Устройство (строение, конструкция) велосипеда, из каких частей он состоит, как называются составляющие его детали – подробная схема с картинками и описанием

4.6
(45)

В статье мы разберём на примере разных типов велосипедов (горные, шоссейные, трюковые, городские) их устройство, расскажем из чего состоят и как работают те или иные элементы, а также познакомимся с некоторыми специфическими велосипедными терминами.

Содержание статьи:

Общее устройство велосипеда


Рама

Велосипедная рама – это основной компонент, на который напрямую или опосредованно крепятся все остальные части велосипеда.

Части рамы

В современном классическом варианте рама велосипеда состоит из переднего и раздвоенного заднего треугольников, соединённых через подседельную трубу. Таким образом, помимо подседельной трубы, в передний треугольник входит верхняя и нижняя труба рамы, в задний – пары верхних и нижних перьев. Внизу подседельной трубы находится кареточный стакан, предназначенный для размещения каретки.

В рулевой стакан вставляется рулевая труба (шток) вилки, к которой после этого сверху крепится вынос руля. А для свободного вращения вилки в верхней и нижней части рулевого стакана устанавливается специальное устройство – рулевая колонка (система из чашек, подшипников и упорных колец).

Рулевые стаканы бывают под вилку с прямым, либо конусным штоком, что обычно видно по их форме. Благодаря конусному штоку вилка становится более жёсткой и её сложнее сломать при приземлении в каких-то экстремальных горных направлениях.

Дропауты (от англ. DropOut – выпадать) или посадочные места под ось колеса в виде прорезей на концах перьев (а также на вилке) предназначены для удобного монтажа/демонтажа колёс. Обычно для многоскоростных велосипедов используются вертикально расположенные дропауты, для односкоростных – горизонтальные (наклонные) дропауты, либо трековые наконечники, чтобы можно было натянуть цепь. У более современных экстремальных велосипедов вместо прорезей могут быть отверстия под сквозную ось (Thru Axle), т.к. это обеспечивает большую надёжность и жёсткость.

Петух – элемент для крепления заднего переключателя. Обычно он съёмный и устроен таким образом, чтобы выступить в роли предохранителя (сломаться) в случае какого-то серьёзного удара по переключателю. Это позволяет уберечь от повреждений сам переключатель и перья рамы, отремонтировать которые гораздо сложнее, чем заменить петух на новый. Вариантов формы петуха очень много и иногда бывает довольно сложно найти такой же.

Проводка тросов (гидролинии) к заднему тормозу и переключателям может быть внешняя или внутренняя (или комбинированная, потому что проводка гидролинии внутри рамы сопряжена с определёнными сложностями и нужно будет потом прокачивать тормозную жидкость). При внутренней проводке улучшается аэродинамика, внешний вид и грязь не попадает в рубашку тросов, т.к. используется один длинный отрезок рубашки, а не несколько коротких. Но сама процедура более сложная и в некоторых случаях рубашка может греметь внутри рамы.

Подвеска

По типу подвески велосипеды делятся на 3 вида:

  • Ригиды (от англ. Rigid – жёсткий). Имеют жёсткую вилку и раму.
  • Хардтейлы (от англ. Hard Tail — жёсткий хвост). Обычно под этим термином понимаются велосипеды с жёсткой рамой и амортизационной вилкой.
  • Двухподвесы. Имеют амортизационную вилку и мягкую подвеску рамы,

Формы рам

Самый распространённый вариант формы рамы, состоящей из переднего и заднего треугольников, мы рассмотрели выше, но у него есть множество модификаций. У городских или женских велосипедов верхняя труба может быть изогнута и располагаться ниже для более комфортного использования. Или, например, у складных велосипедов может быть только одна нижняя труба. Помимо этого существуют и более экзотические варианты, рассматривать которые мы не будем, чтобы не перегружать статью, немного подробнее остановимся лишь на двухподвесах.

Двухподвесы имеют амортизацию обоих колёс за счёт особой конструкции рамы и наличия в ней заднего амортизатора. Обычно это используется при езде по бездорожью, чтобы заднее колесо не теряло контакт с поверхностью на неровностях или чтобы гасить удар при приземлении после прыжков. Чем более экстремальное велосипедное направление, тем больше ход подвески. Например, если для кросс-кантри достаточно 100-120 мм, то для даунхилла или фрирайда используются хода около 200, а иногда и до 300 мм.

Фреймсет

Под фреймсетом (от англ. Frame – рама, Set – набор, комплект) часто понимают раму и вилку велосипеда. Но изначально этот термин появился применительно к шоссейным велосипедам, т.к для них рама продаётся обычно не отдельно, а в сборе с ригидной (жёсткой) вилкой, оформленной в таком же стиле, и иногда в комплекте с подседельным штырём и какими-то другими специфическими (нестандартными) элементами.

Материалы

Чаще всего велосипедные рамы изготавливают из стали, алюминия или карбона (углепластика). Стальные рамы имеют больший вес и подвержены коррозии, но зато более упругие и легче ремонтируются. Их используют на самых бюджетных байках и часто на турингах. Алюминий – самый распространённый материал (по крайней мере в среднем ценовом сегменте), т.к. он лёгкий, дешёвый и достаточно устойчив к коррозии. Карбон легче и прочнее алюминия, но из-за сложности изготовления, рамы из него довольно дороги и ставятся обычно на велосипеды высокого уровня (ну или китайские реплики на них).

Здесь нужно отметить, что карбон очень специфический материал и при некачественном изготовлении или неправильной эксплуатации (удары, сколы, перетянутые хомуты, перепады температуры и т.д.) его структура может нарушаться и приводить к поломке рамы или отслоению интегрированных металлических элементов (например, кареточного стакана).

Подседельный штырь

Подседельный штырь вставляется в подседельную трубу рамы, зажимается хомутом и сверху к нему крепится седло. Таким образом седло можно выставлять по высоте опуская или поднимая штырь. Для горных велодисциплин, где в процессе езды нужно часто менять высоту седла (при езде по ровной дороге или заезде в горку – поднимать, чтобы было удобно крутить педали, а при съезде вниз или выполнении каких-то трюков – опускать, чтобы седло не ограничивало амплитуду движений), существуют регулируемые по высоте пневматические штыри, управляемые обычно специальным рычагом на руле. На сленге такие штыри называют «регулируемый подседел» или дроппер.

Про седло мы писали в статье про настройку посадки.

Руль

Руль с помощью выноса крепится к рулевой трубе вилки и нужен для управления велосипедом и в качестве опоры для удержания равновесия. Для более комфортного хвата на концы руля надеты ручки – грипсы, либо может использоваться обмотка руля. На руле обычно располагаются органы управления переключением передач и тормозами, а также различное дополнительное оборудование (велокомпьютер, фонарь, зеркало и т.д.).

Виды рулей

Из наиболее распространённых разновидностей остановимся на следующих:

  • Прямой руль. На самом деле обычно имеет слегка изогнутую форму (иногда с небольшим подъёмом в середине) для более удобного хвата. Прямые рули используются на горных (англ. Mountain Bike, сокращённо MTB) и некоторых городских велосипедах.
  • Руль «Бараньи рога» или сокращённо «Баран» (также Drop Bar, в свободном переводе – руль с нижним хватом). По форме напоминает рога барана, из-за чего и получил такое название. Более узкий, чем прямой руль и имеет несколько вариантов хватов, что комфортно при продолжительных поездках и обеспечивает хорошую аэродинамику при низкой посадке. Устанавливается на шоссейных и некоторых туристических велосипедах.
  • Прогулочный руль. Делается с очень высоким подъёмом, чтобы обеспечить более комфортную для любительских велопрогулок вертикальную посадку. Может ставиться на городские велосипеды.
  • Руль-бабочка. Имеет изгиб ручек, напоминающий по форме крылья бабочки, благодаря чему у него получается много разных хватов. Используется на туристических велосипедах.
  • Руль для BMX. Напоминает прогулочный руль, но имеет перекладину (кроссбар) и более прочный, т.к. направление трюковое и подразумевает увеличенные нагрузки и возможные удары при падениях.
  • Аэробар (от англ. Aerobar или «лежак»). Это интегрированные или накладные ручки на руле для возможности принять более эффективное с аэродинамической точки зрения положение с упором на локти.

Насколько сильно посадка гонщика влияет на скорость мы рассматривали здесь.

Вынос

Вынос руля – это кронштейн, соединяющий руль и рулевую трубу вилки. Чаще всего это отдельная деталь, но есть рули и с интегрированным выносом.

С помощью длины и высоты выноса можно регулировать положение тела при настройке посадки. С коротким выносом посадка получается более высокая (можно ехать стоя, что актуально в некоторых МТБ-дисциплинах) и проще выдернуть руль, чтобы приподнять переднее колесо. На шоссейниках обычно используются более длинные выносы, т.к. при этом посадка получается ниже (лучше аэродинамика) и такой вынос компенсирует чувствительность узкого руля-барана (управление становится более плавным). Регулируемые (по углу наклона и следовательно высоте руля) выносы на спортивных велосипедах не используют, т.к. они тяжелее и менее прочны, чем обычные из-за более сложного устройства.

Грипсы и обмотка

Чтобы за руль было комфортно держаться, руки не скользили и меньше страдали от вибраций, на концы руля надеваются ручки-насадки – грипсы. На руле-баране (и иногда других типах) из-за его загнутой формы и большой поверхности для хватов удобнее (и исторически принято) использовать специальную клейкую ленту – обмотку руля.

Вилка

Велосипедная вилка – это устройство соединяющее руль (через вынос) и переднее колесо.

Виды вилок

Вилки бывают жёсткими (или ригидными) и амортизационными.

Из-за простоты конструкции, ригидные вилки легче, а благодаря их жёсткости, прилагаемые для езды усилия не расходуются на раскачку, как в случае амортизационных вилок. Поэтому ригидные вилки используются на шоссейных велосипедах, т.к. на ровной дороге амортизация не нужна, а меньший вес и жёсткость вилки позволяют ехать быстрее расходуя меньше сил. Также такие вилки ставят на некоторые трюковые (BMX, стрит, триал) и бюджетные городские байки (из-за простоты и соответственно дешевизны).

Амортизационная вилка нужна для обеспечения постоянного контакта переднего колеса с дорогой, несмотря на неровности, и большего комфорта для райдера. Такие вилки используются на большинстве горных и иногда на городских велосипедах. Часто у них присутствует функция блокировки хода для экономии сил при езде по ровным дорогам.

Устройство амортизационных вилок

Амортизация в вилке происходит за счёт сжатия пружины. Это может быть как стальная пружина, так и пневматическая (камера с накачанным под давлением воздухом). Но резкий бесконтрольный отскок или колебания пружины после сжатия могут привести к потере контакта с дорогой, поэтому для гашения колебаний используется демпфер. В самом простом случае вместо демпфера выступает кусок эластомера (эластичный полимер), вставленный внутрь стальной пружины  и затрудняющий колебания (пружинно-эластомерные вилки). В более профессиональных и дорогих вилках для демпфирования применяют масляный картридж. В воздушных вилках воздух используется и в качестве пружины, и для демпфирования (в другой камере), но такие вилки встречаются редко и обычно под воздушной понимают воздушно-масляную вилку

Части (строение) вилки

Ригидная вилка состоит из рулевой трубы (штока) и двух ног, конструкция амортизационной же более сложна. Рулевая труба и ноги крепятся через корону, а амортизация осуществляется за счёт хода ног в так называемых штанах. В дисциплинах, где велосипед подвергается очень сильным нагрузкам (Даунхилл, некоторые разновидности Фрирайда), используются более жёсткие и надёжные двухкоронные вилки. И так же, как и на раме, вместо дропаутов могут быть отверстия под ось.

Трансмиссия

Велосипедная трансмиссия – это все детали и механизмы, обеспечивающие передачу прилагаемых для езды усилий к ведущему (обычно заднему) колесу.

Односкоростная

В самом простом случае – на односкоростном велосипеде с фиксированной передачей (колесо вращается вместе с педалями и вперёд, и назад) – к трансмиссии относятся задняя звезда, цепь, передняя звезда, каретка, шатуны и педали.

Велосипеды такого типа используются на треке и иногда в городе из-за простоты конструкции и соответственно меньшего веса и стоимости. Кстати, в фильме «Срочная доставка» главный герой катался как раз на фиксере.

Односкоростные велосипеды или синглспиды (от англ. SingleSpeed) также бывают и со свободным ходом (англ. FreeWheel), когда за счёт храпового механизма (трещотки) внутри звезды, ведущее колесо крутится только при вращении педалей вперёд. Это обычно используется в трюковых дисциплинах – стрит, дёрт, триал, BMX.

Многоскоростная

Но всё же обычно на велосипедах устанавливается многоскоростная трансмиссия, устройство которой более сложное. Большое количество скоростей обеспечивается за счёт наборов из нескольких звёзд разных размеров, расположенных спереди и сзади. Набор спереди принято сокращённо называть системой (полное название – система ведущих звёзд), а набор сзади – кассетой (система задних звёзд). Переключение передач происходит с помощью переднего или заднего переключателя, который сдвигает цепь на другую звезду. На руле располагаются шифтеры (от англ. Shift – сдвигать), которые натягивают или ослабляют тросики, соединённые с переключателями, в результате чего и происходит переключение.

Шифтеры

На современных велосипедах с прямым или прогулочным рулём обычно устанавливается разновидность шифтеров с двумя рычажками (или иногда одним – Mono) под большой и указательный пальцы – так называемые манетки (от франц. Manette – ручка, рычаг). На бюджетных байках манетка может быть комбинированная (совмещенная с тормозной ручкой). Но иногда используется и более простой вариант шифтеров – GripShift (Grip – рукоятка), где натяжение/ослабление тросика происходит за счёт поворота рукоятки вперёд или назад, аналогично ручке газа на мотоцикле или скутере.

На велосипедах с рулём «бараном» ставят шифтеры Dual-Control (двойное управление; на сленге – дуалы), переключение на которых осуществляется при сдвиге тормозных ручек влево или вправо.

Система

Система может состоять из одной (сингл-система от англ. Single – одиночный, единственный), двух (дабл-система от англ. Double – двойной) или трёх (трипл-система от англ. Triple – тройной) звёзд. Также могут использоваться обозначения 1х, 2х и 3х, чтобы указать количество передних звёзд без количества задних или, если с задними, то 1х12, 2х10, 3х6 и др.

Помимо односкоростных, сингл-системы часто ставятся на горные велосипеды, т.к. позволяют снизить вес (убрав передний переключатель и манетку), а также уменьшить или исключить вероятность слёта цепи. Последнее достигается за счёт использования передней звезды с более высокими зубьями переменной толщины (Narrow-Wide – Узкий-Широкий), которые соответствуют внутренним и внешним звеньям цепи, и возможности поставить успокоитель цепи. Особенно актуально это для гоночных и экстремальных дисциплин, таких как Даунхилл, Фрирайд, Эндуро, где слетевшая цепь может стоить призового места или привести к падению.

Дабл-системы в основном используются на шоссейных велосипедах, чтобы за счёт разницы звёзд системы увеличить диапазон передаточных чисел трансмиссии, т.к. у шоссейных кассет очень маленький дипазон и одной звезды спереди недостаточно, как в случае MTB.

Трипл-системы сейчас ставят обычно только на относительно бюджетные байки разных категорий, т.к. это позволяет использовать более простые задний переключатель, кассету и цепь, что существенно снижает стоимость, но за счёт передних звёзд даёт возможность получить большой диапазон трансмиссии.

Кассета

Существует 2 разновидности наборов задних звёзд – кассета и трещотка. Принципиальное их отличие в том, где расположен храповый механизм, который позволяет не вращать педали, когда велосипед катится вперёд по инерции (свободный ход). У трещотки этот механизм расположен непосредственно в ней самой. В случае кассеты же он находится внутри барабана на втулке. Помимо этого, чтобы снять трещотку или кассету нужны разные съёмники.

Обычно трещотки ставятся только на самые бюджетные байки, которые не предназначены для какой-то экстремальной езды, т.к. при такой конструкции нагрузка действует на среднюю часть оси колеса и ось может лопнуть или погнуться. Трещотки бывают от 5 до 10 скоростей, но чаще всего встречаются на 6-7. Конструкция с кассетой более надёжна и используется в подавляющем большинстве случаев. Кассеты бывают от 7 до 12 скоростей.

Переключатели передач

На многоскоростной трансмиссии для переключения передач используются специальные механизмы с соответствующими названиями. Передний переключатель передач перекидывает цепь между звёздами системы, задний – между звёздами кассеты. Из-за этого переключатели на сленге иногда называют перекидками.

Как мы уже говорили ранее, переключение обычно происходит за счёт натяжения или ослабления тросика шифтером. В результате этого рамка переключателя, через которую проходит цепь, сдвигается к выбранной звезде и при вращении педалей вперёд, цепь заскакивает на звезду. На профессиональных велосипедах может использоваться более дорогая электронная трансмиссия, в которой отсутствуют тросики, а соединение между шифтерами и переключателями происходят по беспроводной связи.

Более подробно про задние переключатели и их устройство мы говорили здесь.

А тут можно почитать о том, как правильно переключать передачи.

Планетарная втулка

На городских велосипедах иногда используется принципиально другой механизм для переключения передач – планетарная втулка. Здесь отсутствуют оба переключателя (может устанавливаться только с сингл-системой) и сзади только одна звезда, а переключение происходит внутри втулки с помощью сдвига зубчатых колёс при натяжении или ослаблении тросика. Причём включить любую передачу можно не только в движении, но и стоя на месте. Для города планетарные втулки довольно удобны, но стоят значительно дороже, чем аналогичные по параметрам системы с внешним переключением. Для гонок или более агрессивной езды планетарки не подходят из-за не очень высокого КПД (немного тяжелее крутить педали, чем в классическом варианте) и других особенностей конструкции.

Каретка

Велосипедная каретка – это механизм обеспечивающий вращение шатунов педалей. Каретка располагается в кареточном стакане рамы, внутри неё находится ось, которая может свободно вращаться при помощи подшипников, а по краям оси крепятся шатуны. Существует достаточно большое количество стандартов кареток отличающихся по типу крепления каретки в стакане (резьбовой, безрезьбовой), направлению резьбы (правосторонняя, левосторонняя), по типу оси (квадрат, клин, Octalink, ISIS и т.д.) и другим параметрам. Самая простая и недолговечная конфигурация – каретка открытого типа на насыпных (или в сепараторе) подшипниках.

Цепь

Для разного количества звёзд в кассете используются разные велосипедные цепи. Т.к. расстояние между колесом и перьями рамы ограничено, то чтобы увеличивать количество звёзд в кассете, нужно уменьшать расстояние между ними. Соответственно чем больше звёзд, тем тоньше цепь. Помимо этого, конструкции односкоростных и многоскоростных цепей различаются. Многоскоростные цепи делают так, чтобы они гнулись в боковых направлениях, потому что в процессе езды цепь часто должна работать с перекосом (когда звёзды системы и кассеты лежат в разных плоскостях).

Про устройство и замену цепи мы подробно писали в этой статье.

Педали

Велосипедные педали бывают двух видов – платформенные (на сленге их ещё часто называют «топталками») и контактные («контакты»). Главное преимущество контактов в том, что они позволяют не только давить на педаль, но и тянуть её наверх, что более эффективно при педалировании (в большей степени актуально для шоссейных велосипедов). Но чтобы их использовать на обувь должны устанавливаться специальные фиксирующие устройства – шипы, которые вщёлкиваются в педаль и отщёлкиваются при повороте стопы в сторону. Как более простая и дешёвая, но менее безопасная (т.к. нога может застрять в самый неподходящий момент) альтернатива контактным педалям, может использоваться приспособление для крепления ног к платформенным педалям – туклипс.

Тормозная система

В настоящее время на велосипедах по большей части устанавливаются ручные дисковые и в некоторых случаях ободные тормоза. На односкоростных (или с планетарной втулкой) велосипедах может использоваться ножной барабанный тормоз (устройство находится внутри задней втулки), но в целом этот тип тормозов устарел и встречается довольно редко. А на трековых велосипедах с фиксированной передачей вообще нет тормозов, т.к. это лишний вес и на них можно сбавить ход и остановиться постепенно уменьшая скорость вращения педалей.

Дисковые тормоза

Дисковый тормоз велосипеда состоит из тормозной ручки, гидролинии (либо рубашки и тросика), калипера, колодок и ротора (тормозного диска). Бывают механические и гидравлические дисковые тормоза, отличаются они типом привода. В гидравлических тормозах сжатие колодок в калипере происходит за счёт давления тормозной жидкости, в механических – с помощью натяжения тросика.

Ободные тормоза

Ободные тормоза почти всегда механические и торможение происходит за счёт того, что колодки прижимаются к ободу колеса. Для этого ставятся ободья под ободной тормоз со специально для этого предназначенными боковыми дорожками. Сами тормоза бывают нескольких видов:

  • V-brake («ви-брэйк»; в основном ставят на бюджетные и детские велосипеды)
  • U-brake (также клещевые или «крабы»; используются на трюковых и шоссейных велосипедах, но сейчас всё больше переходят на дисковые тормоза)
  • кантилеверные (сейчас почти не используют).

Гироротор

При выполнении трюков связанных со вращением руля, тормозные тросики ограничивают поворот. Чтобы этого не происходило, может использоваться специальное устройство – гироротор, который позволяют беспрепятственно вращать руль и иметь возможность пользоваться задним тормозом (тросик переднего тормоза при этом проходит внутри штока вилки).

Колёса

Устройство

Типичная конструкция велосипедного колеса состоит из втулки соединённой с ободом при помощи спиц, с внутренней стороны на обод надевается ободная лента (флиппер) и сверху бортируется покрышка. Внутри покрышки обычно находится велосипедная камера, в которую накачивается воздух, но колёса могут быть и бескамерными.

Для бескамерных колёс нужны специальные (с пометкой «Tubeless» или «Tubeless Ready» – готов к бескамерному использованию) ободья и покрышки (шины), клейкая ободная лента (чтобы герметично закрыть отверстия для спиц), ниппель и после установки внутрь покрышки заливается герметик, который закупоривает все оставшиеся щели, поры в резине и появляющиеся при езде проколы. От обычного обода, бескамерный отличает наличие по краям пазов («полок»), куда при резкой подаче давления воздуха вщёлкивается борт шины. Для ободьев и бескамерных шин UST (Universal System Tubeless – универсальная бескамерная система) ободная лента и герметик не нужны, т.к. в ободе изолированы отверстия для спиц, а в шине присутствует хорошо герметизирующий бутиловый слой.

Переднее и заднее колесо отличаются как минимум втулками (т.к. на заднее крепится кассета или звезда), но также у них могут быть разные покрышки и иногда даже размеры (например, у велосипедов для триала). Переднее и заднее колесо вместе иногда называют вилсетом (от англ. WheelSet – комплект колёс или колёсная пара), но так же, как и в случае с фреймсетом, правильнее использовать этот термин по отношению к фирменному комплекту колёс одного производителя.

По внутреннему строению профиля ободья бывают одинарными (ставятся на самые бюджетные велосипеды), двойными (более прочные, используются в большинстве случаев) и тройными (повышенной прочности, но более тяжёлые).

Шоссейные колёса

Долгое время на шоссейных велосипедах использовались только 2 вида покрышек – клинчерные (от англ. Clincher – скоба, из-за похожей формы в разрезе) и трубчатые (англ. Tubular). Клинчерные – это те, что мы рассматривали выше, т.е. с камерой, у трубчатых же покрышка имеет форму трубки (часто их так и называют) и приклеивается к ободу. Из-за сложности ремонта в случае прокола трубчатые покрышки в любительском велоспорте использовались относительно мало и в основном были прерогативой профессиональных гонщиков. Но в последние годы и на шоссейных гонках всё чаще используют бескамерные покрышки.

Для улучшения скоростных качеств в некоторых шоссейных направлениях (трек, тайм-триал, триатлон) иногда применяются колёса с более высокими аэродинамическими характеристиками. Достигаться это может за счёт использования ободьев с более высоким профилем, установки лопастных или дисковых колёс. На другие велосипеды дисковые колёса обычно не ставят из-за очень большой чувствительности к боковому ветру (парусности), но на треке заезд происходит в закрытом помещении и с этим проблем не возникает.

Возможно, вам будет также интересно почитать про выбор правильного давления в колёсах, про типы покрышек или как заклеить камеру в случае прокола, а мы на этом остановимся. Надеюсь, статья была полезной.

 

 

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 4.6 / 5. Количество оценок: 45

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *