Ý tưởng hệ thống chuyển tốc cơ học hoàn toàn tự động của Haven Mercer

Trong vài chục năm qua, hệ thống chuyển tốc xe đạp đã trải qua nhiều bước phát triển về tính năng, đưa đến những sản phẩm như ngày hôm nay, đáng tin cậy, dễ sử dụng và có nhiều mức giá. Ngoài ra, chúng ta cũng đã thấy việc sử dụng rộng rãi bánh răng có thể cải thiện liên kết giữa xích và đĩa, đồng thời, ly hợp căng đĩa dẫn hướng ở củ đề cũng giúp ổn định hoạt động của xích (tất nhiên cũng giúp xích hoạt động êm ái).

Đương nhiên, còn có hệ thống 1x và líp truyền cực rộng, đặc biệt là sau khi leo dốc, bạn sẽ thực sự cảm thấy như được “trèo lên nóc nhà”, quả đúng như người cha già của tôi đã từng nói.

Tiếp đó là tính năng không dây hóa, điện tử hóa và sự ra đời gần đây của tính năng chuyển tốc tự động và chuyển tốc quán tính cho eMTB. Trong hai năm qua, chúng ta đã thấy công nghệ hộp số nhiều năm được sử dụng trong lĩnh vực xe cơ giới đã xuất hiện trong lĩnh vực xe đạp, cụ thể là cơ cấu chuyển tốc và động cơ eBike được thiết lập trong cùng một mô-đun kín, một mô-đun có thể hoàn thành tất cả công việc lái xe.

Mặc dù tất cả những điều này đều khiến mọi người thích thú, nhưng cũng có thể nói rằng, chúng đang phát triển đi lên theo khuôn khổ cũ ở một mức độ nào đó. Nhắc đến hệ thống truyền động, chúng ta hiếm khi thấy bất cứ thứ gì hoàn toàn “trái quy luật”. Vì vậy, trong mấy ngày qua, tôi đã bị thu hút bởi việc Haven Mercer công bố bằng sáng chế về “Hệ thống chuyển tốc tự động cho xe đạp”.

Trong hình chúng ta có thể nhìn thấy một hệ thống chuyển tốc vô cấp, có nghĩa là tỷ số truyền động sẽ thay đổi tự do giữa giá trị lớn nhất và nhỏ nhất, không có quy luật cố định, trên thực tế nó cũng tương tự như truyền động vô hạn. Hơn nữa, hệ thống truyền động này không chỉ hoàn toàn tự động mà còn hoàn toàn được cơ khí hóa. Sau đó, chúng tôi đã nhận được thêm những thông tin chi tiết từ chính nhà phát minh.

Chúng tôi rất vui khi thấy rằng, hệ thống chuyển tốc vô cấp của Mercer không chỉ là một lý luận suông. Trên thực tế, ông ấy đã chế tạo ra một mẫu xe có thể hoạt động và lái bình thường.

Ngoài ra, Mercer còn đưa hệ thống này vào xe đạp địa hình. Trên thực tế, mục tiêu của ông là tiếp tục phát triển hệ thống và làm cho nó phù hợp với loại hình đạp xe việt dã. Hơn nữa, Mercer cũng tính toán rằng, nếu hệ thống này có thể đáp ứng nhu cầu của xe đạp địa hình, thì chắc chắn nó cũng có thể đáp ứng được nhu cầu của xe đạp đua. Suy nghĩ này là vô cùng hợp lý.

Hệ thống chuyển tốc này hoạt động như thế nào?

Cốt lõi của hệ thống là đĩa và líp sau, chúng có khả năng tự động co giãn để thích ứng với các đầu vào mô-men xoắn khác nhau. Cả hai đều được tạo thành từ nhiều bánh dẫn rải rác xung quanh tâm quay, mỗi bánh dẫn đều được đỡ trên thanh truyền, vị trí của thanh truyền được quyết định bởi lò xo và mô-men xoắn được tác động trong bất kỳ lực mô-men nào cụ thể.

Trên đĩa, cấu trúc này mặc định kéo dài toàn bộ bánh dẫn, như vậy, khi trên bàn đạp không có tải trọng, chúng sẽ đều nằm ở vị trí xa nhất so với tâm quay. Trong trường hợp này, số răng tương đương trên đĩa đang ở giá trị tối đa trong phạm vi.

Trước khi tiếp tục giới thiệu phân tích, cần nhấn mạnh một điều sau, mỗi bánh dẫn đều được cố định trên vòng bi một chiều. Trên đĩa, bánh dẫn xoay theo chiều kim đồng hồ, không được xoay ngược chiều.

Vì vậy, khi mô-men xoắn được tác động lên bàn đạp và dây xích bắt đầu chuyển động, bánh dẫn gần nhất trong cấu trúc đĩa sẽ ăn khớp với dây xích, trở thành cơ cấu cảm biến mô-men xoắn tương đương. Mô-men xoắn tác động càng lớn, lực nén của lò xo càng lớn, từ đó, số răng trên đĩa xích tương đương sẽ ít hơn.

Trên thực tế, khi trục khuỷu thanh truyền bánh dẫn cảm biến mô-men xoắn bị nén, tất cả những thanh truyền bánh dẫn khác cũng đồng thời bị nén. Bánh dẫn từ đó sẽ quay theo chiều kim đồng hồ, khớp nhập với xích. Như vậy, khi khoảng cách giữa các bánh dẫn liền kề giảm đi, xích cũng sẽ không bị đi lệch vị trí mà tuột ra ngoài. Cũng tương tự như vậy khi mô-men xoắn giảm và số bánh răng trên đĩa xích tăng lên.

Nguyên lý của kết cấu cơ khí trên líp sau thì hoàn toàn ngược lại. Trên bánh sau, hệ thống lò xo và thanh truyền được thiết lập để làm cho kích thước của số răng hiệu dụng trên líp tương đương nhỏ nhất có thể, lúc này khoảng cách giữa các bánh dẫn là tối thiểu. 

Từ đó, ở trạng thái không tải, toàn bộ hệ thống chuyển tốc luôn có tỷ số truyền lớn nhất. Khi tác động lực lên bàn đạp, số răng tương đương của líp sẽ tăng lên và của đĩa sẽ giảm đi, từ đó tạo điều kiện để thay đổi số răng truyền theo hướng thuận tiện cho việc đạp. Khi động lượng trong quá trình đạp xe tăng lên, đầu vào mô-men xoắn từ bàn đạp của người lái giảm, cơ cấu líp co lại và cơ cấu đĩa mở rộng ra. Như vậy, toàn bộ hệ thống chuyển tốc có thể tự động chuyển tốc theo nhu cầu đạp của người lái.

Hệ thống chuyển tốc không yêu cầu trang bị bộ căng xích?

Tôi chợt nhận ra rằng, trên lý thuyết, hệ thống này có thể vận hành mà không cần bất kỳ bộ căng xích nào. Không khó để nhận thấy rằng, khi yêu cầu về chiều dài xích ở bộ đĩa tăng lên thì yêu cầu về chiều dài xích ở líp cũng sẽ giảm đi. Mặc dù vậy, nhưng điều này không đồng nghĩa với việc hệ thống tự động căng xích.

Haven Mercer – người phát minh ra hộp số vô cấp này đã giải thích rằng, thực tế hệ thống không chỉ cần một bộ căng xích mà phải cần đến hai bộ. Điều này là do tốc độ co và giãn không giống nhau, có thể gây ra hiện tượng giãn xích không cần thiết ở dây xích trên và dưới. Bộ căng ở phía trên cũng đóng vai trò như một bộ dẫn xích, xem xét về mức độ dao động mạnh mẽ của xích khi được khớp với đĩa, điều này thực sự là rất cần thiết.

Hệ thống chuyển tốc xe đạp truyền thống này phù hợp với đối tượng sử dụng nào?

Như đã nói, nhà phát minh Haven Mercer có ý định áp dụng hệ thống chuyển tốc này lên xe đạp địa hình và những địa hình đường leo dốc cao. Nhưng những mẫu xe hiện nay vẫn gặp phải khá nhiều vấn đề khác nhau, chủ yếu là lò xo quá yếu, do đó dễ bị nén chẹt dưới tải trọng bàn đạp. Chính vì vậy nên Mercer cho hay, hiện tại nó vẫn “hơi lờ đờ”.

Tất nhiên, mọi người đều hiểu rằng, không có thứ gì gọi là độ bền lò xo hoàn toàn tương thích, hoặc ít nhất là không giống nhau đối với mỗi tay đua hoặc mỗi loại địa hình. Vì vậy, Haven cũng có kế hoạch thiết kế thêm, để người dùng sau cùng có thể dễ dàng thay đổi lò xo.

Một vấn đề khác là độ bền của vòng bi một chiều, chưa kể đến nhiều vấn đề về độ bền khác có thể phát sinh trong trường hợp có quá nhiều bộ phận chuyển động.

Nếu không thử nghiệm thực tế trên đường thì rất khó để đo lường hiệu quả của nó trong bất kỳ điều kiện hoạt động nào. Tuy nhiên, chúng ta phải thừa nhận rằng phát minh này đã loại bỏ bước chuyển số, người lái chỉ cần đạp xe mà không cần quan tâm đến số, toàn bộ hệ thống truyền động có thể thích ứng hoàn hảo với đầu vào mô-men xoắn.

Điều này thực sự có thể nâng cao tính an toàn, đặc biệt là trong điều kiện giao thông phức tạp. Hơn nữa, đặc biệt với những người ít đạp xe, chưa thành thạo lắm về logic vận hành xe đạp. Họ sẽ càng ít bị phân tâm khi lái xe, từ đó có thể tập trung hơn đến tình trạng đường xá và những người cùng tham gia giao thông xung quanh.

👉 Đặt hàng Online tại: https://hellobike.vn/

————————————

HELLO BIKE – Xe đạp thể thao chính hãng!

☎ Điện Thoại:

– Miền Bắc: 0917.470.986

🌐 Facebook: HELLO BIKE – Xe Đạp Thể Thao Chính Hãng

🌐 Website: hellobike.vn

🎞 Youtube: Xe Đạp Thể Thao Hello Bike ️

🎶 Tiktok: hellobike336

🏡 Địa chỉ:

– Miền Bắc: D04 L04 An Phú Shop Villa, Dương Nội Hà Đông, Hà Nội