허브 기어
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허브 기어,[2] 내부 기어 허브,[1] 내부 기어[3] 허브 또는 저스트 기어[4] 허브는 유성 기어 또는 유성 기어와 함께 구현되는 자전거에 일반적으로 사용되는 기어비 변경 시스템입니다.기어와 윤활유는 기어와 메커니즘이 요소에 노출되는 탈선 기어와 대조적으로 허브 기어의 셸 안에 씰링됩니다.기어비 변경은 전통적으로 Bowden 케이블로 허브에 연결된 변속 레버에 의해 이루어졌으며, 트위스트 그립 스타일의 변속기가 보편화되었습니다.
허브 기어 시스템은 일반적으로 유지보수가 필요 없는 긴 수명을 가지지만, 일부 시스템은 경기 또는 언덕이 많은 오프로드 조건에서 높은 스트레스를 받는 용도로는 적합하지 않습니다.유럽의 도시 자전거와 같은 많은 통근용 또는 도시용 자전거에는 현재 일반적으로 7단 기어 허브가 장착되어 있으며, 8단 시스템을 사용할 수 있게 되었습니다.구형 또는 저렴한 유틸리티 자전거는 자전거 공유 시스템과 같은 3단 기어 허브를 사용하는 경우가 많습니다.접이식 자전거는 3단 기어 허브를 사용하는 경우가 많습니다.최대 18단 기어비의 현대적 개발이 가능합니다.
역사
자전거 허브에 에피사이클릭 기어가 사용되기 전에는 세발자전거에 사용되었습니다.에피사이클릭 허브에 대한 특허는 1880년대 [5][6]중반부터 시작되었다.소형 에피사이클릭 허브 기어의 첫 특허는 1895년 미국 [7]인디애나주 노블즈빌의 미국인 기계공 수워드 토마스 존슨에게 주어졌다.이것은 2단이었지만 상업적으로는 성공하지 못했습니다.
1896년 영국 샐포드의 윌리엄 라일리는 1898년 '허브'[8]로 생산에 들어간 2단 허브를 특허 취득했다.그것은 10년 동안 생산에 머물며 큰 성공을 거두었다.소형 에피사이클릭 허브 기어의 실용성을 빠르게 확립했습니다.
1902년까지, 라일리는 3단 허브 기어를 설계했다.그는 'The Hub'의 제조업체와 회사를 떠났지만 그의 미래 기어 디자인에 대한 지적 권리를 그들에게 양도했다.이 문제를 피하기 위해 라일리의 3단 특허는 동료인 제임스 아처([9]James Archer)의 명의로 취득되었습니다.한편, 영국의 유명한 저널리스트이자 발명가인 헨리 스터미도 3단 [10]허브를 발명했다.1903년 롤리 자전거 회사의 대표인 프랭크 보든은 3단 기어 신디케이트를 설립하여 레일리/아처와 스터메이 3단 모두에 대한 권리를 획득했습니다.라일리의 허브는 최초의 Sturmey Archer 3단 [11]모델로 생산에 들어갔습니다.
1902년 Mikael Pedersen (Dursley Pedersen 자전거도 생산)이 3단 허브 기어를 특허 취득했고 1903년에 이것이 생산되었습니다.이것은 "카운터 샤프트" 원리에[12] 기초한 것으로 알려져 있지만, 링 [13]기어 대신 두 번째 태양이 사용된 흔치 않은 에피사이클 기어였다.1904년 Fichtel & Sachs 회사(독일, Schweinfurt)는 Wander의 라이선스 하에 허브 기어를 생산하였고, 1909년에는 14개의 3단 허브 기어가 영국 [14]시장에 출시되었습니다.
1930년대까지, 허브 기어는 전 세계에서 자전거에 사용되었다.그들은 특히 영국, 네덜란드, 독일어권 국가들과 스칸디나비아에서 인기가 있었다.1970년대 이후, 그것들은 영어권 국가에서는 훨씬 더 흔하지 않게 되었지만, 자전거가 스포츠나 레저용이 아닌 일상 교통수단으로 정기적으로 사용되는 북유럽의 많은 지역에서는 여전히 허브 기어가 널리 사용되고 있다.더 저렴하고 강력한 (그러나 신뢰성이 떨어지는) 변속 장치가 이제 등장하기 시작했습니다.
1987년까지 Sturmey-Archer는 3단 및 5단 허브만 만들었고, Fichtel & Sachs와 Shimano는 2단 및 3단 허브만 만들었습니다.그 해, 약 80년만의 서적(서비스 메뉴얼 제외)이 [15]출판되었습니다.그 이후로 허브 기어에 대한 관심은 느리지만 꾸준히 증가해 왔으며, 이는 현재 이용 가능한 다양한 제품군에 반영되어 있습니다.
1995년 Sachs는 12단계의 최초의 허브 기어인 Elan을 선보였으며 전체 범위는 339%였습니다.3년 후 롤로프는 스피드허브 500/14를 출시했는데, 스피드허브는 14단, 레인지 526%의 기어허브로 27단 변속장치와 견줄만하며 산악자전거를 탈 수 있을 만큼 견고하고 가볍습니다.2007년, NuVinci는 통근용 자전거용 연속 가변 변속기(스텝리스)의 고속 허브의 제조를 개시해, 약 [16]380%(2016년)의 레인지의 증가를 실현하고 있습니다.
2008년 현재 Sturmey-Archer는 3단, 5단, 8단 허브, SRAM(Fichtel & Sachs의 후계자)은 3단, 5단, 7단, 9단, 시마노는 3단, 7단, 8단입니다.2010년 2월, 시마노는 11단 [17]모델인 시마노 알핀 700의 도입을 발표했다.
대부분의 허브 기어 시스템은 하나의 리어 스프로킷을 사용하지만, SRAM의 듀얼 드라이브 시스템은 에피사이클릭 허브와 다단 리어 탈선 시스템을 결합하여 광범위한 구동 트레인을 리어 휠에 집중시킵니다.2010년, Canyon은 유사한 에피사이클릭/데릴렐러 조합을 사용하는 하이브리드 허브인 144를2 발표했습니다.
Brompton Bicycle은 특별한 3단 광비 Sturmey-Archer 허브인 "BWR"(Brompton Wide Ratio)에 2단 탈선 장치가 결합된 자체 디자인을 가지고 있습니다.이 시스템은 접이식 자전거(복수의 프론트 체인셋으로 인해 자전거의 접이식 메커니즘이 손상될 수 있음), 리컴번트 자전거 및 화물 자전거(작은 휠 및/또는 무게를 늘리기 위해 더 작은 스텝으로 더 넓은 범위의 기어가 필요함)에 유용합니다.허브 기어는 과거 오토바이에도 사용되었지만, 현재는 거의 사용되지 않습니다.
작동 원리
가장 단순한 3단 허브는 단일 유성 에피사이클릭 기어 세트를 사용합니다.선 기어(위의 노란색)는 차축에 견고하게 장착되어 자전거 프레임에 대해 고정됩니다.
- 저속 기어에서는 스프로킷이 고리(위 빨간색)를 구동하고 유성 캐리어(위 녹색)가 허브를 구동하여 기어를 낮춥니다.
- 중간 기어에서는 스프로킷이 허브를 직접 구동합니다.
- 하이 기어에서는 스프로킷이 유성 캐리어를 구동하고 링이 허브를 구동하여 기어 상승을 일으킵니다.
허브 기어의 허브 액슬(트랜슬러 시스템과 달리)은 직접 구동을 제외한 모든 기어에서 토크를 전달하므로 회전 시 단단히 고정되어야 합니다.드롭아웃과 액슬 너트 사이의 회전 방지 와셔는 종종 적절하다는 것이 입증되었지만, 보다 광범위한 최신 시스템에서는 체인 스테이에 부착된 반응 암을 사용합니다.드럼 브레이크가 있는 리어 휠(일부 통근 자전거의 기능)은 리액션 암이 필요합니다.
대부분의 허브 기어는 유사한 방식으로 작동하며, 단일 트위스트, 트리거 또는 엄지 시프트를 사용합니다.단, Sturmey-Archer 5단 모델은 두 번째 변속 케이블을 사용하여 근접 선 기어와 광폭 선 기어 사이를 전환하여 3단 허브 2개를 하나의 유닛에 효과적으로 제공합니다.양쪽 레인지의 중간 기어는 직접 구동이었기 때문에 5개의 기어가 있었습니다.두 케이블을 모두 작동시키는 특수 5단 시프터로 제어하거나 일반 3단 시프터와 마찰 시프터로 제어할 수 있습니다.
이점
- 허브 기어는 허브 내부에 씰링되어 있어 물, 모래 및 충격으로부터 기어를 보호합니다.따라서 허브 기어는 일반적으로 유지관리가 덜 필요하고 시간이 지남에 따라 더 많은 조정과 부품 교체 (전방 체인 링, 후방 스프로켓, 좁은 탈선 체인)가 필요할 수 있습니다.
- 허브 기어는 스포크와의 충돌 및 탈선 시스템이 겪을 수 있는 휠 붕괴의 위험을 완전히 방지합니다.
- 허브 기어는 리어 휠이 회전하지 않을 때 기어비를 변경할 수 있습니다.이것은 자주 정차하는 통근 자전거와 험한 지형에서의 산악 자전거에 도움이 될 수 있습니다.
- 허브 기어는 일반적으로 하나의 시프터만 작동하며 기어비가 중복되지 않기 때문에 경험이 부족한 탑승자에게 더 쉽게 사용할 수 있습니다.이와는 대조적으로, 현대의 탈선 시스템은 종종 두 개의 시프터를 가지고 있으며, 문제가 있는 기어 조합을 피하기 위해 사전 고려가 필요합니다.
- 허브 기어는 코스터 브레이크를 포함하도록 제조할 수 있습니다(단, 모든 허브 기어가 코스터 브레이크와 함께 제공되는 것은 아닙니다).체인이 후방으로 당기는 것을 전달할 수 없기 때문에 탈선 장치에서는 가능하지 않습니다.
- 허브 기어는 벨트 구동 및 축 구동과 같은 외부 탈선기와 호환되지 않는 드라이브트레인에서 기어비를 변속하는 수단을 제공합니다.
- 단일 체인 라인으로 완전한 체인 인클로저 체인 가드가 가능하므로 체인은 물과 모래로부터 보호되고 의류는 윤활 체인과의 접촉으로부터 보호됩니다.
- 단일 체인 라인은 체인을 구부리거나 비틀 필요가 없습니다.그 결과 체인을 배럴형 [18]핀이 아닌 평행 핀으로 다르게 구성할 수 있다.베어링 표면 사이의 선 접촉은 탈선기 체인의 점 접촉 대신 모든 [citation needed]구성요소의 수명을 크게 연장합니다.
- 고정 체인 라인이 있는 자전거의 경우 체인 텐셔너가 필요하지 않으므로 거친 지형에서 손상될 수 있는 부품을 제거할 수 있습니다. 이는 오프로드 자전거 이용자에게 유리합니다.텐셔너가 필요한 경우에는 일반적으로 체인을 느슨하게 하기 위해 짧은 케이지로 충분합니다.
- 단일 외부 스프로킷은 휠이 플랜지 사이에 더 많은 거리를 두고 접시가 없거나 훨씬 적은 상태에서 조립될 수 있다는 것을 의미하며, 플랜지 간격이 좁고 여러 개의 [19]스프로킷을 수용할 수 있는 접시가 많은 유사한 휠보다 측면적으로 튼튼합니다.기어 허브의 허브 쉘은 또한 종종 탈선 허브보다 더 큰 직경을 가지며, 이는 그러한 바퀴의 스포크가 더 [19]짧을 수 있다는 것을 의미합니다.
단점들
- 페달을 밟는 동안 다른 기어를 선택하는 것이 어렵거나 불가능할 수 있습니다. 이 경우 변속을 활성화하려면 압력을 해제해야 하기 때문입니다.
- 기어 케이블(및 모든 코스터 브레이크 클램프)을 분리하지 않고서는 허브 기어가 있는 자전거에서 리어 휠을 완전히 분리할 수 없으며, 이로 인해 내부 튜브 교체 프로세스가 복잡해집니다(물론 휠을 분리하지 않고도 삽입 튜브에 패치를 적용할 수 있습니다).
- 허브 기어는 휠에 통합되어 있으며 허브 기어를 바꾸지 않고는 휠을 변경할 수 없습니다.
- 허브 기어는 더 복잡하고 일반적으로 운전자가 수리하기가 더 어렵습니다. 이는 [4]도로변에서는 거의 불가능합니다.
- 허브 기어는 일반적으로 탈선 장치보다 더 비쌉니다(참고: 무엇을 비교하느냐에 따라 다릅니다).
- 통근/레크리에이션 동력 수준에서, 현재의 허브 기어는 일반적으로 합리적으로 유지된 탈선 [20][21]기어보다 약 10% 덜 효율적입니다.(주: 제조사가 실시한 테스트에서 얻은 마케팅 자료 중 일부는 2%로 나타나지만 이는 거짓일 뿐만 아니라 불가능합니다.여러 테스트에서 새로운 내부 기어 허브와 오래되고 정비 상태가 좋지 않은 탈선 시스템을 비교하거나, 차축과 시스템에 하중을 가하지 않았습니다.실제 수치는 다릅니다. 효율/손실은 모든 유성 기어 변속기의 효율/손실에 가깝습니다.)
- 허브 기어는 기어 특성이 동일한 탈선 장치보다 무거운 경향이 있으며, 추가 중량은 뒷바퀴에 집중됩니다.이러한 이유로 스포츠용 리어 서스펜션 자전거의 주된 선택은 아닙니다. 여분의 하중으로 인해 트랙션과 제동에 악영향을 미칠 수 있기 때문입니다.
- 허브 기어는 일반적으로 퀵 릴리즈 메커니즘/스케어 [1]액슬과 호환되지 않습니다.
- 기어 케이블이 제대로 조정되지 않은 상태에서 기어를 변속할 때 기어를 선택하지 않을 수 있으며, 이로 인해 [citation needed]구동력이 완전히 상실될 수 있습니다.
일상용 허브 기어
기존의 허브 기어는 시프터에서 인덱싱되며, 올바른 케이블 장력(및 그 윤활)에 따라 작동됩니다.실제로 기어 점핑과 그에 따른 내부 손상은 장거리 장치를 제외하고 이례적입니다.최신 허브 기어 유닛은 유닛 내에 인덱스를 통합하므로 이러한 방식으로 발생하는 변속 오작동의 영향을 받지 않습니다.
대부분의 Sturmey-Archer 및 Fichtel & Sachs "Torpedo" 시스템은 느슨한 케이블에서 톱 기어로 기본 설정되어 있으며, 이는 변속 메커니즘에 고장이 발생하더라도 평지에서 장거리 이동 시 자전거를 사용할 수 있게 할 수 있습니다.이는 유사한 고장이 발생할 경우 수동으로 높은 기어로 설정할 수 있는 탈선 장치와 유사합니다.그러나 가장 초기의 Sturmey-Archer 허브는 저단 기어로 기본 설정되었습니다.일부 현대 허브 기어 시스템(예: 7단 시마노)도 기본 기어로 설정되어 있기 때문에 케이블 당김에 따라 더 많이 의존합니다.
탈선 장치가 있는 하이브리드 기어
일부 시스템은 내부 기어 허브와 외부 탈선기를 결합합니다.좁은 체인에 적합한 스프로킷을 갖춘 자유분방 허브와 더블 또는 트리플 크랭크셋 및 프론트 탈선기를 조합하여 보다 넓은 범위와 보다 가까운 기어비 간격을 제공할 수 있다.체인 텐셔너 또는 리어 탈선기는 체인 느슨함을 보충하기 위해 필요하며, 너무 작은 체인 링/스프로킷 비율을 사용하여 허브에 과도한 토크를 가하지 않도록 주의해야 합니다.
또는 일부 허브는 두 개의 디스드라이브 스프로켓을 수용할 수 있으며, 탑승자는 리어 [22]탈선기로 전환할 수 있습니다.신중하게 스프로킷을 선택하면 한 개의 스프로킷을 사용할 때 사용 가능한 기어비가 두 번째 스프로킷을 사용할 때 사용 가능한 기어비의 절반으로 떨어질 수 있으며, 이는 Brompton 6단 접이식 자전거와 마찬가지로 반단계 기어 변속을 제공합니다.이 개념은 기존의 멀티 스피드 카세트가 3단 허브에 장착되는 SRAM 듀얼 드라이브 시스템에서 사용되고 확장됩니다.항상 인기 있는 AW 허브의 비슷한 버전은 Sturmey Archer에 의해 제조됩니다.이 시스템은 전면 탈선 장치를 사용할 수 없는 자전거에 유용할 수 있습니다.독일 회사 Canyon은 유사한 에피사이클릭/데릴렐러 조합을 사용하는 하이브리드 허브인 144를2 2010년에 출시했습니다.
기어드 허브와 함께 프론트 및 리어 탈선 장치를 모두 사용할 경우, 그 결과 매우 광범위한 드라이브트레인이 생성되며, 그 대신 중량과 복잡성이 증가합니다.
듀얼 드라이브 시스템의 특별한 용도는 정지 상태에서 출발하거나 급제동 후 하이 기어가 맞물릴 경우 매우 어려운 리컴번트 자전거입니다.직립형 자전거에서는 높은 기어가 맞물린 경우 탑승자가 한쪽 다리를 사용하여 최소한의 운동량을 얻고 페달에 올라서 상체를 이용해 자전거의 균형을 잡을 수 있습니다. 이륜식 리컴벤트 자전거에서는 불가능합니다.여기서 듀얼 드라이브 설정은 정지 또는 저속 변속을 허용하며, 이는 탈선 기어만으로는 불가능합니다.
어드밴스드
첨단 허브 기어는 서로 구동되는 여러 개의 에피사이클 기어를 사용하여 더 많은 기어 수를 제공합니다.기어비는 보다 균일한 간격과 보다 넓은 전체 기어 범위를 제공하기 위해 선택됩니다.이러한 장치의 작동 원리는 순차 시프트가 있는 트리거 또는 트위스트 시프터가 있는 덜 진보된 시스템과 동일합니다.
- 12단 삭스 엘란은 시장에서 10단 이상의 속도를 가진 최초의 허브 기어(1995~1999년)였다.그것은 무겁고 품질 문제로 골머리를 앓는다고 여겨졌고, 몇 년 후에 단종되었다.
- 1998년에 도입된 14단 롤로프 스피드허브 기어는 범위가 5 대 1을 초과하여 24, 27 및 30단 변속장치(전면과 후면의 3x8, 3x9 및 3x10 톱니바퀴 포함)에 필적할 만큼 범위가 넓다.Speedhub와 오버랩이 없기 때문에 모든 기어를 변속하기 위해 2개의 변속 방향(상하)을 가진 2개의 변속 작업자가 필요한 프론트 및 리어 변속 기어에 비해 허브 기어는 2개의 변속 방향(상하)만 있습니다.
- 2010년에 도입된 11단 시마노 알핀 700 허브 기어는 기어 범위가 4대 1을 넘어 20단 탈선기 드라이브 트레인 및 오일 욕조 내부를 주행하는 것과 맞먹어 기계 효율이 향상되었습니다.
- 피니언 P1.18 허브 기어의 기어 범위는 6~1(636%)을 초과하여 11.5%의 기어 단계를 제공합니다.12단 또는 9단 기어가 장착된 버전도 있습니다.
갤러리
현대의 SRAM Spectro S7 트위스트 스타일의 7단 인덱스 시프터는 구형 레버와 동일한 보덴 케이블을 사용합니다.
SRAM 듀얼 드라이브 조합 탈선 기어 및 허브 기어
Rohloff 내부 기어드 리어 허브
제조원
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
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