очень сложны как в изготовлении, так и в ремонте. Вряд ли Госплан дал бы какому-либо заводу добро на строительство дорогущего цеха по выпуску планетарных механизмов для нужд любителей покататься с комфортом. Да и при том, мягко выражаясь, посредственном качестве производства велосипедов, которое сполна ощутили владельцы "Туристов" и "Спутников", хозяева велосипедов с планетарными втулками просто замучились бы с их ремонтом…
– в СССР во главу угла всегда ставился большой спорт, и велосипедизм тут – не исключение. А в велоспорте планетарные втулки не прижились в силу их большой массы…

Соотношение передач на примере втулки Shimano Alfine: