Зачем нужна коробка передач
Как и двигатель внутреннего сгорания, человек развивает максимальную мощность в довольно узком диапазоне оборотов. Только если для двигателя это несколько тысяч оборотов в минуту, то для велосипедиста — 80-100. Чтобы ездить нормально на разных скоростях и в разных условиях, надо расширить диапазон. Для этого надо менять передаточное число трансмиссии. В автомобиле для этого служит коробка передач, а на велосипеде — переключатель скоростей.
Как работает коробка передач
В коробке передач автомобиля буквально находятся передачи — набор пар шестеренок, или, выражаясь технически точно, зубчатые передачи. У каждой пары свое передаточное отношение. Шестерни постоянно зацеплены друг с другом и постоянно вращаются. При этом зубчатые колеса не соединены с выходным валом коробки все время, а подсоединяются к нему только при выборе той или иной передачи по очереди. В каждый момент времени соединена с валом только одна зубчатая пара. Соответственно, при одной и той же частоте вращения ведущего вала, соединенного с двигателем, выходной вал будет вращаться медленнее — насколько, определяет передаточное отношение включенной передачи.
Чтобы переключение проходило без лишних нагрузок, на время смены передачи двигатель отсоединяют от коробки, размыкая сцепление.
Как работает переключатель скоростей
У велосипеда обычно используется цепная передача, где цепь соединяет две звездочки разного размера. Для изменения передаточного отношения нужно просто сменить звездочку. Как и шестерни в автомобиле, звездочки соединены с входным валом, на который насажены педали, и выходным, осью ведущего колеса. Для переключения нужно просто перевести цепь на другую звездочку. Это делает рамка, через которую проходит цепь. Когда велосипедист нажимает на рычажок (манетку) на руле, тросик смещает рамку, и цепь направляется на выбранную звездочку.
Для облегчения перехода цепи с одной звездочки на другую рамка слегка отводит цепь от зацепления в этот момент. Механизм переключения также обеспечивает постоянное натяжение цепи, ведь при переключении из-за разных диаметров звездочек потребная длина рабочего участка цепи меняется.
Чем они похожи
Роботизированная коробка отличается от чисто механической тем, что работу водителя выполняют электроника и специальные приводы. В Easy'R электрические исполнительные механизмы включают и выключают сцепление при начале движения и остановке автомобиля, а также при переключении передач. В переключателе скоростей на велосипеде все делается механически, но в нем изначально часть работы взял на себя механизм, который заставляет цепь перейти на другую звездочку и подтягивает ее.
Особенность системы управления роботизированными коробками в том, что водителю не предлагается возможности выбрать передачу напрямую, можно только переключиться на ступень выше или ниже. Точно так же работает и обычный переключатель скоростей. Чисто механически довольно сложно перескочить больше чем на одну ступень. Но некоторые современные системы позволяют это делать.
Чем они отличаются
Роботизация автомобильной коробки приводит к сокращению органов управления: в автомобилях с Easy'R нет педали сцепления, водитель обходится одним рычагом. При желании можно переключать передачи и вручную — точнее, сообщать электронике о своем желании перейти на ступень выше или ниже.
Велосипедный переключатель скоростей управляется отдельными манетками для передних и задних звездочек. Зато у велосипеда намного больше передач, ведь с любой из нескольких ведущих звездочек впереди можно соединить любую из ведомых задних. Но это вынужденное разнообразие — у человека диапазон эффективных оборотов гораздо ниже.