Пружина для вилки велосипеда
Как написано в википедии «Велосипе́дная ви́лка — часть велосипеда, удерживающая переднее колесо и обеспечивающая возможность менять направление езды во время движения.»
По своей сути велосипедная вилка является вторым по важности компонентом велосипеда после рамы, на который возложено выполнение очень многих функций:
- удержание переднего колеса;
- осуществлять поворот колеса на угол, равный углу поворота руля;
- удерживать траекторию поворота;
- принимать на себя нагрузки, возникающие при торможении;
- гасить вибрации вызванные неровностями дороги.
Все эти функции обеспечиваются достаточно непростым устройством современных велосипедных вилок.
Устройство велосипедной вилки
- Шток — это ось вилки. Он крепко вставлен в коронку вилки с одной стороны, а с другой — удерживается с помощью выноса руля, будучи установленным в рулевой стакан.
- Корона — элемент вилки, в который запрессованы шток и ее ноги. Бывают одно- и двухкоронные вилки. Одна коронка применяется на вилках с небольшим ходом для обычных горных и гибридных велосипедов, две — на велосипедах, рассчитанных для скоростного спуска и прыжков.
- Ноги, или аналог у жестких вилок — перья , — часть вилки трубчатой формы, которая задвигается в штаны амортизационной вилки или непосредственно подходит к оси колеса, как у жестких вилок.
- Штаны — данная деталь относится лишь к амортизационной вилке. Штаны представляют из себя два стакана, внутрь которых входят ноги вилки. Соединяются с помощью гориллы, составляя таким образом единую монолитную конструкцию. Дешевые велосипедные вилки используют алюминиевые сплавы низкого качества. Чем дороже вилка, тем больший процент в них магния, что делает вилку надежнее. Некоторые вилки используют сплав алюминия и карбона.
- Крепление под дисковый тормоз — если считаете, что дисковые тормоза лучше ободных, то оно вам понадобится.
- Дропауты — продолжение штанов вилки, в точке которых крепятся колеса. Бывают открытого (под эксцентрик) и закрытого типа.
Для амортизации любая подобная вилка состоит из пружины и демпфера.
Пружина необходима для того, чтобы аккумулировать энергию, которая затрачивается на сжатие при наезде на препятствие. После этого естественно пружина хочет совершить обратное действие — разжаться, высвободить энергию так, что произойдет резкое отталкивание руля вверх. Это негативный эффект, потому что ухудшается управление велосипедом из-за худшего контакта колеса с поверхностью, а так же по причине повышенной нагрузки на руки. Если у вас болят руки, то причина может крыться именно в этом.
Чтобы снизить негативный эффект пружины нужен демпфер — так званое внутреннее амортизирующее устройство. Он замедляет отскок пружины благодаря маслу, которое создает вязкость, перетекая в клапанах демпфера. Таким образом, накопленная энергия в пружине частично переходит в тепловую.
Поэтому выходит так, что при наезде на препятствие пружина вилки быстро сжимается, после чего демпфер замедляет отскок, делает его плавным и мягким. От настройки демпфера во многом зависит характер работы вилки.
Виды демпферов
Квази-демпфер — фактически демпфера как такого нет. Для гасения энергии пружины применяется просто трение между ногами и направляющими в штанах. Естественно, такая имитация демпфера не может обеспечивать нормальную и долгую работу вилки, а поэтому подойдет в лучшем случае для детей, но устанавливаются при этом и на многие взрослые велосипеды.
Эластомерный демпфер — является своеобразным куском мягкого пластика, который вставляется в пружину. При сжатии пружины диаметр эластомера увеличивается, создавая при отскоке дополнительное сопротивление. Качество работы такой велосипедной вилки также оставляет желать лучшего. Основные недостатки эластомерного демфера:
- Создаваемое сопротивление распределяется неравномерно (за 1/5 длину вилки), увеличиваясь после этого с повышенной скоростью. Поэтому большие неровности вилка не может обработать нормально. Как говорят в народе, вилка тупит;
- При высоких скоростях работа вилки становится очень жесткой;
- Сделать длинноходную вилку с таким демпфером невозможно;
- Из-за того что смазка единожды наносится только на демпфер, со временем она соскабливается пружиной. В результате пластик, из которого и делается демпфер, портится, постепенно крошится и в какой-то момент вообще перестает работать.
Гидравлический, или масляный демпфер. Характер его работы уже был описан выше, где рассматривался принцип работы амортизационной вилки. При сжатии вилки такой демпфер пропускает через специальные отверстия масло, при отскоке — масло выходит, но уже через отверстия меньшего диаметра. Энергия сжатия уходит в тепловую, получаем плавный отскок. Данный вид демпфера самый лучший, так как усилие сжатия и отскока становится независимым друг от друга, можно по отдельности регулировать каждый.
Демпферы также бывают следующих типов:
- С открытой масляной ванной — традиционный, старый способ организации демпфирования. Масло находится просто в штанинах, где устанавливается и сам демпфер. Данный объем масла обеспечивает работу демпфера и является смазкой для направляющих подшипников. Такой тип демпфера является самым надежным, но из-за большого объема масла увеличивается вес вилки.
- Полуванна — демпфер размещается лишь в одной из ног вилки, а поэтому имеет свой собственный герметичный запас масла. Для обеспечения смазки за пределами демпфера, в штанах густой смазкой смазывают направляющие подшипники ног. Это довольно хорошая конструкция, потому что масло не контактирует с внешней средой, оставаясь чистым и не окисленным, обеспечивается меньший вес, но существует риск того, что масло вытечет в штанину, тогда потребуется ремонт вилки.
- Закрытый (картриджный) — может относится как к первому типу, так и ко второму. Из особенностей: имеет функцию блокировки вилки, в случае поломки может быть только выброшен, потому что ремонту не подлежит.
Пружины велосипедной вилки
Витая металлическая
Это классическая пружина, выполненная из стали или титана. Она имеет такие преимущества:
- Простая конструкция и соответственно низкая цена;
- Линейная прогрессия, которая означает, что во сколько раз сжалась пружина, во столько же раз увеличивается и сопротивление к сжатию. Благодаря этой особенности пружинные вилки используются там, где существует большая нагрузка, — в фрирайде и даунхилле;
- Небольшое усилие сдвигу — это значит, что вилка с легкостью сжимается даже при минимальной нагрузке, потому что для ее работы не требуются уплотнения, как у воздушных вилок;
- Менее подвержена низким температурам.
Недостатки:
- Большой вес;
- Малый диапазон регулировки под вес велосипедиста из-за чего некоторые даже меняют самостоятельно пружину.
Воздушная пружина
Выполняет свойства пружины за счет давления в закрытой воздушной камере. Накачивается специальным насосом высокого давления, но есть и обычные велонасосы с переходниками, о которых я писал.
Преимущества воздушной пружины:
- На протяжении 50-70% хода усилие сжатия не меняется, после чего возрастает лишь в конце хода. Это с одной стороны обеспечивает приятную работу на короткоходных велосипедных вилках, но с другой стороны — увеличивает склонность к пробоям при экстремальном катании;
- Вес примерно на 150 грамм меньше чем у пружинных вилок;
- Тонкая настройка под любой вес велосипедиста благодаря изменению давления в камере.
Недостатки:
- Большое усилие сдвига. Для того, чтобы воздух не стравливался, ставятся уплотнения, но они же и увеличивают трение стенок воздушных камер. Проблема чувствительности вилки решается установкой на более дорогих вилках дополнительной негативной воздушной камеры;
- Ухудшается работа на морозе из-за того, что уплотнители дубеют, стравливая таким образом воздух;
- Сложная в изготовлении, а потому и более дорогая.
Виды велосипедных вилок
Исходя из многообразия приведенной выше информации, на рынке представлены следующие виды вилок:
- пружинные;
- пружинно-эластомерные;
- пружинно-маслянные;
- воздушные;
- воздушно-маслянные.
Если вы хотите действительно работающую вилку, которая будет обрабатывать даже мелкие кочки, а не только смягчать съезд с бордюра, то выбор вилки сводится к пружинно-маслянной или воздушно-маслянной. Основное различие, как уже было замечено, заключается в возможности настройки воздушной вилки под разный вес. Если ваш вес гораздо меньше стандартных 70-80 кг или же больше 100 кг, то следует призадуматься именно о воздушной вилке.
Выбор вилки для велосипеда
Вилка устанавливается той длинны, которая шла стандартно с рамой велосипеда, иначе могут быть вызваны нежелательные изменения в геометрии.
Чем больше длина хода вилки, тем большие препятствия она может обработать, с большей скоростью или высоты можно прыгнуть, меньше вероятность перелететь через руль. Чем короче ход вилки, тем ниже центр тяжести велосипеда, что влияет на его более точную управляемость, при этом вилка меньше раскачивается и меньше энергии теряется, короткоходная вилка лучше приспособлена для езды в гору.
Существует типичная длина хода для вилок разного класса:
