Из чего состоит заднее колесо велосипеда
В данной статье детально рассказано про велосипедные колеса. Какие они бывают, из чего они состоят, какие лучше, какие бывают покрышки, и многое другое.
Из чего состоит колесо велосипеда? — это втулка, содержащая внутри ось, вокруг которой вращается колесо. Это спицы, которыми втулка жёстко соединяется с ободом, непосредственно сам обод, и надетая на него покрышка. Это основные компоненты современного колеса.
Опишу каждый из них подробнее.
Задняя втулка.
И так, что же такое велосипедная втулка? — Это сложный механизм, перед которым стоит множество задач. Внутри втулки находятся подшипники, облегчающие вращения колеса. С внутренней стороны подшипник соприкасается с осью колеса. Ось может быть вставной, являясь частью рамы, а может быть частью втулки. С наружной стороны подшипник соприкасается с корпусом втулки, который предназначен для закрепления на втулке ведомых звёзд и механизма холостого хода. Также, к корпусу втулки закрепляются спицы. В случае использования дисковых тормозов, место для закрепления тормозного ротора. Механизм холостого хода (чаще всего) конструктивно исполняется как часть втулки, и представляет собой особую круговую поверхность с выемками, за которые зацепляются специальные подпружиненные упоры – «флажки».
Механизм холостого хода находится внутри «барабана» — специальной части втулки, на которую устанавливается блок ведомых звёзд — кассета. Так устроены большинство втулок для маунтинбайка и дорожного велосипеда. На недорогих велосипедах, используется другое конструктивное решение – втулка не имеет «встроенного» механизма холостого хода, а тот в свою очередь, конструктивно объединён в отдельный узел с задними звёздами (одной или несколькими) и накручивается на втулку. Встречаются конструкции, где ведомая звезда объединена конструктивно только с частью механизма холостого хода, на которой находятся упоры – «флажки», тогда как часть механизма с зубчатыми поверхностями является частью самой втулки.
Передняя втулка не имеет никаких механизмов, содержит в себе только подшипники и, при необходимости, крепление для дискового тормоза.
Для начала о задних втулках.
Крепление любой втулки можно описать двумя цифрами – первая из них будет означать ширину корпуса втулки, вторая – толщину оси.
Итак:
120х10. Этот стандарт используется только в велосипедах для трековых гонок. Крепление втулки выполняется с учётом требований 1-скоростной трансмиссии – на болтах или на гайках.
130х10. Шоссейный стандарт. Подавляющее большинство шоссейных велосипедов с клещевыми тормозами оснащаются втулками данного стандарта. Используется эксцентрик, редко – болты или гайки. Существуют специальные версии таких втулок с креплением дискового тормоза – для велосипедов, использующихся в велокроссе.
135х10. Самый распространённый стандарт, встречающийся в подавляющем большинстве горных и прогулочных велосипедов. Увеличенная по сравнению с шоссейным стандартом ширина оси необходима для того, чтобы раздвинуть задний треугольник с целью установки широкой покрышки (больше 1.5 дюйма)
В горных велосипедах втулки стандарта 135х10 устанавливаются как с помощью эксцентрикового крепления, так и с помощью вставной оси. Встречаются и специальные втулки с креплением к раме с помощью гаек, накручивающихся на ось, или с помощью специальных болтов, в ось вкручивающихся.
135х12. Этот стандарт используется в основном, в велосипедах для фрирайда, где необходима дополнительная жёсткость заднего треугольника. Эту жёсткость обеспечивает массивная 12мм вставная ось, которая является единственным вариантом крепления подобных втулок.
142х12 (х12). Новый стандарт крепления заднего колеса. Сложно сказать, что вызвало его появление, с большой вероятностью, стремление к широкой резине и новые достижения в технологиях обработки материалов, позволили создать крепление, чуть-чуть не дотягивающее до самого прочного и надёжного стандарта, но без влияния на прочность и вес. В любом случае, уже сейчас понятно, что будущее маунтинбайка за стандартом «x12»
150х12. Стандарт для даунхильных и фрирайдных байков. Ширина задней втулки обусловлена использованием самой широкой резины, начиная от 2.5 дюймов. Такая ширина покрышки накладывает необходимость увеличения каретки. Рамы под этот стандарт оснащаются широкими кареточными узлами (83 или 100мм), а в случае использования стандартной ширины каретки (68\73мм) требуют установки каретки с длинным валом.
165х12. Редко встречающийся стандарт, использование которого обусловлено желанием производителя установить или предусмотреть возможность установки плавающего крепления заднего дискового тормоза. По сути, является вариацией стандарта 150х12, где со стороны тормоза добавлена возможность установить на ось массивное крепление плавающей конструкции.
С передними втулками всё проще, существует всего три распространённых стандарта крепления переднего колеса к велосипеду.
100х9. Этот стандарт универсален, он используется как в шоссейных, так и в горных велосипедах. Втулка закрепляется в вилке с помощью эксцентрика, гаек или болтов.
100х15. Относительно новый стандарт для легких велосипедов, оснащённых длинноходными амортизационными вилками. Стандарт позволяет добиться хороших показателей в жёсткости крепления без ущерба весу и прочности, превосходя эксцентриковые крепления. Благодаря существенному прогрессу в технологиях и материалах, стандарт начинает занимать уверенные позиции и среди лёгких байков с небольшим ходом подвески.
110х20. Стандарт «де-факто» для всех экстремальных дисциплин маунтинбайка, претерпевший множество вариаций и технических решений, позволяющий использовать амортизационные вилки перевёрнутой конструкции, обеспечивающий максимальную жёсткость. Сейчас 20мм ось сдаёт позиции в категориях All-Mountain, Trail и Enduro в сторону 15мм осей, но всё равно остаётся ведущим стандартом для даунхилла, фрирайда и слоупстайла.
Есть ещё несколько разновидностей крепления переднего колеса, реализованных на велосипедах, продававшихся в розничных магазинах, но все эти разновидности – следствие экспериментов и неудачных попыток ввести новый стандарт. Так, например, всемирно известный производитель вилок Marzocchi выпускали вилки (и втулки к ним, в содружестве с компанией Formula) для использования с 20мм осью, но с креплением на эксцентрике. Компания Maverick использует оси диаметром 25мм для своих вилок, тот-же диаметр оси (но другое крепление) было использовано Specialized в течение нескольких лет для вилок велосипедов серии Enduro. Всемирно известный производитель велосипедов для даухнилла — компания Foes, в своих вилках увеличила диаметр оси до 30мм. Подобные технические решения безусловно заслуживают внимания, но их практическое использование существенно ограничивает пользователя в выборе компонентов. Так, например, выбор втулок ограничен одним производителем, а при замене вилки на аналогичную по классу, но другого производителя, требуется и замена передней втулки, что связано с недешёвыми и непростыми работами по переспицовке колеса.
Отдельно пару слов о BMX. Здесь используются всего два стандарта, отличающиеся диаметром оси: 10мм и 14мм. Ширина задней втулки на BMX – 110мм, передней – 100мм.
Толстая 14мм ось используется в дисциплинах, где нужны пеги – стрит, верт, флэт. В дёртджампинге и рэйсе используются оси 10мм. Любую раму или вилку для осей 14мм можно использовать с 10мм. осями втулок с помощью простых адаптеров. Кстати, не лишним будет заметить, что так же, как стрит-катание пришло в маунтинбайк, так и втулки с осями 14мм можно встретить и на рамах для 24-дюймовых и 26-дюймовых колёс, как в классической BMX-ширине 110мм, так и в «горной» — 135мм.
Крепление дискового тормоза.
Спицы.
Часть спицы, непосредственно закрепляющаяся во втулке, имеет загиб Г-образной формы. Несмотря на простую конструкцию, есть и недостаток – малая площадь контакта со втулкой, в связи с чем – сильные напряжения металла в месте крепления спицы. Решить эту проблемы призваны прямые спицы, где площадь контакта спицы и корпуса втулки ограничивается только головкой, за счёт чего пятно контакта распределено более равномерно. Но конструкция втулки для прямых спиц сложнее и дороже в изготовлении, поэтому прямые спицы получили своё распространение в основном в фабричных колёсах, изготавливающихся целиком силами одного производителя.
Обода.
В случае, если обод предназначен для использования с ободными тормозами, боковые стенки обода усиливаются и шлифуются для лучшего сцепления с колодками тормозов. Обода для использования с дисковыми тормозами имеют другой профиль боковой стенки, позволяющий снизить вес, но полностью исключающий возможность использования ободных тормозов. Внешний край боковой стенки имеет специальное утолщение, предназначенное для удержания на ободе корда покрышки.
Высота обода прямо влияет на необходимую длину спиц, использующихся для сборки колеса. С практической стороны, более высокий профиль позволяет сделать колесо более жёстким, что необходимо для лучшей передачи усилий от привода на покрышку, но слишком жёсткий обод не позволяет колесу «играть» и колесо будет испытывать большие нагрузки при агрессивном катании по бездорожью. Высота обода обозначается параметром ERD – EffectiveRimDiameter. Эта цифра обозначает расстояние между двумя противоположными отверстиями для спиц.
Так для колеса 26 дюймов размер обода составляет 559мм.
Для колёс 27.5 дюймов или 650b – 584мм.
Эта цифра содержится в стандарте ETRTO, который в данный момент заменён на стандарт ISO. Именно эти цифры означают реальный диаметр обода и покрышки в части их соединения между собой. Традиционные названия колёс – 26, 28, 27 и 29 дюймов на самом деле не означают ничего и основаны на приблизительном размере колеса с надетой на него покрышкой. Естественно, что при изменении размера покрышки, реальный диаметр колеса будет так-же меняться, так например колесо 700с (622мм) с покрышкой высотой в 1 дюйм будет относиться к 28-дюймовым колёсам, а с покрышкой 2.3 дюйма – к 29-дюймовым.
Речь пойдёт только о внутренней ширине. Наружная ширина не имеет определяющего значения.
Так например, если используются покрышки, шириной до 1.9 дюйма, ширина обода не должна превышать 17мм. Использование более широких ободов приведёт к тому, что профиль покрышки, надетой на обод, будет неправильным, растянутым, в результате чего боковые элементы протектора не будут работать правильно. Использование с подобным ободом более широкой резины также не приведёт ни к чему хорошему – покрышка будет сжата на ободе, будет часто подламываться, в поворотах будут работать не боковые стенки, а центральная часть протектора, для этого не предназначенная.
17мм и меньше – покрышки, шириной до 2 дюймов.
21мм – покрышки 2.3-2.5 дюйма
Естественно, что в разных условиях вы будете использовать разную резину, так например для города и асфальта есть смысл поставить узкие слики, а в горы – широкие покрышки с агрессивным протектором. Совет – выбирайте обода, ориентируясь на наиболее часто используемый размер резины. Так например, автор использует для катания по лесам покрышки шириной 2.1 дюйма, в горах используя 2.35 или 2.4. Как следствие, установлены обода шириной 19мм, сохраняющие возможность использование при необходимости, более широкой резины.
Ещё немного о размере колеса. Самым распространённым размером колеса является колесо 26 дюймов. Этот размер применяется во всех внедорожных велосипедах, во многих велосипедах для активного отдыха и путешествий, в прогулочных велосипедах. Размер поистине универсальный – колесо 26 дюймов даёт хорошую проходимость, обладает достаточной жёсткостью даже на низких и лёгких ободах, для таких колёс на рынке представлено просто огромное количество покрышек.
Компромиссом между двумя этими размерами в последние годы становится размер 650b или 27.5 дюймов. В отличие от 29 дюймов, этот размер абсолютно новый. Как подобные колёса покажут себя в деле, будет понятно в ближайшие годы. Компоненты для сборки подобных колёс, ориентированные на их использование рамы и вилки уже включены в каталоги производителей на 2013й год.
На данный момент, для самостоятельной сборки колеса используются 28, 32, 36 или 48 спиц. Колёса на 28 спицах используются преимущественно в шоссе или кросскантри. 36 спиц используются в основном в колёсах велосипедов начального уровня, где подобной спицовкой достигается компенсация недостаточной прочности недорогого обода. Также, 36 спиц устанавливается в колёса для экстремальных дисциплин маунтинбайка с целью повысить прочность колеса, хотя в последнее время спицовка 32 спицами преобладает и в таких колёсах, так как налажен выпуск достаточно прочных ободов и спиц. 48 спиц используются только в BMX и специальных колёсах для дёртджмпинга размера 24 дюйма. Иногда, исходя из эстетических предпочтений, с 48 спицами собираются колёса для круизёров.
Метод спицовки колеса определяется его назначением. Большинство колёс спицуется в три креста. Это означает, что каждая спица на протяжении от втулки до обода пересекает три другие спицы. Колёса для кросскантри и шоссе часто спицуются в два креста – каждая спица пересекает не три, а две другие. Существует также радиальная спицовка – спицовка «солнышком». Спицы при такой спицовке не пересекаются и расходятся от втулки к ободу радиально. Заспицованное радиально колесо очень требовательно к качеству спиц, обода и втулки, использование таких колёс с дисковыми тормозами невозможно.
Фабричные колёса.
Многие производители компонентов для колёс, выпускают не только отдельные детали – обода, спицы, втулки, но и самостоятельно собирают колёса. Наличие хорошей испытательной базы и большие ресурсы для разработки позволяют производителям с максимальной точностью обеспечить расчёт всех параметров жёсткости и прочности. Результат – колёса с достаточно экзотической конструкцией, с использованием нестандартных материалов, редко встречающихся среди «самосборных» колёс. Большинство фабричных колёс собирается на втулках под прямые спицы, в качестве материала для спиц используется алюминий, сталь или даже композит. Количество спиц снижается, и в зависимости от назначения составляет от 18 до 28 спиц. Профиль спиц часто плоский, аэродинамический, часто крепление спицы не стандартное – с ниппелями, расположенными не со стороны обода, а со стороны втулки. Преимущество фабричных колёс – низкий вес, высокая жёсткость и прочность, интересный внешний вид. Недостатки – плохая ремонтопригодность, необходимость использования только оригинальных запчастей для ремонта.
На данный момент, существует огромное количество самых разных покрышек для велосипеда. Разделить их можно по нескольким признакам: тип протектора, тип компаунда, плетение, материал корда, возможность использования без камер.
Слик – покрышка с протектором без рисунка.
Слики – гладкие покрышки, не оснащённые грунтозацепами. Их использование – ровный асфальт. Протектор слика может быть оснащён только канавками – водоотводами. Слики позволяют достичь хороших скоростей на гладком асфальте, но практически бесполезны на грунтовых дорогах и, теме более, на бездорожье.
Полуслик – покрышка, совмещающая в себе качества дорожной и внедорожной резины. Средняя часть протектора таких покрышек гладкая, с небольшими грунтозацепами (0.5-1мм в высоту), при этом боковые элементы развиты хорошо.
Такой рисунок призван обеспечить хороший накат на ровных покрытиях и удержать ваш велосипед в поворотах на бездорожье. В действительности, качества полуслика сильно преувеличиваются – накат по асфальту и грунту сильно уступает дорожным покрышкам, в то время как внедорожные качества практически отсутствуют.
Покрышки для использования в горах — их просто определить по ярко выраженным грунтозацепам в несколько миллиметров высотой, расположенным реже, чем грунтозацепы внедорожных покрышек.
Шипованная резина – может оснащаться любым типом протектора, но с дополнительными железными шипами.
Предназначена для катания зимой, по утоптанному снегу и льду.
Тип компаунда, из которого изготовлен протектор покрышки, напрямую влияет на три показателя: сцепление резины с поверхностью, скорость велосипеда и износ покрышки.
Средние компаунды – держат трассу лучше, чем жёсткие, но при этом оказывают сопротивление качению. Изнашиваются быстрее. 60а или 62а
Супер мягкие покрышки – используются только для гонок с большим количеством спусков. После гонки покрышки зачастую уже непригодны для использования.
Плетение покрышки
Корд покрышки – нить из особо прочного материала, идущая по краю боковой стенки покрышки. Корд не растягивается, за счёт чего покрышка прочно держится на ободе и не слетает с колеса. Материалом для изготовления корда служит стальная проволока или кевларовая нить. Покрышки со стальным кордом существенно тяжелее вариантов с кевларом, но при этом существенно дешевле. Покрышки с кевларовым кордом дороже, но заметно легче, при этом кевларовый корд позволяет сложить покрышку в рулон, делая её удобной для транспортировки.
Колёса детских велосипедов.
