Рабочий ход велосипеда. Когда при работе велосипедиста педалями ведомая звездочка 12 получает через цепь вращение по часовой стрелке, вместе с ней начинает вращаться также ведущий конус 14. В это время ведущие ролики 19, задерживаемые чашкой 10, поднимаются по кривым поверхностям гнезд ведущего конуса и, коснувшись внутренней цилиндрической поверхности корпуса втулки, заклиниваются; получив сцепление с корпусом втулки, ведущий конус увлекает его, вращая связанное с ним заднее колесо. В этом случае вращение втулки происходит на левом подшипнике, с опорой на неподвижный левый конус 2 и на правом подшипнике рабочего хода, с опорой на неподвижный правый конус 16. Так осуществляется рабочий ход велосипеда, его движение вперед.
Свободный ход велосипеда. Если прекратить работу педалями, следовательно, прекратить вращение ведомой звездочки, а значит и ведущего конуса, то ролики 19, скатываясь в свои гнезда, расклинятся, сцепление ведущего конуса с корпусом прекратится, и колесо вместе с корпусом начнет свободно вращаться на шарикоподшипниках, опираясь на неподвижный левый конус 2 и на неподвижный в тот момент ведущий конус 14. Велосипед, получив разгон свободно катится вперед.
Торможение движущегося велосипеда. Если вращать педали в обратном направлении и таким образом поворачивать ведомую звездочку с ведущим конусом против часовой стрелки, ведущий конус 14 посредством пяти роликов 19 повернет чашку 10, которая, находясь своими винтовыми выступами в зацеплении с тормозным конусом 9, начнет поворачивать его. В это время тормозные ролики о, перемещаясь по лыскам тормозного конуса, поднимутся и выступят настолько из окон сепаратора 20, удерживаемого от поворота трением его пружинящих усиков о внутреннюю стенку тормозного барабана 4, что, попав в продольные канавки барабана, войдут в зацепление с ним, удерживая с этого момента тормозной конус от проворачивания. Чашка 10, проворачиваясь еще более, продолжает давить на винтовые выступы тормозного конуса, который, вдвигаясь внутрь тормозного барабана, в свою очередь давит на него своей конической частью и надвигает его на коническую поверхность левого конуса 2. Таким образом тормозной барабан 4 встречными коническими поверхностями левого и тормозного конусов распирается и обе половинки его, раздвигаясь, начинают плотно прилегать к стенкам корпуса втулки, создавая плавное и надежное торможение вращающегося заднего колеса, торможение движущегося велосипеда.
Детали тормозной со свободным ходом втулки заднего колеса изображены на рис. 16.
Рис. 16. Детали втулки заднего колеса тормозной со свободным ходом:
1 — контргайка; 2 — левый конус; 3 — корпус втулки; 4 — тормозной барабан; 5 — ленточная пружина; 6 — стопорное кольцо; 7 — шайба; 8 — тормозной ролик; 9 — тормозной конус; 10 — чашка; 11 — пылепредохранительное кольцо; 12 — звездочка; 13 — стопорноe кольцо; 14 — ведущий конус; 15 — пылепредохранительное кольцо; 16 — правый конус; 17 — ось; 18 — шарикоподшипники; 19 — ведущий ролик; 20 — сепаратор; 21 — тормозной рычаг; 22 — хомутик; 23 — шайба с усом; 24 — регулятор цепи в сборе; 26 — гайка; 27 — шарикоподшипник; 28 — ведущий конус в сборе; 29 — тормозной конус в сборе; 30 — левый конус в сборе; 31 — ось в сборе.
Бестормозная со свободным ходом втулка заднего колеса. Бестормозная втулка со свободным ходом применяется для дорожных, спортивных туристских и гоночных шоссейных велосипедов. Основным элементом этой втулки является трещотка, которая изготовляется как самостоятельный съемный узел, навинчиваемый на корпус втулки (рис. 17) или как встроенный во втулку храповой механизм свободного хода (рис. 18).
Рис. 17. Бестормозная с навернутой пятиступенчатой трещоткой втулка.
Рис. 18. Бестормозная со встроенной трещоткой втулка:
1 — конус; 2 — левый напрессованный фланец; 3 — корпус втулки; 4 — ось; 5 — правый фланец; 6 — звездочка; 7 — контргайка; 8 — ступица; 9 — конус; 10 — прокладка; 11 — втулочка; 12 — пружинка; 13 — собачка.
Бестормозная втулка со встроенной трещоткой для дорожных велосипедов (рис. 18) имеет на корпусе 3 напрессованные фланцы — левый 2 и правый 5. Правый фланец одновременно служит внутренним корпусом трещотки, в котором расположены два специальных гнезда для «собачек» 13 храпового механизма. Наружный корпус 8 представляет собой ступицу, с внутренней стороны которой имеется зубчатый храповик, а с наружной — шесть продольных пазов, в которые своими соответственно шестью выступами входит звездочка 6 и крепится контргайкой 7 на резьбе. Ступица 8 имеет с внутренней стороны две шариковые дорожки, которые вместе с шариками диаметром 3 мм образуют два шарикоподшипника трещотки: слева, опирающийся на правый фланец (внутренний корпус) 5, и справа — на конус 9. Для регулировки плавности хода трещотки, то есть для устранения большого зазора или заедания в подшипниках, между правым фланцем 5 и конусом 9 уложены тонкие металлические прокладки 10. Корпус втулки 3, на котором монтируется колесо, вращается на двух шарикоподшипниках, образованных шариковыми дорожками корпуса, шариками диаметром 6 мм и конусами 1, навернутыми на ось 4 с правой и левой стороны. Справа на оси между гайкой и конусом 1 для увеличения посадочного размера установлена втулочка 11. Регулировка втулки производится левым конусом подобно передним втулкам.
Работает втулка так: при нажиме на педаль цепь поворачивает ведомую звездочку 6 и вместе с ней наружный корпус трещотки (ступицу) 8, который своим храповиком с помощью «собачек» 13 под действием пружинок 12 входит в зацепление с внутренним корпусом 5 и начинает вращать корпус втулки и связанное с ним колесо, осуществляя рабочий ход велосипеда. Если прекратить работу педалями и, следовательно, остановить вращение звездочек, внутренний корпус трещотки 5 вместе с корпусом втулки 3 и колесом будет продолжать вращаться по инерции; в это время «собачки» выходят из зацепления с храповиком и начинают скользить по его зубьям, издавая металлический треск послуживший основанием к названию «трещотка». Так осуществляется свободный ход велосипеда.
Дорожные велосипеды с бестормозной втулкой имеют более легкий ход в сравнении с тормозными, однако они требуют дополнительные тормоза на переднее и заднее колесо.
Преимущественное применение бестормозные втулки получили на спортивных туристских и гоночных велосипедах.
Спортивно-туристские велосипеды имеют бестормозную втулку со встроенной трещоткой на 4 звездочки (рис. 19) для применения многоступенчатой передачи.