Каретка велосипеда (кареточный узел)

Каретка (bottom bracket), представляет собой подшипниковый узел, обеспечивающий вращение шатунов с педалями и ведущими звездами относительно рамы велосипеда. Назначение кареточного узла - передавать крутящий момент от педалей к колесу велосипеда с минимальными потерями. Расположение в нижней части рамы, прямо за передним колесом, приводит к постоянному его закидыванию грязью и водой, поэтому подшипники каретки должны быть хорошо защищены от воздействия внешней среды.

Типы кареточных узлов

Все каретки можно разделить на открытые и закрытые, так называемые картриджи или капсулы. Иногда можно встретить и "полукартриджи". В первом случае, вал вращается в подшипниках, установленных в чашках, которые в свою очередь ввинчиваются в кареточную трубу рамы. Недостатки этого типа кареток - необходимость точного изготовления рамы для избежания перекосов и сложность организации качественной защиты подшипников от внешней среды.

Картридж каретки позволяет избежать этих проблем: подшипники находятся в жестком корпусе, который вворачивается в велосипедную раму. Это исключает перекос подшипников и необходимость регулировать каретку. В картридже можно удобно разместить качественное уплотнение вала. Крое того, подшипники будут защищены от ржавчины, которая может осыпаться с внутренней стороны труб рамы. Большинство картриджей неразборные, но есть и разборные, например, недорогие картриджи Shimano. Желательно выбирать картриджи с хромированным внешним покрытием (например, Shimano Deore LX и выше) и обильно смазывать во избежание "прикипания" к раме.

В то же самое время нельзя сказать: "открытая каретка - плохо, картридж - хорошо". Например, при попадании грязи в открытую каретку ее можно прочистить и собрать с новой смазкой, в то время как картридж в таких условиях быстро износится и выйдет из строя.
Типы соединений вала каретки с шатунами

На очень дешевых велосипедах неизвестного производства нередко можно встретить каретки, в которых кареточный вал и шатуны представляют собой единую деталь. Такие "одноразовые" каретки не выдерживают никакой критики.

Для велосипедов советского и российского производства характерно соединение вала каретки и шатунов при помощи шпонки (клина). В существующем исполнении - ненадежная конструкция, которая часто разбалтывается, если шпонка не была завинчена как следует перед первой поездкой (а на новых велосипедах она очень часто закручена слабо). Единственное достоинство этого типа соединения заключено в возможности достаточно легкого снятия шатунов без специальных съемников.

На большей части импортных велосипедов используется соединение с посадкой шатунов "на квадрат". Концы вала в таких каретках выполнены в виде конуса квадратного сечения. Соединение получается весьма жестким и не разбалтывается со временем, так как основная нагрузка идет на сам вал, а не на шпонку, как в предыдущем типе. Вал и шатун соединяются болтом под рожковый ключ на 15 мм или шестигранник на 8 мм, на самых дешевых каретках, например, Shimano Tourney, шатун крепится гайкой. В этом случае, для снятия шатунов приходится использовать специальный съемник.

На более продвинутых велосипедах, как горных, так и шоссейных, сейчас используется шлицевое соединение вала каретки и шатунов. Существует два стандарта: Shimano OctaLink, который используется только Shimano в группах Deore - XTR, и, появившийся в 2000 году (из-за лицензионных требований со стороны Shimano) ISIS Drive, поддерживаемый такими известными компаниями, как Bontrager, Chris King, FSA, Race Face, Stronglight, Truvativ. Оба типа соединений несовместимы из-за разного числа шлицов и их конфигурации. Шлицевое соединение позволяет достичь еще большей жесткости, чем квадратное, а также, использовать в каретках пустотелые валы большого диаметра для снижения веса и увеличения жесткости последних.
Размеры кареток

При установке каретки необходимо учитывать следующие размеры: ширину кареточной трубы рамы (bottom bracket shell), тип правого фланца, длину вала (axle length) и параметр chain line.

Ширина кареточной трубы может быть одного из трех размеров: 68 или 73 мм типа BSA или 70 мм итальянского типа. Кроме размеров, третий тип отличается и резьбами. Наиболее распространены два первых типоразмера, причем еще существуют так называемые E-type каретки с увеличенным бортиком с правой стороны для крепления переднего переключателя передач.

Длина вала каретки в сочетании с использованием конкретной системы определяют, на каком расстоянии будут находиться звезды системы, относительно средней плоскости рамы велосипеда (параметр chain line). Характерные значения - 47.5 и 50 мм. Характерные длины валов под шлицевое соединение - 113 и 118 мм, а под квадрат их достаточно много: от 116-127 для Shimano Tourney, 116 для Shimano Altus до 108-113 для более высоких групп.
Велосипедные втулки

Втулки – одни из самых важных и, нередко, дорогих узлов велосипеда, будь это дорогой спортивный байк или простенький подростковый. От их качества весьма существенно зависит накатистость, а значит и коэффициент полезного действия велосипеда, что немаловажно – ведь байкер при езде тратит не что-нибудь, а свои собственные силы. Недаром, подшипники качения впервые массово появились именно на велосипедах, а уже позднее распространились на множество других машин и механизмов.
Общие особенности конструкции

Втулки, предназначенные для различных велосипедов, различаются по таким параметрам, как наличие дополнительных устройств, прочность и тип защиты от внешних воздействий. Соответственно, существенно различаются и вес, и цена. И если втулки горного и шоссейного велосипеда имеют примерно одинаковое строение, то втулки со встроенными тормозами уже отличаются весьма существенно, а втулки с внутренним переключением передач – кардинально.

Самая простая конструкция – у втулки переднего колеса обычного велосипеда. Цилиндрический корпус, по торцам которого располагаются фланцы с отверстиями для крепления спиц. Внутри корпуса находятся ось и подшипниковые узлы, закрытые пыльниками. Устройство задней втулки любого велосипеда заметно сложнее

Задние втулки многоскоростных велосипедов, не считая планетарных, могут быть двух видов. Устаревшие резьбовые втулки, где трещетка, т. е. блок звезд вместе с храповым механизмом, навинчивается на втулку или современные – барабанные (Freehub), где храповой механизм является частью втулки, а кассета представляет собой лишь набор звезд. Кроме втулок с традиционным храповым механизмом, встречаются так называемые «роллерные» втулки, которые гораздо лучше выдерживают ударные нагрузки на механизм свободного хода и со звездообразным механизмом, например, в DT Hugi.

Корпуса современных втулок могут быть литыми, точенными или штампованными, изготовленными из алюминиевых сплавов и, частично, сплавов титана. Сейчас наиболее распространены точенные и штампованные алюминиевые втулки. Втулки, предназначенные для колес с радиальным спицевым набором, имеют упрочненные фланцы, способные выдерживать радиальные нагрузки. Оси втулок могут быть стальными, алюминиевыми или титановыми. У велосипедов, предназначенных для экстремальных дисциплин, появились передние втулки с осями диаметром 20 мм и задние с осями 12 мм.

Втулки горных велосипедов подразделяются на «обычные» и «дисковые», т. е. предназначенные для установки на них роторов дисковых тормозов. Сейчас распространены два несовместимых стандарта крепления роторов: ISO на шести болтах и шлицевое со стопорным кольцом, так называемый Shimano Center Lock.

Колесо может крепиться на раме или вилке либо гайками – только на недорогих велосипедах, либо при помощи эксцентрикового механизма (quick release). Удобство использования эксцентриковой стяжки заключается в возможности быстрого снятия и установки колеса без использования инструментов. Двадцатимиллиметровые оси для DH крепятся при помощи эксцентрика и болтовой стяжки ног вилки.

Современные втулки горных велосипедов от среднего уровня имеют двойное контактное уплотнение. В дорогих втулках, например DT Swiss, и втулках шоссейных велосипедов применяется лабиринтное уплотнение, которое создает меньньшее сопротивление вращению колеса, чем контактное, но несколько хуже защищает от грязи и воды.
Типы подшипников

К настоящему моменту наибольшее распространение получили втулки с радиально-упорными конусными подшипниками качения. Например, все втулки Shimano используют именно такие подшипники. Подшипники состоят из внешней и внутренней обоймы, набора шариков и, иногда, сепаратора. В качестве внутренней обоймы выступает конус, навинчиваемый на ось втулки, а внешняя обойма впрессована в корпус втулки. Главные достоинства подшипников этого типа – ремонтопригодность и возможность регулировки по мере износа. Из недостатков – сложность сборки (много деталей) и необходимость регулировки.

Другой тип подшипников, встречавшийся ранее только во втулках шоссейных велосипедов, это радиальные обойменные (промышленные) подшипники. Сейчас они распространились и среди втулок для горных велосипедов. К достоинствам можно отнести меньшие потери на трение, простоту сборки втулок, отсутствие необходимости регулировки. С учетом легкой замены подшипника, ресурс втулки увеличивается многократно. Но радиальные подшипники плохо переносят осевые нагрузки, иногда возникающие в велосипедных колесах. Интересная особенность некоторых подобных втулок высокого класса состоит в том, что они разбираются при помощи лишь одного шестигранного ключа.

О замене спиц

Для передней втулки, не имеющей дискового тормоза, замена лопнувших спиц не представляет никакой проблемы, так как спицу можно легко завести во фланец втулки сбоку. Но этот вариант малоприменим в случае, если рассматривается втулка с дисковым тормозом или задняя втулка. Для установки спицы во фланец, придется снимать ротор тормоза и кассету, что сильно усложняет работу и требует применения специальных инструментов. Для упрощения этих операций компании Mavic, Shimano разработали втулки с нетрадиционным способом крепления спиц.

Mavic использует втулки с сегментированными фланцами под специальные прямые спицы. Заменить спицу в колесе, собранном на таких втулках, очень просто. Shimano пошли по другому пути, создав новые бесфланцевые втулки DDH (directional design hub). Спицы традиционной формы (с загнутой расклепанной головкой) вставляются в специальные прорези на корпусе. Единственный серьезный недостаток – в процессе эксплуатации, прорези на корпусе забиваются грязью, и снять спицы с колеса становится весьма проблематично. Видимо, это и стало причиной того, что DDH втулки так и не стали широко распространенными. Вторая очевидная причина заключается в том, что компания занялась производством целых колес (вилсетов). Их отличительными чертами стали использование небольшого количества спиц, размещенных ниппелями ко втулке (ступенчатые фланцы) с закреплением не по центру обода, как это бывает обычно, а по его бокам.

Производители

Наибольшее распространение на данный момент получили втулки Shimano. На взгляд многих велосипедистов, втулки Deore LX ($15 и $30 за переднюю и заднюю) весом 205 и 426 г. – лучшие втулки Shimano по соотношению цена/качество для велосипеда среднего уровня. Для совсем недорогих велосипедов можно считать приемлемым выбор втулки Shimano Alivio ($10 и $15 соответственно).

Дорогие и качественные втулки выпускают такие компании, как DT Swiss, Hope, Hayes, American Classic, Tune, Chris King и некоторые другие. К втулкам высокого уровня можно отнести и втулки Shimano XTR. Их стоимость может составлять от $100 до $300. А вес тех же не дисковых втулок American Classic составляет всего 120 и 225 г.!
Итоги

В заключение стоит упомянуть, что качество работы втулки очень сильно зависит от типа подшипников, качества их обработки, а также качества уплотнений. Мягкость и легкость вращения подшипников определяется точностью изготовления деталей, типом полировки беговых дорожек и шариков подшипников, их поверхностным упрочнением и соблюдением допусков. Но помните, что, какого бы высокого уровня не были втулки на вашем велосипеде, все же, не стоит лишний раз окунать их в воду, на пользу это не пойдет.
Велосипедные обода

Необходимость в выборе тех или иных ободов (или как их еще называют, ободьев) для своего велосипеда возникает не очень часто. Проблема выбора встает при покупке нового или не очень нового велосипеда, но чаще, в случае замены старых ободов или колес на новые, когда они не устраивают вас по каким-либо причинам или попросту сильно изношены (восьмерки, трещины, протиры тормозных дорожек). Тем не менее, к выбору ободов следует подходить серьезно, с учетом предполагаемого стиля эксплуатации велосипеда. Требования, предъявляемые к ободу, заключаются в том, что обод должен быть как можно легче, но при этом оставаться достаточно прочным. Конечно, прочность колеса определяется не только прочностью и жесткостью обода, но и качеством спиц, их количеством, силой и равномерностью натяжения. Но без хорошего обода собрать прочное колесо невозможно. А постоянная правка "восьмерок" - удовольствие ниже среднего.

Почему колеса должны быть прочными понятно, а почему же они должны быть очень легкими? При разгоне велосипеда, силы велосипедиста расходуются не только на увеличение линейной скорости велосипеда в целом и колес в частности, но и на увеличение скорости вращения (раскрутку) колес. И чем дальше от центра вращения находится масса и чем она больше, тем большую работу приходится затрачивать на раскрутку. Особенно заметно это проявляется в тех видах спорта, где скорости движения постоянно изменяются на большие значения. Например, в соревнованиях по кросс-кантри и подобных дисциплинах вес обода и шины влияет значительно сильнее, чем в равнинных шоссейных гонках. Активное передвижение по городу тоже имеет достаточно "рваный" ритм, а учитывая качество многих улиц в российских городах, становится понятным и требование к высокой прочности колес.
Материалы

На данный момент подавляющее количество ободов изготавливается из алюминиевых сплавов. Такие обода значительно легче стальных, встречающихся иногда на самых дешевых горных велосипедах, а также большинстве городских. При этом прочность дешевых стальных ободов крайне низка, а ободные тормоза работают с ними значительно хуже, чем с алюминиевыми. Углепластиковых ободов в чистом виде я не встречал, из этого материала изготавливаются лишь моноблочные колеса (например, Spinergy), в которых обод, корпус втулки и 4-5 широкие плоские спицы представляют собой единую цельную деталь.

Продолжение в следующей статье