Велосипедные колеса — крайне важный узел байка

Геометрия велосипедаГеометрия велосипеда — углы и размеры — определяет очень многое в поведении велосипеда. От неё зависит устойчивость, управляемость, проходимость (в хорошем смысле), динамика разгона, эффективное торможение, спуск с горы и подъём на оную, прохождение крутых виражей и возможность заниматься крутым экстримом. В стародавние времена геометрия велосипеда жестко и однозначно определялось геометрией рамы. Сейчас это уже не так. Появились подвески, передняя и задняя. А, значит, геометрия велосипеда и поведение байка зависят от характеристик подвесок (ход, жесткость, демпфирование), и от их настройки. Дабы не углубляться в дебри, а просто, окинуть, густой лес, небрежным взглядом знатока, рассмотрим основные моменты.

2. Высота каретки

Определяет клиренс велосипеда — зазор между педалью и дорогой, когда шатун опущен вертикально вниз. Слишком малый клиренс не позволяет сильно наклонять байк, при скоростном прохождении поворота — можно зацепиться педалью за камень, кочку, корень, ускоряясь на выходе из виража. Или задеть звездами системы за кочку. Поэтому, байки для разных стилей катания имеют разную высоту каретки над землёй, — для DH и фрирайда каретку поднимают повыше, до 34…36см. В качестве конкретного материала, имеется таблица №1, которую любезно предоставил Алексей Маджуга и, где, на примере велосипедов KONA показано как меняются размеры от назначения байка и стиля катания.

К-кантри хардтейлы

К-кантри двухподвесы

Байки бэк-кантри (трейловые)

Фрирайдные Байки со средним ходом подвески

Даунхилльные байки

Ход амортизаторов

100мм/100мм

130мм/130мм

150мм/150мм

200мм/203 мм

Высота кареточного узла

Угол рулевой трубы, градусы

Длина колесной базы

Примечание. В связи с явным прогрессом в устройстве и работе амортизационных вилок и задних амортизаторов и созданием «стабильных платформ», ход амортизаторов увеличился в последние годы и, вполне возможно, увеличится ещё больше.

Кроме того, чем выше расположена каретка, тем выше надо поднимать седло и, тем больше становится высота велосипеда и выше располагается центр тяжести системы байк + байкер. Что, несомненно, влияет на устойчивость и управляемость. На высоком байке проще сохранять равновесие, а при входе в вираж, угол наклона, необходимый для того, что бы скомпенсировать силой тяжести, силу центробежную, возникающую от движения по кругу (радиусу) будет МЕНЬШЕ, чем у низкого байка. Что следует из самой элементарной геометрии. Следовательно, на высоком велосипеде проще гонять по узким лесным синглтрекам и легче его «укладывать» в крутые виражи. То есть, ещё раз, для прохождения виража на данной скорости и по данному радиусу, высокий байк надо наклонять вбок на меньший угол, чем низкий. Но при торможении и спуске, картина получается обратной. На крутых подъёмах, спусках и при резком торможении передним тормозом, высокий велосипед имеет больше шансов потерять равновесие — опрокинутся назад или перевернуться через руль. Что бы уменьшить этот вредный эффект увеличивают базу велосипеда — расстояние между осями колёс. Заодно получают большую мягкость и плавность хода, байк меньше подпрыгивает на колдобинах, корнях и кочках. Но длиннобазный байк обладает большей курсовой устойчивостью и хуже вписывается в крутые виражи, что опять таки, следует из простой геометрии. Для улучшения управляемости и маневренности приходится «играть» с углом наклона рулевой трубы и уменьшать Trail (выкат переднего колеса).

4. Геометрия велосипеда и передней вилки и Trail (выкат переднего колеса)

точка контакта переднего колеса с дорогой расположена впереди Маленький эксперимент. Если поставить правильный велосипед вертикально на оба колеса, держа за раму и наклонить в сторону, то и руль сам повернется в ту же сторону. Причина такого поведения кроется в конструкции передней вилки и рулевой колонки. Именно они определяют взаимное расположение двух важных точек. Точки А — места контакта переднего колеса с дорогой и точки В — пересечения оси рулевой колонки с той же дорогой. Взаимное положение этих точек задает не только направление куда повернётся руль при наклоне велосипеда, но и его курсовую устойчивость, управляемость, строгость управления, стабильность на виражах и многое другое. Все велосипедыможно разделить на два типа: ВА и АВ. Тип АВ — у которого точка контакта переднего колеса с дорогой расположена впереди точки В (рис.№2а). Тип ВА — Точка А лежит позади точки В (рис.№2б).

При наклоне велосипеда типа АВ в одну сторону, его руль будет поворачиваться в другую сторону и по очень ясной причине — точка приложения силы трения А лежит впереди оси вращения колеса В. Велосипед, при повороте «без рук», будет складываться пополам как ширма и с грохотом сыпаться на землю. Совсем иначе реагирует на наклон руль и переднее колесо велосипеда типа ВА, — они будут поворачиваться в сторону наклона велосипеда сами, и безо всяких рук. А при правильных размерах и углах, велосипед будет стремиться вернуться в вертикальное положение точно так, как будто его руль повернули руками — рулю надо только немного помочь, направить его в нужном направлении, и все будет ОК! По этой причине велосипеды типа АВ в магазинах не сыскать.

Теперь о форме передней вилки.

вилку на велосипедах изгибают впередВарианты, изображенные на рис.№3, а) и б), дают нам слишком большое расстояние между точками В и А, что приводит к «сверх устойчивости» велосипеда. Чем больше расстояние между этими точками, тем больше момент силы, поворачивающий переднее колесо и, само собой, руль в сторону наклона велосипеда. Результат понятен, курсовая и вертикальная устойчивость очень хорошая, а управляемость «ниже плинтуса». Поэтому, для уменьшения расстояния между этими точками, вилку на велосипедах изгибают вперед, рис.№3, в). Но, даже если вилка прямая, то меняют её наклон, относительно оси рулевой колонки, или петухи, в которых крепится переднее колесо, смещают вперед. Рис.№4.

Расстояние между осью рулевой колонки и осью втулки переднего колеса, называют по разному, и Rake и Fork OffsetРасстояние между осью рулевой колонки и осью втулки переднего колеса, называют по разному, и Rake и Fork Offset, а у нас можно столкнуться с выбегом, смещением или вылетом вилки. Величина вылета вилки R обычно находится в пределах от 30 до 50мм. Зная вылет вилки, угол наклона оси рулевой колонки и реальный диаметр (с учетом толщины и деформации шины) колеса, легко можно подсчитать расстояние между точками А и В. Это расстояние называется Trail или выкат (выбег) переднего колеса, иногда его можно найти в каталогах. Итак, зная Trail, считается коэффициент устойчивости (управляемости) (Ку), который равен: Trail (Т), деленный на сумму, состоящую из длины базы велосипеда (G) плюс Trail (Т), результат деления умножается на 100%. Теперь формула: Ку=(Т/[G+Т])100% (1), все очень просто. У современных велосипедов Ку лежит в диапазоне от 5% до 7,5% и выбирается обычно значение близкое к границе устойчивости, по весьма прозрачной причине — таким велосипедом легче управлять.

9. Длина нижних перьев

Она определяется по линии, параллельной земле, от оси каретки до оси задней втулки. Длина нижних перьев влияет на развесовку и динамику байка. И, неважно, сидит байкер в седле или стоит на педалях, в этом отличие влияния длины перьев на развесовку, от наклона подседельной трубы. Ведь, когда байкер встает с седла, наклон подседельной трубы уже не влияет на распределение нагрузки между колёсами. Короткие перья нагружают заднее колесо и увеличивают его сцепление с грунтом, а также делают задний треугольник более компактным, поджатым и жестким. Байк легче взбирается в гору, быстрее проходит, повороты и разгоняется. У прогулочных велосипедов и турингов база обычно увеличена и задний треугольник растянут. Это ухудшает динамику и требует большей затраты энергии для того, что бы забраться в гору. Но на это приходится идти, что бы разместить на багажнике большой и объемный вело рюкзак (штаны) и не задевать его пятками при вращении педалей.

И ещё пару слов о том, какая геометрия велосипеда подходит для разных стилей катания. Чем острее байк «заточен» под скоростной спуск и жесткий фрирайд, тем длиннее ход его амортизаторов, острее угол рулевой трубы, больше колесная база и выше кареточный узел. Байк для дерта, имеет укороченную подседельную трубу, заниженный стендовер (расстояние от земли до середины подседельной трубы) и короткий вынос. Это полезно для безопасности и удобства рейдера при выполнении прыжков и трюков и для большей прочности рамы.

06.11.2005 г. Юрий Разин. Геометрия велосипеда.

PS. Выражаю благодарность Алексею Маджуге за ценные советы и рекомендации по особенностям геометрии современных байков

© «Федерация Путешественников»

Оригинал статьи

  1. Список комплектующих велосипеда
  2. Книжка для велотуристов и любителей велосипеда
  3. Безопасность на дороге или берегись велосипеда
  4. Продолжение сезонной акции на техническое обслуживание

Зимний велосипед

Эту статью мы посвятим так называемому зимнему велосипеду. А что такое зимний велосипед? Им может стать совершенно любой и самый обычный велосипед, который хоть немного подготовлен для холодной погоды – заменено масло в вилках, сальники промазаны силиконкой, тормоза промываются после каждой поездки и установлена более или менее (не обязательно зимняя) резина. В понятии зимний велосипед нет ничего волшебного =) Скорее важно, чтобы велосипедист обладал достаточными навыками педалирования зимойи мог правильно выбрать нужную одежду. А также, понимал в велотеории хоть немного побольше, чем «А у тебя резина на велике зимняя? Это ты поэтому так хорошо по снегу едешь и не скользишь…»

фэтбайки Между тем, оказывается существует целый класс велосипедов, который позиционируется производителем, как зимний велосипед. Эти велосипеды получили название фэтбайк (от англ. толстый велосипед). Изначальной идеей создания фэтбайка была попытка сделать велосипед, который способен перемещаться без особых усилий по рыхлому снегу, гряз и песку. На сайтах зарубежных коллег по цеху указывают, что изначально идея толстых колёс появилась именно как способ передвигаться на велосипеде по рыхлому снегу как на лыжах.

Наверняка многие велосипедисты уже встречали фэтбайк в парках или магазинах. Устройство это довольно забавное и занятное. По сути дела – это велосипед с толстыми колёсами. Основной смысл конструкции – использование обычной рамы с расширенными вилками (передней и задней) для установки широких колёс. Ширина покрышек фэтбайка начинается от 5 дюймов. Размер колеса преимущественно 26 дюймов. Байк обладает передачами и дисковыми тормозами.

Фэтбайки выпускаются преимущественно известными производителями и имеют достойное качество. Навесное оборудование уровня Shimano Deore и относительно небольшой (для такой махины) вес. На фэтбайк можно поставить крылья и багажник. Касательно крыльев важно сразу отметить – найти стандартные будет очень трудно. Традиционно фэтбайкеры делают их из пластиковых труб.

Наверное, самое интересное, это как фэтбайк едет по снегу?

Тест-драйв фэтбайка

Мы не смогли удержаться и провели небольшой тест такого устройства. Снега, к сожалению, в большом количестве не было, но лыжники уже катались, а стандартный велосипед без утоптанной дороги уже тонул. Попытка тест-драйва показала, что велосипед в целом ведет себя довольно уверенно в рыхлом снеге. Широкая покрышка трамбует снег и ведет себя примерно как охотничьи лыжи. По косвенным факторам понятно, что совсем рыхлый снег всё равно окажется преградой для фэтбайка. Даже на слое в 8-10 см он хоть и ведет себя уверенно, но уже начинает проявлять черточки поведения на снегу обычного велосипеда. Крутить педали очень легко, особенно на высоких передачах.

Когда выезжаешь на фэтбайке на более утрамбованную тропинку или дорогу понимаешь, что широкие покрышки – это замечательное решение. Велосипед совершенно не проседает, однако ехать мягко, как на облаке. Все мелкие корешки, камни, грязь или неглубокий снег поглощаются шиной. Однако, и накат велосипеда довольно плохой. Приходится постоянно подкручивать педали.

Вердикт по фэтбайку довольно однозначный – байкер получает отличную контролируемость, возможность ездить по не утрамбованному но и не глубокому снегу, но теряет динамику разгона и накат. Соответственно, фэтбайк подойдет для любителей грязи, снега и диких трейлов. Там он покажет себя на все 100%. Но при этом не совсем ясно, стоит ли ради этих значимых изменений покупать фэтбайк, т.к. это довольно дорого, а вот все преимущества обычного велосипеда теряются.

Но набор уникальных ходовых качеств делают модель очень интересной для использования в узких и специфических направлениях. Например, для зимнего катания, где присутствует снег, лёд и грязь, фэтбайк всё же подошел бы лучше ,чем обычный велосипед.

Также, очень интересна и актуальна идея сделать из фэтбайка электровелосипед. Такие модели уже есть на рынке. В случае наличия моторколеса, все недостатки фэтбайка сразу становятся его достоинствами. Плохой накат легко компенсируется работой двигателя, зато известная всем электровелосипедистам неуверенность (юз, тряска, отсуствие контроля на высокой скорости) пропадает. Только моторколесо потребуется здесь гораздо более мощное, чем на обычных донорах. Лучше рассматривать мощность хотя бы 350 вт. Электровелосипед на таких колесах едет очень уверенно и движение доставляет только удовольствие, между тем потери на качение минимальные.

В заключении отметим, что фэтбайк – это интересная модификация современного горного велосипеда. Будет интересна в качестве донора для электровелосипеда (если использовать мощное моторколесо) или для любителей дикого катания по грязному и заснеженному лесу.

Похожие статьи

  • Двухподвес или хардтейл?Двухподвес или хардтейл?
  • Польза велосипеда для здоровьяПольза велосипеда для здоровья
  • Подарок для велосипедистаПодарок для велосипедиста
  • Ашанбайк. Что это такое?Ашанбайк. Что это такое?
  • Музыка на велосипедМузыка на велосипед

5. Система переключения передач

Велосипедная трансмиссия — это еще одна важная составляющая железного коня, которая из себя представляет целый комплекс взаимодействия множества механизмов. Обычно при выборе байка основное внимание уделяют именно ее деталям. Рассмотрим основные составляющие.

Кареточный узел (или каретка) располагается в нижней части рамы и соединяет раму с системой. Каретка вращается без проворачивания за счет подшипников.

Система

Это совокупность передних звезд и шатунов велосипеда, устанавливаемых на кареточный узел. На горных байках обычно три звезды, на шоссейных две, на городских одна. Для защиты попадания одежды в передние звезды на некоторые системы устанавливается защитное кольцо. Его изготавливают из метала или пластика.

Педали

Из себя представляют опоры для ног, прикрепленные к шатунам, которые передают труд кручения педалей на кареточный узел. Он в свою очередь приводит в движение передние звезды.

Педали классифицируются:

  • Классические или платформы. Такие педали ставят на любительские байки.
  • Контактные. Используются исключительно с контактными туфлями. Педалирование в них намного эффективнее. Их используют уже профессионалы.
  • Экстремальные. Имеют более широкую платформу и шипы для фиксации.
  • Туклипсы. Это вид педалей, в которые нога вставляется наподобие стремени.

Переключатели передач

Устройства, которые созданы для перебрасывания велосипедной цепи с одной звезды на другую. Переключение передач происходит под воздействием троса. Натяжение троса перебрасывает цепь на большую звезду, на малые звезды цепь возвращается пружиной. Задний переключатель передач кроме перекидывания цепи по кассете поддерживает натяжение цепи, не дает ей провиснуть. Переключатели передач соединяются с манетками/шифтерами при помощи тросиков.

Петух

Это держатель заднего переключателя. В случае аварии он гнется, а рама остается целой и меняется только петух. Раньше в случае серьезной аварии приходилось ремонтировать раму, а это долго, дорого и не всегда возможно, например в путешествии.

Кассета

Это задний набор звезд велосипеда. Изготавливаются звезды из стали. Основная задача – передача крутящего момента от педалей на заднее колесо. Кассеты между собой отличаются количеством и размером звезд. Диапазоны передаточных значений звезд используются для маркировки кассеты. Например, для MTB обычно берут кассеты 11-32. В настоящей современности количество звезд в кассете от 6 до 10.

Цепь

Деталь, которая передает тяговое усилие с ведущей передней на заднюю, ведомую звезду. Цепи подбираются с учетом количества звезд кассеты.

6. Колеса

Бесспорно очень нужные элементы на железном коне, так как они взаимодействует с дорогой. Структура колеса реализована таким образом, что она сочетает крепкость и легкость. Переднее колесо отвечает за управление, а заднее за приведение в движение. За счет своего назначения они имеют свои конструктивные особенности.

Втулка

Это центральная вращающаяся часть колеса, которая состоит из оси, шайб и подшипников. Втулка задает и поддерживает крутящий момент. У втулки есть конструктивные элементы — фланцы, к ним фиксируются спицы. Если у байка дисковые тормоза, то они фиксируются на втулке. Конструкция втулки заднего и переднего колес имеют отличия. На заднюю втулку устанавливается кассета задних звезд. Существует большое разнообразие втулок, которые отличаются нагрузкой, креплением тормозов и количеством спиц.

Спицы

Конструктивный элемент, который связывает обод и втулку. Отличаются длиной, материалом и сечением. Их подбирают в строгом соответствии со стандартом втулки и обода.

Обод колеса

Основное назначение – создать крепкий каркас. Обод должен быть двойным из прочного алюминиевого сплава. Обод соединяется с втулкой за счет спиц. Головки для регулирования натяжения спиц как правило устанавливаются на ободе. Для мтб используют более широкие ободья.

Камера (шина)

Давление в колесе обеспечивается камерой, устанавливаемой внутри покрышки. Накачивается камера через ниппель. Распространены ниппели двух стандартов: presta и shrader. Первый называют велосипедным, а второй автомобильным. Так же есть покрышки велосипеда бескамерные, на них камера не используется.

Покрышки

Резиновая часть колеса, которая непосредственно контактирует с дорогой. Поэтому именно они влияют на поведение велосипеда на дороге. Их выбирают с учетом особенностей использования.

  • Слики (минимальный рисунок протектора) и полуслики (дополняются небольшими шипами по бокам): для шоссейников и ровных дорог;
  • Дорожные (средний рисунок протектора): для шоссе и грунтовых дорог;
  • Агрессивные (толстые покрышки с высоким протектором): для маунтинбайков;
  • Гибридные (что-то между дорожными и агрессивными): для шоссе, грунтовых дорог и бездорожье.

7. Тормозная система

На велосипеде нужно не только разгоняться, но и останавливаться. Для этого существуют тормоза. Правило гласит: если тормоза неисправны, не садись за руль! Тормоза можно классифицировать на барабанно-втулочные, ободные и дисковые.

  • Барабанно-втулочные. Устаревшая система торможения, торможение осуществляется при вращении педалей в обратном направлении, тормозные колодки внутри барабана разводятся и тормозят о рабочую поверхность. В настоящее время данную систему можно встретить на ситибайках или синглспидах.
  • Ободные. Торможение осуществляется за счет сжатия клещами обода колеса. Недостатком является, что если обод колеса не ровный, то во время движения колесо может задевать за тормозные колодки и тем самым тормозить. Достоинства в том, что они недорогие и просты в обслуживании. Виды ободных тормозов: V-brake, кантилеверные и клещевые.
  • Дисковые. На втулке колеса крепится тормозной диск (ротор), рядом устанавливается тормозной механизм (калипер), при нажатии на ручку тормоза калипер сжимает тормозной диск и происходит торможение. Такой вид тормозов считается самым эффективным в любых условиях. Также достоинством является высокая чувствительность к тормозному усилию. Данный вид тормозов классифицируется на механические и гидравлические. Механические приводит в действие трос, гидравлические – давление жидкости. К минусам можно отнести стоимость и специфичность обслуживания.

Колодки

Элемент тормозной системы, который непосредственно взаимодействует с тормозной поверхностью. На рынке представлены органические тормозные колодки, обеспечивающие плавный ход, и более износоустойчивые, из металлических опилок.