CeramicSpeed zaprezentował rewolucyjną koncepcję układu napędowego, ustanawiającą nowe standardy wydajności mechanicznej i aerodynamicznej, eliminując z napędu przerzutki i łańcuch!

Duńska firma CeramicSpeed na targach Eurobike przedstawiła prototyp innowacyjnego napędu Driven. Driven jest – jeszcze – niezrealizowanym marzeniem dążenia zrewolucjonizowania rynku napędów rowerowych. Czy właśnie w tę stronę podążą producenci rowerów?…

W pogoni za jednym procentem…

Powstanie prototypu napędu Driven napędzane było marzeniami o wynalezieniu i opracowaniu układu napędowego, wydajnego w 99%. Pierwsza wersja takiego napędu pokazana została na targach Eurobike w 2018, ale była to wersja bez możliwości zmian przełożeń, nie była też jeszcze wersją pozwalającą na wykorzystanie jej do jazdy. Niedługo po Eurobike powstała pierwsza „jezdna” wersja napędu, lecz także w niej nie można było jeszcze zmieniać przełożeń. Rozpoczęła się bitwa inżynierska, mająca na celu opracowanie takiego właśnie napędu, ale z możliwymi zmianami przełożeń.

Aero, czyli to, co najważniejsze

Pracując nad napędem o wydajności 99,2% kwestia aerodynamiki traktowana była jako priorytet, ale oczywiste było, że teoria ma się nijak do przeprowadzonych testów ilościowych. We współpracy z Specialized wybrany został najbardziej aerodynamiczny rower szosowy na świecie – Specialized S-Works Venge – i właśnie ten model wyposażony został w innowacyjny układ napędowy Driven. Całość testowana była w tunelu aerodynamicznym.
Celem było ustalenie, czy Driven ma zalety aerodynamiczne w porównaniu z tradycyjnym układem napędowym łańcuchowym i przerzutkowym. Na zdjęciach poglądowych Venge’a zastosowano dodatkową osłonę bezpieczeństwa, mającą chronić napęd przed zanieczyszczeniami, dodaje ona także właściwości aerodynamicznych.

Na potrzeby targów zaprezentowano go na trzech typach rowerów; są to modele czasowy (Hero), szosowy (Venge) oraz terenowy (Lux):

  • Dowód na to, że napęd Driven może się zmieniać (Hero)

  • Najbardziej aerodynamiczny napęd na świecie (The Venge)

  • Kompatybilny w każdym terenie (Lux)

Po testach w tunelu… szybszy o 3%

Wyposażony w napęd Driven rower Specialized Venge wykazał poprawę aerodynamiki w porównaniu ze standardowym Venge o około 3%. Zdaniem Ingmara Jungnickela, szefa działu badań i rozwoju aerodynamiki w Specialized, „udoskonalenia aerodynamiczne zaobserwowane w przypadku układu napędowego Driven mogą wynosić nawet 8 sekund na 40 km”.

Jak?…

Układ napędowy Driven ma konstrukcję podwójnego koła zębatego. Składa się z przedniego (stałego) koła zębatego i przesuwnej, tylnej zębatki (dzielonej na poszczególne tryby). Te dwa pierścienie zębate ustawione są względem siebie z niewielkim przesunięciem – to miejsce wykorzystane jest na pracę wałka, przenoszącego siłę z przedniej na tylną zębatkę.

Oba koła zębate wykorzystują łącznie 21 łożysk kulkowych CeramicSpeed, które tworzą interfejs sprzęgający układu napędowego. Jest to opatentowana nowość inżynierska, która sprawia, że ​​układ napędowy Driven jest rewolucyjny. Każde łożysko zawiera unikalne kulki ceramiczne, które są wydajniejsze o 58% w stosunku do tradycyjnych. Zębatkę przednią i tylną łączy karbonowy wałek, wyposażony w element, przenoszący nacisk na pedały na obroty koła – ów wałek ma niezwykle niski współczynnik tarcia. Ponadto, wałek wyposażony jest w łożyska tzw. nabojowe (z oprawą nabojową), które obracają się swobodnie, co ogranicza tarcie ślizgowe do minimum. Łożyska nabojowe zazębiają się z zębami tylnego pierścienia zębatego, dostosowując kąt pracy wałka z zębatką. Występujące w tym miejscu tarcie zostało ograniczone do minimum.

Tarcza zębatki tylnej wykonana jest z obrabianego aluminium; zamiast tradycyjnego, stożkowego kształtu konwencjonalnej kasety, Driven jest płaskim dyskiem z zębatymi pierścieniami o różnej liczbie zębów, odpowiadającej zębatkom zwykłej kasety. W tym rozwiązaniu wałek poruszałby się w osiowej płaszczyźnie, przesuwając się w górę lub dół płaskiej zębatki. Przesunięcie na inną wysokość powodowałoby zmianę przełożenia.

Tylna zębatka z łożyskami podzielona jest na dwie części, poruszające się niezależnie od siebie podczas zmiany przełożeń – tę technologię CeramicSpeed nazwała „krok i podążaj” (step and follow pattern). Polega to na tym, by zapewnić płynne przejście między przełożeniami, poruszająca się na wałku zębatka, wykonuje najpierw część ruchu (połowa zębatki – „step”), by po ułamku sekundy dołączyła do niej druga część zębatki („follow”).

Jason Smith, dyrektor ds. Technologii CeramicSpeed:

„To imponujące, jak daleko posunął się nasz zespół inżynierów w tak krótkim czasie. Gdy byliśmy w zeszłym roku na Eurobike, wiedzieliśmy, że wyzwaniem tego projektu będzie zapewnienie możliwości jazdy i zmiany biegów. Nad tym też pracujemy. Przejście od teorii do praktyki było największym wyzwaniem, jednak w krótkim czasie i dzięki wsparciu Departamentu Inżynierii Mechanicznej Uniwersytetu Kolorado, udało nam się to zrobić. Wyzwanie, które sobie postawiliśmy – Driven – zostało rozwiązane”.

„Porównując Driven z napędem DuraAce, CeramicSpeed wytwarza o 49% mniejsze tarcie, niż uśrednione na wszystkich przełożeniach tarcie DuraAce. Po wyposażeniu DuraAce w najwyższą technologię łańcucha i kółek CeramicSpeed, w dalszym ciągu system Drive wytwarza o 32% mniejsze tarcie. Przekłada się to – z punktu widzenia wydajności – na 99% wyższą wydajność przy mocy wyjściowej na poziomie 380 watów”

– kończy Smith.

Napędem sterować się ma za pomocą bezprzewodowej elektronicznej zmiany przełożeń, a akumulator znajduje się w wydrążonym wałku z włókna węglowego. Tam też umiejscowiony będzie siłownik i mechanizm zmiany biegów, który steruje przesuwnym tylnym przesuwną tylną zębatką. Bezproblemowe wyrównanie zmiany biegów jest możliwe za pomocą rozdzielacza momentu obrotowego znajdującego się na tylnej połowie dzielonego koła zębatego. Składa się z dwóch łożysk sprężynowych, które zostały specjalnie zaprojektowane, aby zapewnić precyzyjne zazębienie między przesuwną tylną zębatką i kasetą. W wersji testowej zastosowano tylną zębatkę 12-30, co jest odpowiednikiem standardowej kasety 11-28.

Wersja próbna

Prezentowane na Eurobike rowery, wyposażone w prototyp systemu Driven, wyglądają krucho… i takie też są. Na chwilę obecną te egzemplarze nie są zaprojektowane do przenoszenia znacznych obciążeń, wynikających z pracy rowerzysty, bowiem część elementów powstało w technologii 3D – to naturalne w przypadku modeli pokazowych.  Jednak Driven to nie tylko teoria – istnieje już wersja, która jeździła na torze, osiągająca prędkość 45 km/h.

Obecne modele testowe są w stanie wytrzymać obciążenie pracy do ok. 200-250 watów; kolejne kroki w podwyższeniu wytrzymałości obciążenia nie powinny być trudne, acz aktualnie skupiono się głównie na możliwościach zmiany przełożeń. Zwiększenie odporności na obciążenia ma powstać przy zastosowaniu wytrzymalszych materiałów oraz wzmocnieniu obszarów o wysokich naprężeniu oraz przy zastosowaniu nowej konstrukcji tylnej piasty.

Martin Banke, vice prezes wykonawczy CeramicSpeed:

“Pokazaliśmy, że napęd Driven nadaje się jako zamiennik tradycyjnego układu napędowego, wykorzystującego łańcuch i przerzutkę. To realny potencjał, mogący zrewolucjonizować branżę napędów rowerowych. Na chwilę obecną jedyne, co uniemożliwia dotarcie Driven do szerszego grona odbiorców są ograniczenia finansowe. Jednak aktualnie prowadzimy rozmowy na temat współpracy i potencjalnej współpracy z zainteresowanymi stronami i liczymy, że w niedalekiej przyszłości uda się nawiązać partnerstwo w zakresie tego projektu. Wówczas napęd Driven stanie się napędem przyszłości”.

Przyszłość a teraźniejszość

Zaprezentowana na targach wersja innowacyjnego napędu Driven jest wersją prototypową, stawiającą więcej pytań, niż odpowiedzi. Dostosowanie ramy roweru do systemu Drive, jego eksploatacja, ewentualna awaryjność, konserwacja… to wszystko pozostaje na razie w sferze domysłów. Lista „ale” jest bardzo długa, ale znamy z historii radykalne pomysły, przekształcające się w rzeczywistość.