Co to jest napęd cierny?

Napęd cierny to prosta przekładnia mechaniczna, w której czoło dużego, głównego koła napędowego jest zamontowane prostopadle do czoła mniejszego, wtórnego koła lub tarczy. Koło napędowe, zwykle połączone bezpośrednio z silnikiem, obraca drugie koło połączone z wałem napędowym. Jeżeli koło wtórne może poruszać się liniowo po powierzchni koła głównego, jego prędkość może być proporcjonalnie zwiększana w miarę zbliżania się do środka koła głównego.

W przeciwieństwie do standardowej skrzyni biegów z kołami zębatymi lub zębatkami, napęd cierny ma nieskończoną liczbę potencjalnych przełożeń przy użyciu bardzo niewielu elementów skrzyni biegów. Ponieważ przekładnia zmienia kierunek, gdy koło wtórne mija środek koła głównego, ma tyle potencjalnych prędkości wstecznych, co prędkości do przodu. Prędkość pojazdu można również zwiększyć bez odpowiedniego wzrostu prędkości obrotowej silnika, co czyni ją jedną z najpłynniejszych i najłatwiejszych w obsłudze przekładni, jakie kiedykolwiek wynaleziono.

Chociaż napęd cierny cieszył się krótką popularnością wśród pionierów motoryzacji, jego brak mocy i ograniczone zastosowania sprawiły, że nie cieszył się popularnością wśród głównych projektantów. Ze względu na poślizg koła wtórnego, przekładnia cierna jest notorycznie nieefektywna, zwłaszcza gdy wzrasta moment obrotowy. Chociaż nie wymaga sprzęgła ani kąpieli olejowej, drugie koło wytrzymuje znaczne zużycie i musi być często odnawiane. W ciężkich lub szybkich zastosowaniach tarcie między dwoma kołami może generować znaczne ciepło, wymagające mechanizmu chłodzącego. Ich praktyczność ograniczała się zatem do dość lekkich pojazdów i mniejszych maszyn.

Obecnie wariantem napędu ciernego jest przekładnia bezstopniowa (CVT). Chociaż wszystkie nie mają ustawionej przekładni, przekładnie CVT przybierają różne formy, w tym koło pasowe o zmiennej średnicy, przekładnie toroidalne i hydrostatyczne. Chociaż technologia jest złożona, CVT są w sercu napędami ciernymi i są wykorzystywane do napędzania skuterów śnieżnych, kombajnów zbożowych i wielu samochodów wyścigowych Formuły 500.

W najbardziej podstawowym znaczeniu napęd cierny może również odnosić się do głównego koła napędowego, które działa równolegle do koła pomocniczego i napędza je. Ten prosty, ale wszechobecny mechanizm napędowy można znaleźć w skuterach i niektórych motocyklach, a na rynku dostępnych jest wiele zestawów z napędem ciernym do przekształcania rowerów w motorowery. Zestaw składa się z radełkowanego koła napędowego podłączonego do małego silnika gazowego, który dostarcza moc do każdego koła roweru.

Leonardo Da Vinci jest powszechnie uznawany za ustanowienie zasad napędu ciernego, ale nigdy go nie opatentował. Patent został przyznany w 1904 roku Amerykaninowi Johnowi Williamowi Lambertowi, który wprowadził Lambert Automobile. W następnym roku, Amerykanin Byron J. Carter zastosował napęd cierny w produkcji samochodu Cartercar, „Samochodu Tysiąca Prędkości”.