На велосипеде кассета или кластер [1] представляет собой набор из нескольких звездочек , которые крепятся к ступице на заднем колесе . Зубчатая передача работает с задним переключателем передач , чтобы обеспечить велосипедисту несколько передаточных чисел . Кассеты бывают двух видов: трещотки или кассеты , из которых кассеты являются более новой разработкой. Хотя кассеты и трещотки выполняют одну и ту же функцию и выглядят почти одинаково после установки, они имеют важные механические различия и не являются взаимозаменяемыми.
Трещотка (также известная как блок ) состоит либо из одной звездочки, либо из набора звездочек, установленных на корпусе, который содержит внутренний храповой механизм и крепится на резьбовой ступице. Резьбовые задние ступицы были доступны с различными рисунками резьбы в зависимости от страны производства, наиболее распространенными были французская и британская резьба. Резьба Британского института инженеров велосипедов (CEI) была принята в качестве международного стандарта [ когда? ] и теперь известна как Британский стандарт велосипеда (BSC). Это стандартизированная правая резьба 1-3/8″-24 TPI (M34.925×1.058 мм), на которую навинчивается стандартная трещотка. [2] Это позволяет устанавливать разные марки трещоток на разные марки ступиц.
Основным недостатком конструкции многоскоростной муфты свободного хода является то, что подшипник со стороны привода расположен внутри муфты свободного хода, и по мере того, как со временем добавлялись звездочки, подшипник смещался внутрь, дальше от опоры оси со стороны привода. Это приводило к увеличению изгибающего напряжения на оси , которая могла погнуться или даже сломаться. Многоскоростные муфты свободного хода были распространены на качественных велосипедах высокого класса до конца 1980-х годов. [3] Suntour — Maeda Industries (Япония) представила компактную 6-скоростную муфту свободного хода, которая уменьшала расстояние между звездочками и имела ту же ширину, что и стандартная 5-скоростная муфта свободного хода, но требовала более узкой цепи, чем стандартная. Концепция была скопирована европейскими производителями муфт свободного хода Regina (Италия) и Maillard (Франция). [4] По мере того, как количество звездочек на многоскоростной муфте свободного хода увеличивалось и становилось физически шире, конструкция муфты свободного хода преодолела проблему оси/подшипника, связанную с резьбовыми втулками, и начала вытеснять конструкцию муфты свободного хода. Сегодня [ когда? ] редко можно найти фривил на новом велосипеде с более чем 7 скоростями. Некоторые новые односкоростные велосипеды — особенно BMX и утилитарные велосипеды — и недорогие многоскоростные велосипеды продолжают производиться и продаваться с фривилами.
Педалирование заставляет затягивать обгонную муфту на ступице, поэтому для ее установки не требуется никаких инструментов. Храповой механизм предотвращает ослабление обгонной муфты при повороте звездочек против часовой стрелки. Обгонную муфту можно снять со ступицы с помощью одного из многих специальных инструментов для снятия обгонной муфты, которые входят в зацепление со шлицем или набором выемок на внешнем конце обгонной муфты. Снятие часто требует значительных усилий из-за большого крутящего момента, который затягивает обгонную муфту во время педалирования, и некоторые обгонные муфты невозможно снять целиком. Дальнейшее снятие обгонной муфты облегчается смазкой на резьбе обгонной муфты перед установкой.
Кассеты отличаются от свободного хода тем, что кассета имеет ряд прямых шлицов , которые образуют механическое соединение между звездочками и совместимой с кассетой ступицей, называемой свободной втулкой , которая содержит храповой механизм. Вся кассета удерживается на ступице с помощью резьбового стопорного кольца . Некоторые кассетные системы конца 1980-х и начала 1990-х годов используют резьбовую маленькую звездочку для удержания больших шлицевых звездочек. Кассеты напоминают свободные ходы при установке, но явно отличаются при снятии, поскольку они не содержат внутреннего храпового механизма свободного хода.
Звездочки в кассете обычно скрепляются тремя небольшими болтами или заклепками для простоты установки. Они удерживают звездочки и распорки в правильном порядке и положении, когда они снимаются с корпуса храповика. Когда звездочки необходимо заменить из-за износа или пользователь хочет изменить доступные передаточные числа , заменяются только звездочки, а не храповой механизм. Кассеты также позволяют использовать звездочки с меньшим количеством зубцов, как в системах микропривода . [5]
Храповой механизм, известный как корпус свободного хода, по-прежнему заменяем на большинстве ступиц, но является структурной частью ступицы. Кассетные системы имеют большое преимущество в том, что подшипник оси со стороны привода может быть снаружи около рамы, а не сзади к центру оси за свободным ходом. Это значительно снижает нагрузку на заднюю ось, делая погнутые или сломанные оси крайне редкими.
С момента своего появления в конце 1970-х [6] кассеты использовались на все большем количестве велосипедов, начиная с самых дорогих и со временем становясь доступными на менее дорогих велосипедах. Сегодня [ когда? ] подавляющее большинство велосипедов с переключателями передач используют эту новую конструкцию.
Со временем количество звездочек в зубчатом колесе увеличилось с 3 или 4 до Второй мировой войны до 5, использовавшихся с 1950-х по 1970-е годы, и до 8, 9, 10, 11, 12 и даже 13 в 2010-х годах [ когда? ] на современных велосипедах. По мере добавления большего количества задних звездочек комбинация становилась шире, а расстояние между звездочками — уже. Одним из способов создания пространства для этого было увеличение длины оси (измеряемой как расстояние между стопорными гайками — OLD. [7] ), что потребовало большего количества дисков на стороне привода заднего колеса с резьбовой ступицей для центрирования колеса в раме. Расстояние между фланцами втулки не было сокращено на резьбовых втулках, вместо этого длина оси увеличилась со 120 мм OLD (5-скоростная/компактная-6) до 126 мм OLD (6-скоростная/компактная-7) и до 130 мм OLD (резьбовая 7-скоростная) для шоссейного велосипеда. Расстояние между задними втулками MTB обычно составляет 135 мм OLD. Еще одним преимуществом кассетных втулок Shimano, представленных с 1978 года, было то, что фланцы задней втулки были шире, чем у резьбовой втулки, поэтому создавалось более прочное колесо с меньшей выемкой и без проблем с повышенным напряжением подшипника или поломкой оси.
До внедрения индексированного переключения ширина 5-скоростной или компактной 6-скоростной муфты свободного хода составляла приблизительно 32 мм; внедрение индексированного переключения предположительно сделало необходимым стандартизированное расстояние между звездочками. Shimano и Campagnolo обе разработали независимые стандарты, а SRAM позже последовала примеру Shimano в отношении расстояния между звездочками и ширины кассеты. Ширина ранних 6- и 7-скоростных кассет Shimano составляла 36 мм, а ранних 8-скоростных — 40 мм. Затем Shimano снова изменила и стандартизировала 8-11-скоростные кассеты до 41,5 мм, а второе поколение 7-скоростных — до 38 мм. Расширение держателя звездочки на втулках кассеты до 41,5 мм привело к уменьшению расстояния между фланцами втулки.
Для Shimano и SRAM расстояние между кассетами развивалось следующим образом. Ранние 7-скоростные кассеты Shimano имели ширину 36 мм с расстоянием между звездочками 3,65 мм, но рычаги и задние переключатели несовместимы с более поздними 7-скоростными кассетами Shimano, ширина которых составляет 38 мм, а расстояние между звездочками — 3,2 мм. 8-скоростная кассета шире на 41,5 мм, чем второе поколение Shimano 7. Это приводит к функционально совместимым манеткам, но особым корпусам фрихабов или необходимости использования проставки с 7-скоростной кассетой на 8-скоростной втулке. 8- и 9-скоростные кассеты и корпуса фрихабов имеют одинаковую ширину (41,5 мм), однако звездочки на 9-скоростной расположены ближе друг к другу; в результате манетки несовместимы, но они используют те же корпуса фрихабов. Это развитие продолжилось с 10-скоростными кассетами, но разветвилось на 11-скоростные кассеты. С ними появились новые корпуса фрихабов, которые были либо шире (Shimano road 11-speed), либо совершенно другими (SRAM XD, XDr, которые различаются по ширине и оба обеспечивают место для 10-зубчатой шестерни). Для 12-скоростных Shimano также представила новый корпус фрихаба (Microspline).
Эта прогрессия обеспечила более точную регулировку передаточного числа, однако использование более тонких металлических деталей имело эффект сокращения срока службы цепи и звездочек из-за так называемого « растяжения » цепи. Это вызвано фрикционным истиранием несущих нагрузку поверхностей цепи, вызывающим удлинение. Таким образом, цепь и звездочки 9-скоростной системы требуют более частой замены, чем 8-скоростной системы. [ необходима цитата ] Сужение фланцев ступицы создало большую вогнутость в колесе, что ослабляет колесо, если все остальные факторы одинаковы, но улучшения в прочности и надежности спиц и ободов более чем уравновесили это, и прочность колеса в целом выше, несмотря на увеличенную вогнутость.
Рампы переключения передач — это сложные профили зубьев в задних звездочках и передних звездочках , предназначенные для захвата и сброса цепи во время переключения. Они позволяют переключаться при большей нагрузке, чем это было возможно ранее, и для более плавного и чистого переключения. Различные системы имеют бренды Hyperglide от Shimano , UltraDrive от Campagnolo и OpenGlide от SRAM . Сама цепь специально изготовлена для простоты переключения передач и для взаимодействия с рампами переключения передач конкретного производителя; использование другого типа цепи может привести к неоптимальному переключению.
В настоящее время с кассетной втулкой вы можете использовать звездочку размером до 8t. Наименьшая, которую может использовать втулка свободного хода, составляет 13t.