ناقل حركة محوري

الانتشار والاستخدام

إضافةً إلى ذلك، بلغ استخدام محاور التروس الداخلية ذروته في عدد من الدول الأوروبية خلال القرن العشرين، ولا سيما في المملكة المتحدة وهولندا والدول الناطقة بالألمانية وإسكندنافيا. ومنذ سبعينيات القرن العشرين أصبحت أقل شيوعًا في بعض البلدان الناطقة بالإنجليزية مع انتشار أنظمة المبدلات الخارجية ذات النطاق الواسع.

علاوةً على ذلك، ولا تزال هذه الأنظمة شائعة في الدراجات المستعملة للتنقل داخل المدن، حيث تكون الحماية من الطين والماء وقلة الصيانة من العوامل المهمة.

ومن ناحية أخرى، كما تستعمل في بعض الدراجات القابلة للطي ودراجات الشحن والدراجات المزودة بأنظمة دفع بالسير بدل السلسلة، حيث قد يكون تركيب نظام مبدلات خارجي غير ملائم أو أكثر تعقيدًا.

الشركات المصنعة

• من أبرز الشركات التي طورت أو أنتجت محاور تروس داخلية للدراجات عبر فترات مختلفة:
• Sturmey-Archer
• Fichtel & Sachs
• Shimano
• SRAM
• Rohloff
• Kindernay

العيوب

وعلى صعيد آخر، كما تكون كتلة مجموعة التروس مركزة عند العجلة الخلفية، وقد يكون المحور أثقل من نظام تبديل خارجي مماثل في بعض التطبيقات.

إضافةً إلى ذلك، ويتطلب فك العجلة الخلفية في بعض التصاميم فصل كابل تبديل السرعات وربما وصلات إضافية مرتبطة بالمكبح، مما يزيد من تعقيد عملية إزالة العجلة والصيانة.

إضافةً إلى ذلك، وقد تكون بعض المحاور الداخلية أقل كفاءة ميكانيكيًا من أفضل أنظمة المبدلات الخارجية المحافظة على الضبط والصيانة، لأن نقل الحركة يمر عبر تروس ومحامل إضافية.

علاوةً على ذلك، تكون محاور التروس الداخلية عادةً أكثر تعقيدًا من حيث البنية الداخلية، ولذلك قد يكون إصلاحها أو تفكيكها أكثر صعوبة بالنسبة للمستعمل العادي مقارنة ببعض أنظمة المبدل الخارجي.

الاستخدام في الدراجات الكهربائية

من جانب آخر، وتقدم شيمانو مثلًا ضمن سلسلة Nexus محاور داخلية متعددة السرعات، من بينها INTER-5E المخصص للدراجات الكهربائية، وINTER-8 وINTER-11 للاستخدامات الحضرية.

في هذا الإطار، توجد محاور تروس داخلية مصممة خصيصًا للدراجات الكهربائية، حيث يجب أن تتحمل آلية التروس عزومًا أعلى وظروف تشغيل مختلفة عن بعض الدراجات التقليدية.

الأنظمة الهجينة

كذلك، يمكن دمج محور تروس داخلي مع مبدل السرعات الخارجي للحصول على عدد أكبر من نسب النقل أو نطاق أوسع للسرعات.

من جانب آخر، ومن الأمثلة على ذلك نظام SRAM Dual Drive الذي يجمع محورًا داخليًا مع مجموعة تروس خارجية، ما يسمح بزيادة عدد النسب المتاحة مع بقاء جزء من التروس داخل المحور.

من جانب آخر، ويستعمل هذا النوع من الأنظمة في بعض الدراجات التي لا يناسبها تركيب مبدل أمامي تقليدي، مثل بعض الدراجات القابلة للطي والدراجات ذات العجلات الصغيرة.

آلية تغيير السرعات

ومن ناحية أخرى، تستعمل أغلب محاور التروس الداخلية آلية تبديل واحدة تتحكم في النسب المتاحة. وقد تكون الآلية على شكل ذراع أو مفتاح أو مقبض دوار مثبت على المقود، وترتبط بالمحور بواسطة كابل ميكانيكي في الأنظمة التقليدية.

من جهة ثانية، ويتميز النظام بأن عددًا كبيرًا من مكونات نقل الحركة يظل داخل غلاف المحور، بينما يكون العنصر الخارجي البارز عادةً هو المسنن الخلفي وسيلة ربطه بالسلسلة أو نظام نقل القدرة الآخر.

من جانب آخر، وفي بعض الأنظمة الحديثة توجد آليات تبديل إلكترونية بدل التحكم الميكانيكي بالكابل.

مبدأ العمل

كذلك، وتُغيّر النسبة عن طريق تحريك عناصر التعشيق الداخلية بواسطة آلية تبديل مرتبطة عادةً بمقبض أو ذراع تبديل على المقود.

في هذا الإطار، في النسبة المتوسطة يمكن نقل الحركة مباشرة إلى غلاف المحور، بحيث تكون نسبة النقل قريبة من النقل المباشر.

وفي هذا السياق، أما في النسبة العالية، فيقود المسنن حاملة الكواكب وتنتقل الحركة من خلال الترس الحلقي، فتزداد سرعة دوران المحور بالنسبة إلى سرعة دوران المسنن.

في هذا الإطار، في النسبة المنخفضة يمكن أن يقود المسنن سلسلة الحركة الترس الحلقي، بينما تنقل حاملة الكواكب الحركة إلى غلاف المحور، مما ينتج عنه تخفيض في سرعة الدوران وزيادة في عزم الدوران.

علاوةً على ذلك، تعتمد آلية عمل ناقل الحركة المحوري التقليدي على مجموعة تروس كوكبية تتكون عادةً من ترس شمسي وتروس كوكبية وترس حلقي وحاملة للكواكب.

المحاور ذات النقل المستمر

ومن جهة أخرى، ظهرت كذلك محاور تعتمد على ناقل حركة متغير باستمرار بدل النسب الثابتة.

من جهة ثانية، ومن الأمثلة على ذلك نظام NuVinci الذي بدأ إنتاج محاوره المتغيرة باستمرار في 2007. وتختلف هذه الأنظمة عن المحاور الكوكبية التقليدية في أنها لا تعتمد على مجموعة نسب ثابتة، بل تتيح تغيير النسبة بصورة مستمرة ضمن نطاق تصميمها.

المزايا

كذلك، ويمكن كذلك دمج بعض الأنظمة مع مكابح أسطوانية أو مكابح الضغط الخلفي، وهو ما يتيح تصميم وحدات خلفية متعددة الوظائف.

وعلى صعيد آخر، كما يسمح هذا التصميم باستخدام مسار سلسلة واحد ومسنن خلفي واحد، ويمكن أن يسهم في تبسيط تشغيل الدراجة وتقليل متطلبات الضبط والصيانة.

في هذا الإطار، من أهم مزايا ناقل الحركة المحوري أن أغلب أجزاء نقل الحركة تكون محمية داخل غلاف المحور، مما يقلل تعرضها للماء والأوساخ والصدمات مقارنة بالمكونات الخارجية.

علاوةً على ذلك، ومن الخصائص المهمة لبعض المحاور إمكانية تغيير النسبة حتى عند توقف الدراجة، وهي ميزة مفيدة في التنقل الحضري والتوقف المتكرر عند إشارات المرور.

مقارنة مع المبدل الخارجي

ومن ناحية أخرى، يوفر المحور الداخلي حماية أفضل للمكونات وسهولة أكبر في الاستخدام في الدراجات الحضرية، بينما يتميز المبدل الخارجي عادةً بخفة الوزن وإتاحة نطاق واسع من النسب مع بساطة نسبية في بعض عمليات الصيانة والاستبدال.

من جهة ثانية، في ناقل الحركة المحوري تكون التروس محكمة الإغلاق داخل محور العجلة الخلفية، بينما تكون التروس والمبدل في النظام الخارجي مكشوفة إلى حد كبير على الجزء الخارجي من الدراجة.

علاوةً على ذلك، ولهذا يشيع استخدام المحاور الداخلية في الدراجات المخصصة للتنقل والعمل اليومي، في حين تنتشر المبدلات الخارجية على نطاق أوسع في الدراجات الرياضية ودراجات الطرق والدراجات الجبلية.

ومن جهة أخرى، يختلف ناقل الحركة المحوري عن مبدل السرعات الخارجي في مكان وجود مجموعة التروس وآلية تغيير النسب.

المكابح والمحور

وعلى صعيد آخر، يمكن دمج بعض محاور التروس الداخلية مع أنواع من المكابح، مثل مكابح الضغط الخلفي أو بعض المكابح الأسطوانية أو أنظمة متوافقة مع أقراص المكابح، وفق تصميم المحور.

إضافةً إلى ذلك، ويؤثر دمج التروس مع المكبح في تصميم العجلة وفي طريقة تثبيت المحور على هيكل الدراجة.

Schlumpf Drive

علاوةً على ذلك، وقد اختلفت الشركات في عدد السرعات ونطاق النسب وتصميم المجموعات الكوكبية وآليات التبديل المستعملة.

الاستخدام في الدراجات القابلة للطي

علاوةً على ذلك، وتستعمل بعض الدراجات القابلة للطي أنظمة هجينة تجمع بين محور داخلي ومبدل خارجي للحصول على عدد أكبر من النسب ضمن تصميم مدمج.

وعلى صعيد آخر، تستعمل بعض الدراجات القابلة للطي محاور تروس داخلية لأن وجود مجموعة التروس داخل العجلة الخلفية يمكن أن يسهل تصميم آلية الطي، ويجنب بعض القيود التي قد يسببها المبدل الخارجي أو مجموعة التروس الأمامية.

التركيب

إضافةً إلى ذلك، يتكون ناقل الحركة المحوري من غلاف خارجي يضم مجموعة من التروس وآليات التعشيق والمحامل، ويثبت المحور في هيكل العجلة الخلفية. ويكون ترس شمسي أو أكثر مثبتًا بالنسبة إلى إطار الدراجة، بينما تتغير طريقة نقل الحركة بين الترس الحلقي وحاملة التروس الكوكبية بحسب النسبة المختارة.

في هذا الإطار، وفي الأنظمة البسيطة ذات الثلاث سرعات توجد مجموعة واحدة من التروس الكوكبية. ويمكن الحصول على ثلاث نسب مختلفة من خلال تغيير العنصر الذي يقود المجموعة والعنصر الذي ينقل الحركة إلى غلاف المحور.

الخط المحوري ونقل العزم

من جهة ثانية، ولهذا تستعمل بعض الأنظمة غسالات خاصة تمنع دوران المحور، بينما تستعمل الأنظمة ذات النطاق الأكبر أو الأحمال الأعلى أذرع رد فعل مثبتة إلى إطار الدراجة.

وعلى صعيد آخر، ينقل محور التروس الداخلي العزم إلى العجلة من خلال غلاف المحور المرتبط بالشُّعَب، ولذلك يتعرض المحور نفسه لعزم رد فعل يجب مقاومته بواسطة تثبيته في إطار الدراجة.

عدد السرعات

كذلك، وتستعمل الأنظمة متعددة السرعات الحديثة عدة مجموعات من التروس الكوكبية داخل الغلاف نفسه للحصول على نطاق أكبر من النسب وتقارب أفضل بينها.

كذلك، ففي 1995 قدمت شركة Sachs محور Elan ذي 12 سرعة، وفي 1998 قدمت Rohloff محور Speedhub 500/14 ذي 14 سرعة، بينما قدمت Shimano لاحقًا محاور بعدد أكبر من النسب، مثل Alfine ذي 11 سرعة.

ومن ناحية أخرى، ظهرت أنظمة المحاور الداخلية تاريخيًا بسرعتين أو ثلاث سرعات، ثم تطورت لاحقًا إلى أعداد أكبر من النسب.

تاريخ التطور

من جهة ثانية، وبحلول 1902 كان ريلي قد صمم محورًا ثلاثي السرعات، كما طور هنري سترمي نظامًا ثلاثي السرعات مستقلًا. وفي 1903 دخل أول محور ثلاثي السرعات من شركة Sturmey-Archer الإنتاج التجاري.

من جانب آخر، استُخدمت التروس الكوكبية في محاور الدراجات منذ أواخر القرن التاسع عشر. وتعود براءات الاختراع الخاصة بالمحاور الكوكبية إلى منتصف ثمانينيات ذلك القرن، بينما مُنحت أول براءة اختراع لمحور تروس كوكبي مدمج ثنائي السرعات سنة 1895 للأمريكي سيوارد توماس جونسون.

من جهة ثانية، وفي بداية القرن العشرين انتشرت محاور التروس الداخلية في بريطانيا وألمانيا ومناطق أخرى من أوروبا، ثم أصبحت خلال العقود التالية جزءًا من تجهيز كثير من الدراجات المخصصة للاستخدام اليومي.

كذلك، وفي 1896 حصل ويليام ريلي على براءة اختراع لمحور ثنائي السرعات، ودخل هذا التصميم الإنتاج سنة 1898 تحت اسم «The Hub». وأسهم نجاحه في إثبات قابلية استخدام التروس الكوكبية المدمجة في الدراجات بصورة عملية.

التطورات الحديثة

من جهة ثانية، ومن أبرز التطورات ظهور محاور ذات 11 و14 سرعة، والأنظمة ذات التبديل الإلكتروني، والمحاور المصممة للدراجات الكهربائية، إضافة إلى أنظمة النقل المتغير باستمرار.

كذلك، وأدت هذه التطورات إلى توسيع استخدام المحاور الداخلية خارج الدراجات الحضرية التقليدية لتشمل بعض الدراجات السياحية ودراجات الشحن والدراجات الكهربائية وبعض التطبيقات الرياضية.

• انظر كذلك
• دراجة هوائية
• نظام نقل الحركة بالدراجة
• مبدل السرعات
• ترس كوكبي
• ترس ملحمي
• Sturmey-Archer
• Rohloff Speedhub
• Shimano Alfine
• Shimano Nexus
• SRAM
• ناقل حركة متغير باستمرار
• المراجع
• وصلات خارجية
• Internal-Gear Hubs — Sheldon Brown

من جانب آخر، شهدت محاور التروس الداخلية تطورًا مستمرًا نحو زيادة عدد النسب وتحسين كفاءة نقل الحركة وتوسيع نطاق الاستخدام.

Shimano NEXUS

Buyer’s guide to internal gear hubs — BikeRadar