menu

Из жизни электронных трансмиссий

Taras

Taras

  • 23.11.2008 09:06
  • Просмотров: 3253
Я ни в коем случае не являюсь промоутером или адвокатом электронных трансмиссий. Прошу меня не обвинять в этом.

Я просто думаю, что пришло время пролить свет на принципы работы и конструкции электронных трансмиссий.

Мы провели небольшое исследование и теперь спешим поделиться с читателями информацией о том, что такое есть электронная велосипедная трансмиссия и как она работает.

Итак, немного классификации. Электронная трансмиссия может быть проводной или беспроводной.

Проводная трансмиссия предполагает наличие проводов, ведущих от комборучек к модулю управления и от силового модуля к переключателям, по этим проводам передаются сигналы, куда переключатель должен двигаться. Именно этот тип трансмиссии получил серийную реализацию в последнее время в исполнении Shimano.

Беспроводная трансмиссия выпускалась в конце 90-х годов фирмой Mavic под именем Mektronic. Этот тип трансмиссии не требует наличия проводов, связывающих компоненты системы: управляющие сигналы передаются через цифровые кодированные радиосигналы, а силовые элементы (аккумуляторы) находятся непосредственно в конструктиве переключателей. Такая трансмиссия, как можно догадаться, отличалась повышенной сложностью. Может, из-за этого она не особо прижилась, более того, после истории с этой трансмиссией Мавик перестал выпускать компоненты трансмиссии вообще.

Как бы то ни было, приведу краткое описание канувшей в Лету по-своему замечательной продукции Мавик. Итак, Mektronic– набор компонентов трансмиссии и управления этой трансмиссией, работающий как единое целое. Набор мог состоять из шести или девяти элементов:

- датчик скорости,

- компьютер,

- задний переключатель,

- магнитик для датчика скорости,

- модуль кнопочного управления,

- другой модуль кнопочного управления, который мог работать без компьютера,

- тормозные «пистолеты»,

- крепление для модулей переключения на триатлонный велосипед.

Собственно беспроводность касается трех компонентов: датчика скорости, заднего переключателя и компьютера. При нажатии на соответствующую кнопку на пультике или «пистолете» процессорный модуль посылал цифровое сообщение заднему переключателю. Последний принимал это сообщение, расшифровывал его и в зависимости от требуемого направления переключения в действие приводился один из соленоидов. Для переключения, по утверждению производителя, требовалось совсем мало энергии. В заднем переключателе имелся специальный датчик, который фиксировал, что переключение завершено, после чего электроника переключателя посылала подтверждающее сообщение об успешно завершенном переключении. Вот такая замечательная идея. Но суровая действительность внесла свои коррективы в замыслы конструкторов. Главная причина – недостаточная надежность и сложность обслуживания и ремонта. Хотя это и не помешало в свое время ведущим велопроизводителям выпускать велосипеды, укомплектованные этой системой. Взять, хотя бы Cannondale Stallion 2000 года с рамой CAAD 4, вилкой CODAи трансмиссией MavicMektronic:

 

Ну а теперь о действующих игроках сегодняшнего рынка электронных трансмиссий. Это, конечно, Shimano и Campagnolo. У первой электронная трансмиссия относится к линейке 2009 года и имеет индекс Dura-Ace 7970 Di2. У Кампы же серийной версии данных компонентов пока не наблюдается даже в следующем году, хотя рабочие модели Electronic Record демонстрировались начиная с 2003 года, и, ходят слухи, даже тестировались на Туре де Франс, только вот не удалось найти кто тестировал и с каким результатом.

Шимановские предсерийные образцы – и это достоверно известно – действительно получили боевое крещение на протурах и уже почти-почти лежат на прилавках магазинов.

Но пора и о конкретике, а именно о конструкции и работе этих изделий.

И Шимано и Кампаньёло достаточно веско обозначили свой интерес в данной области. Конструкции электронных переключателей и сопутствующего оборудования защищены патентами US 7442136 и US 2008/0252297 соответственно.

Патент Шимано датирован сентябрем 2007 года. Шимановская конструкция состоит из переключателей, контроллера, дуал-контроловских «пистолетов» и запоминающего устройства. Аккумуляторный модуль, который входит в состав Dura-Ace Di2, в патентном описании не значится. Но это мелочи. Главная идея, заложенная в конструкцию Шимано – это возможность работы переключателей с различными типами трансмиссии: 2- или 3-звёздная впереди и 8-, 9-,или 10-звёздная сзади. На рисунке ниже изображена структурная схема, по которой можно более детально понять конструкторский замысел.

Как видно из схемы, сами по себе переключатели представляют собой интеллектуальные устройства со встроенным контроллерами, электродвигателями и датчиками положения. Каждый шифтер, встроенный в тормозной «пистолет» также имеет свой собственный процессор, дисплейчик и пару датчиков-кнопочек, через которые и подаются команды на переключение того или иного переключателя в ту или иную сторону. В комплект входит также источник питания и центральный велокомпьютер, который кроме стандартных функций велокомпьютера также отображает данные о работе системы как единого целого. Главная идея всей системы заключается в том, что в запоминающие устройства контроллеров системы при настройке заносится информация, то том, в каком положении переключатели должны производить переключение на каждой звезде каждой используемой кассеты или используемой системы. После того, как в память внесены данные о переключениях на той кассете и системе, которые установлены на велосипеде в момент настройки, можно поменять кассету (или поставить запасное заднее колесо), установить новый набор настроек для переключений на второй кассете и внести в память контроллера второй набор настроек. Память и логика работы системы позволяет хранить в памяти данные о двух 8-скоростных, двух 9- и двух 10-скоростных кассетах, а также трех 2- или 3-звёздчатых системах. В случае установки запасного колеса во время гонки достаточно перевести велокомпьютер в сервисный режим и вызвать из памяти набор данных о соответствующей кассете. Аналогично нужно поступать и в случае замены системы. Как на мой взгляд так это здраво и удобно.

Работа переключателя таким образом выглядит довольно понятно и логично: гонщик даёт команду на переключение. Соответствующий контроллер «пистолета» передает эту команду контроллеру переключателя. Этот контроллер знает во-первых текущее положение переключателя, во-вторых положение переключателя, который тот должен занять, чтобы произошло переключение на требуемую передачу. Это и есть как раз то положение, которое запоминалось при настройке системы под конкретную кассету и систему. Дальше – дело техники и математики: система управления положением переключателя добивается его точного позиционирования в заданном месте. Бац. Переключилось. Педалим дальше, к финишу протура. На LCD-индикаторе пистолета отображается выбранная передача.

 

Кампаньёловский патент зарегистрирован в июне 2008 года. Принцип построения системы в нем по сути тот же, что и в шимановской разработке. Более детально описаны алгоритмы функционирования программного обеспечения контроллеров, да несколько по-другому представлена структурная схема системы:

 

 

Как мы видим, в структурной схеме имеется только один, центральный контроллер. В нем хранятся данные о требуемых позициях переключателей, он же определяет, когда нужно закончить переключение. Переключатели же системы выглядят менее интеллектуальными нежели шимановские: в этих переключателях есть только привод (actuator) и датчик положения (positiontransduser). В общем, принцип тот же. К стати, описания механических частей конструкции, равно как и чертежей, в камповском патенте нет вообще, там описывается только принцип построения системы и варианты ее поведения во время работы.

Что же, теперь можно сделать и выводы. Несомненно, Шимано в области электронных трансмиссий является лидером. Эта фирма единственная заявившая о начале серийного выпуска. Конкуренты в лице Сампаньёло пока еще находятся в положении догоняющего, испытывающего рабочие прототипы. Трансмиссия Мавика сошла со сцены. Срам молчит. К выводам можно было бы присовокупить и прогноз, насколько успешными и востребованными окажутся электронные трансмиссии в будущем, но позвольте мне этого не делать. Время покажет.

 

Использованы материалы из патентов US7442136, US 2008/0252297, а также руководство по эксплуатации Mavic Mektronic.

 

Оцените статью:

Перепост:

Статья понравилась: Миша,

Статья не понравилась: Таких нет


Комментарии

Комментировать в форуме...

Igor V.S.

Igor V.S.

Taras писал(а):
Igor V.S. писал(а):
А как у них дело с говноустойчивостью?
Все трансмиссии, упомянутые в статье - шоссейные. Поэтому грязеустойчивость там, так сказать, специфическая. Но тем не менее вся электронная начинка в компонентах Шимано и Кампаньёло находится в герметических корпусах, так что воде и грязи подвержена практически такая же механическая часть, какая есть у любых других переключателей.
Вот посмотрите крупным планом. По-моему, эта конструкция сделана с прицелом на грязеустойчивость:
http://mos.bikeradar.com/images/news/20 ... 798-75.jpg
Условия Туда де Франс электронный Дюра Эйс выдержал с четью, о чем свидетельствуют положительные отзывы гонщиков-испытателей (и ещё ссылка). Это с одной стороны. А с другой - почему-то не видно горных электронных трансмиссий. Значит, проблема решена как-то не до конца. Или есть другие факторы.

P.S. Обсуждать статью лучше всего в ветке, где эта статья размещена. Здесь я даю просто линк, чтобы те, кто заходит сразу на форум, могли заметить появление новой статьи.


Ну, то, что электронику они как-то защитили - это понятно. Меня больше интересует как оно поведет себя при загрязнении механической части: при поездках по мокрым грунтовкам, хвойным лесам, песку, траве и т.п. А то ведь, даже при езде только по дорогам родного города (особенно в дождь или после) на кассете и переключателе собирается такое, будто только что сделал рейд по всему вышеперечисленному. Может именно потому нет горных электротрансмиссий, что электроприводу не хватает мощи двигать грязной перекидкой грязную цепь по залепленной глиной кассете?

Может быть для спортсменов-гонщиков это и хорошо, т.к. позволяет выиграть дополнительные доли секунды, но честно говоря я пока не представляю, как это впишется, например, в повседневную сельскую велорутину.

23.11.2008 23:45
andr

andr

Тарасову статью перепечатала "Бирота". Разумеется, с нашего любезного разрешения.

http://www.birota.ru/texts/2008/december/electronic.php

06.12.2008 23:31