Интегрированные каретки

Интегрированные каретки/системы

В настоящее время все ведущие производители систем имеют в модельном ряду системы с интегрированной кареткой. Усовершенствования здесь следующие: ось больше не является частью каретки, а наглухо запрессована в левый, либо правый шатун. Подшипники каретки вынесены из кареточного стакана и размещены с наружи, в специальных чашках, вкручиваемых в кареточный стакан. В результате ось увеличенного диаметра dполучилась легче и жестче, крепление к шатуну исключает возникновение люфтов, шарикоподшипники (на рисунке изображены перечеркнутыми прямоугольниками) увеличенного диаметра D расположены ближе к точкам приложения нагрузки, уменьшено плече приложения нагрузки A от подшипника до точки приложения силы шатуном. Все это благоприятным образом сказывается на долговечности подшипников. Поскольку для такого типа каретки/системы открытый стандарт не разработан каждый производитель использует свой стандарт. В результате каретки/системы между производителями практически не взаимозаменяемы. Но это не представляет большой проблемы, так как каретка как правило поставляется вместе с системой. Для адаптации кареток по ширине к кареточному стакану в комплект поставки входят регулировочные кольца.



С устройством интегрированной системы можно познакомиться на примере четырех наиболее известных у нас брендов:

Shimano Hollotech II



Первыми осмелились на создание серийной интегрированной системы японцы. Ось неразъемно соединена с правым шатуном. Левый шатун надевается на ось двумя фиксациями: пластиковая винт-шайба поджимает шатун в осевом направлении, а два небольших винта стягивают разрезную конструкцию шатуна на оси. Эта система чрезвычайно чувствительна к значению крутящего момента на обоих посадках. Конструктивно ось системы проходит сквозь подшипники через промежуточное звено, выполненное из высокопрочной пластмассы.

FSA Mega EXO 

Конструкция от FSA использует два типа крепления шатуна. Первый - аналогичный Шимановскому: разрезной шатун подтягивается торцевым винтом, после чего фиксируется на шлицах двумя стяжными винтиками. Второй метод крепления работает иначе. Здесь монолитный шатун и нет стяжных винтов, фиксация на оси производится путем законтривания натяжного винта специальным стопорящим винтом. Полученная посадка организует самозатягивающую размерную цепь, и, по идее, должна намертво удерживать шатун на оси. Принципиально такая конструкция более безопасна, чем со стяжными винтами, так как нет угрозы их ослабления, разжатия шатуна и проворачивания его на шлицах.

RaceFace X-Type



Интегрированные системы от RaceFace получили название X-Type. X-Type в целом повторяет второй вариант интерфейса от FSA. Отличие лишь в том, что ось запрессована в левый шатун.

Truvativ GXP



Система в целом повторяет таковую на RaceFace и FSA (второй вариант). С той лишь разницей, что Truvativ используют шлицы, очень уж похожие на ISIS.

ВВ30

 Но даже конструкция интегрированных систем оказалась не идеальной. Стандарт устранил все детские проблемы ISIS и Octalink, был прост в установке и обслуживании, но имеет один серьезный недостаток. Q-фактор, расстояние между точками крепления педалей к шатунам неприлично высок (175-180 мм. для систем с тремя звёздами), на что поступают жалобы от профессиональных спортсменов, испытывающих боли в коленях. Как следствие внешних чашек, изменилась и линия цепи, что создало определенные проблемы при замене и апгрейде старых велосипедов. Инженерами Cannondale был разработан открытый стандарт каретки ВВ 30, который был поддержан многими производителями.

 В новом стандарте система шатунов остаётся практически без изменений, за исключением увеличенной до 30 мм. оси, которая вставляется сквозь подшипники и затягивается вторым шатуном. Большие изменения коснулись кареточного стакана: теперь он должен обладать внутренним диаметром под подшипники 41.96 мм. и в нём больше нет резьбы. В него впрессовываются два промышленных подшипника, аналогично тем, что установлены в рулевых колонках. Подобная конструкция чрезвычайно выгодна производителям рам, так как появляется возможность значительно увеличить диаметр у оснований нижней и подседельной труб и нижних перьев, повысив тем самым жесткость конструкции. Также появляются и другие достоинства: универсальность, низкий вес, простота изготовления и обслуживания, и конечно же сниженный Q-фактор.

Типы подшипников

В интегрированных каретках, каретках стандарта ВВ30 и ISIS могут применяться металлические и гибридные керамико-металлические подшипники. Керамико-металлические подшипники отличаются от металлических, тем, что содержат тела качения (шарики), изготовленные из керамических материалов. Главное преимущество керамико-металлических подшипников в том, что они существенно легче, что заметно отражается на конечном весе изделия. Но при этом они существенно дороже. Ресурс каретки как правило не зависит от типа подшипников, а зависит от качества уплотнителей и условий эксплуатации.

Системы

Система предназначена для передачи усилия от педалей к цепи через ведущую звезду.
Конструктивно система для современного МТБ или шоссейного велосипеда состоит из левого и правого шатунов, паука и звёзд, в состав интегрированной системы также входит ось.



Шатуны системы могут быть изготовлены из стали, высокопрочного алюминия методом холодной ковки или фрезерованием, либо карбона. Ранее предпринимались попытки изготовления шатунов из титана, но широкого распространения как материал для изготовления систем титан не получил.

Чаще всего профиль шатуна напоминает швеллер, RaceFace изготавливает шатуны с профилем двутавра, Shimanoвыполняет шатуны пустотелыми. На конце шатуна имеется отверстие с резьбой для крепления педали. 9/16" x 20, причём на правом шатуне — обычная правосторонняя резьба, а на левом - левосторонняя или «обратная». На другом конце шатуна отверстие для крепления на вал каретки либо ось системы.

Длина шатуна измеряется как расстояние от центра оси педали до центра оси системы (каретки). Длина шатуна стандартизована и может быть от 160 мм. до 190 мм. с шагом 5 мм. или 2,5 мм. в середине диапазона, и выбирается под антропометрические данные велосипедиста и стиль езды.

Для передачи усилия от шатуна к звёздам в системе предусмотрен паук. Паук может быть съемным, несъёмным, либо выполнен заодно с шатуном. В системах Middleburn функцию паука может выполнять первая звезда системы. Некоторые производители выпускают системы с функцией измерения мощности, в пауке таких систем располагается датчик измерителя мощности.

В зависимости от конструкции паук может иметь 3, 4 или 5 лапок. И вмещать на себя 1, 2, 3 или даже 4 ведущих звезды. В современных системах для МТБ и шоссейных велосипедов как правило используются 3 или 2 звезды.

Звёзды к системе могут крепиться через специальные болты - бонки – в этом случае при желании звёзды можно поменять, либо неразъемно - звёзды можно поменять только вместе с системой. Сами бонки могут быть выполнены из алюминия или высокопрочной стали. Для крепления ведущих звёзд паук как правило имеет отверстия кратное количеству лапок.

Отверстия для крепления звёзд находятся на окружности определённого диаметра – этот параметра называется BCD и стандартизован.

Для крепления самой маленькой звезды у МТБ систем с количеством зубьев от 20 до 28 отверстия выполнены глухими и с резьбой, BCD составляет 64 мм.

 Для крепления средней и внешней звёзд у МТБ систем с количеством зубьев от 30 BCD может составлять 94 мм. или 104 мм. Для Shimano XTR этот параметр составляет 102 или 112 мм. У шоссейных систем BCD для маленькой звезды 74 мм. для крепления звёзд с количеством зубьев 29 м более BCD может быть 94 мм., 110 мм., 130 мм., 144 мм.

Ведущие звёзды могут быть изготовлены из алюминия, стали, титана или композитного материала. Наиболее износостойкие это стальные и титановые. Для повышения срока службы и качества работы на зубцы звёзд могут наноситься напыления из низкофрикционных материалов. Для повышения жесткости звёзд Shimano в верхних группах изготавливает внешнюю звезду полой.

Для более равномерного кругового приложения сил ведущие звёзды системы могут выполняться не круглыми, а овальными (т.е. расстояние от центра оси до зубьев звезды переменное). Чаще всего такая звезда на системе только одна так как у овальных звёзд затруднено переключение. Параметры овальных звёзд подбираются под конкретного спортсмена - под его манеру педалирования.

 При непреднамеренном сходе цепи с внешней ведущей звезды наружу цепь может заклинить между шатуном и звездой. Такая аварийная ситуация чревата падением, травмами, поломкой элементов трансмиссии велосипеда. Для предотвращения этой довольно неприятной ситуации на внешней звезде предусмотрен предохранительный пин.

Звезды под пятилапый паук могут быть двух типов: А или Б, отличаются взаимным расположением предохранительного пина либо метки и одного из крепёжных отверстий. В одном варианте крепёжное отверстие располагается под шатуном, в другом все крепёжные отверстия открыты.

Типы звёзд А и Б между собой не совместимы.

Для правильного взаимного ориентирования на звёздах системы предусмотрены специальные метки. При установке звёзд их следует совмещать на одной линии и располагать за шатуном.

 Для улучшения качества и скорости закидывания цепи с меньшей звезды на большую с внутренней стороны ведущих звёзд предусмотрены специальные выемки и проточки, а также вклёпаны небольшие пины. Для облегчения схода цепи с большей звезды на меньшую зубья звёзд также могут иметь небольшие проточки, развод или пониженный профиль (высоту). Звёзды односкоростных систем, не предназначенных для переключения имеют полный профиль зубьев и не имеют никаких приспособлений для облегчения переключений.

 Наборы звёзд для современных МТБ систем в своём большинстве подбираются таким образом, чтобы разница в количестве зубьев между соседними звёздами не превышала 12. Если разница в количестве зубьев между соседними звёздами будет больше 12, то возможна нестабильная работа, соскакивание и закусывание цепи, затрудненное переключение. Для шоссейных систем этот параметр равен 14 зубьев.

С каждым годом всё больше и больше набирают обороты ременные трансмиссии. В случае с ременной трансмиссией на паук вместо ведущих звезд крепится ведущий зубчатый шкив.



Немаловажный параметр систем это Q-фактор (Q-factor):

Q – фактор - расстояние между плоскостями вращения головок шатунов, влияет на нормальную работу суставов и эффективность педалирования. В идеальном случае все три сустава ноги должны работать в плоскости, параллельной плоскости переднего треугольника рамы. На Q - фактор влияет длина оси каретки и форма шатунов. Плюс, если использовать контактные педали, то положение шипа на обуви.

 Ещё один немаловажный параметр систем это чейнлайн (Chain Line).
Чейнлайн- расстояние от продольной оси байка до средней звезды системы (для тройных систем) или до усреднного положения звёзд (для двойных систем). Для шоссейных систем чейнлайн составляет 43,5 мм. для двойных систем или 45 мм. для тройных. Для МТБ систем чейнлайн составляет 45,5 мм. для двойных систем или 47,5 мм. для тройных систем, у интегрированных систем чейнлайн равен 50мм. Суть чейнлайна заключается в том, что цепь при работе между звездой спереди и звездой сзади чаще всего имеет перекос, и диапазон этих перекосов должен быть наименьшим, иначе возможно плохое переключение, и износ цепи, звезд, закусывание.

 



Чтобы перекос был минимальным, нужно чтобы центр передних звёзд и центр задних звёзд были на одной линии. Например, если трансмиссия имеет 3 звезды спереди и 9 сзади, то передняя центральная и задняя 5 звезда должны быль на одной линии и при работе 2 х 5 перекос оставит 0мм.

Амортизационные вилки.

Горный велосипед, да и вообще велосипед сложно представить без системы амортизации (разве что шоссейные велосипеды). И это не просто дань моде. Это новые эффективные и на сегодняшний день довольно доступные технологии повышения управляемости и комфортности езды. Сейчас, большинство велосипедов (горных) оборудовано передней амортизационной вилкой (хардтейлы) - это стало возможным после снижения стоимости амортизационных вилок и выхода на рынок множества относительно не дорогих моделей от именитых производителей. Двухподвесы (велосипеды с передним и задним амортизатором) не столь распространены - так как представлены или специфическими "агрегатами" для скоростного спуска (DownHill) или же дешевыми "китайскими" поделками, а качественные легкие, быстрые и надежные двухподвесы для гонок и кросс-кантри еще очень дороги. Основные преимущества амортизационных вилок - контакт с поверхностью, контроль и управляемость - это главное что обеспечивает хорошая амортизация. Благодаря амортизационной вилке переднее колесо велосипеда плавно и без ударов проходит бугры и ямы, даже на большой скорости не теряет контакт с поверхностью - соответственно контролировать велосипед становиться проще, возрастает проходимость байка (легче преодолевать дорожные неровности). Так что, амортизационная вилка позволяет велосипедисту проходить неровности на более высокой скорости и, самое главное, тратить при этом меньше своей энергии - это улучшает результаты, уменьшает усталость (увеличивает комфортность езды) и износ компонентов велосипеда.
К отрицательным сторонам велосипедных амортизационных вилок стоит отнести более высокий, чем у жестких вилок вес (в 2-3 раза - диапазон порядка от 1.3 до 3 кг в зависимости от цены, типа и назначения и т.д.) - ну и, конечно же, потеря части энергии при раскачивании (когда вы крутите педали часть передаваемого усилия "съедается" амортизацией) особенно при силовом педалировании и езде в гору. Однако вилки становятся все более и более легкими, к тому же на многих есть настройки, позволяющие сделать вилку более жесткой (или наоборот) или же вообще заблокировать ее ход. Системы амортизации применяемые в велосипедах.

Большинство амортизационных вилок построено по принципу телескопа (труба меньшего диаметра в трубе большего) и состоят из ног - труб большего диаметра, в которых собственно и расположен амортизатор, по которым ходят внутренние трубы (поршни вилки) на их стыке установлены манжеты - для предотвращения попадания пыли и грязи во внутрь вилки. Ноги вилки обычно соединяются бустером (гориллой) для усиления конструкции, на ногах вилки так же обычно имеются крепежи под дисковые и обычные (V-brake) тормоза, разъем для крепежа оси. Корона вилки соединяет два поршня вилки и рулевую трубу велосипеда. Настройки вилки обычно расположены на короне или в нижней части ног вилки.

По компановке, велосипедные амортизационные вилки можно разделить на:
 
· Обычные 
Наиболее распространенные вилки с системой телескоп (две трубы разного диаметра вдвигаются друг в друга). Длинноходные вилки обычно выполняются в виде "двухкоронных» (два звена соединяющих "ноги" вилки).
  · Перевернутые 
Система телескоп - но "поршни" вилок находятся снизу. Это уменьшает "неподресоренную массу» (что улучшает сцепление с поверхностью), но вилки становятся более тяжелыми и дорогими, к тому же на "поршни" попадает больше грязи.
  · Специфические 
Амортизационные вилки для велосипедов с многопоршневой и многорычажной системой, а так же амортизационные вилки с одной "ногой" (к примеру, HeadShok Lefty Max).
Отметим - что большинство современных амортизационных вилок имеют рулевую трубу диаметром 1 и 1/8 дюйма (стандарт 1/8 распространен больше). Этот общепринятый стандарт поддерживают производители велосипедов, велосипедных рам и рулевых колонок.
По длине хода, амортизационные вилки для велосипеда можно разделить на:
 
· Короткоходные 
Ход 25 - 30мм (1"). Амортизация для кроссовых, прогулочных и городских велосипедов.
  · Средние 
Ход 50 - 75мм (2"-3") или ход 75 - 100мм (3"-4"). Амортизационные вилки для туризма, активного катания и гонок Cross-Country.
  · Длинноходные 
Ход 120 - 300мм (5"-12") и более. Амортизационные вилки для специализированных двухподвесных велосипедов для скоростного спуска DownHill.
Из наиболее известных производители амортизационных вилок для велосипедов у нас распространены - Rock Shox, Marzocchi, Manitou, а так же вилки RST и SR SunTour.