Втулка - весьма серьезный узел, без которого велосипед невозможен, как класс. Если колесо - это рычаг, то втулка - это та самая опора, или шарнир, вокруг которой вращается весь велосипедный мир.
Втулки прошли длинный путь развития: от втулок на подшипниках скольжения до втулок с высокоточными промышленными подшипниками.
И, естественно, существует устойчивые мифы, связанные с втулками.
МИФ № 1. От втулок зависят потери энергии
Очень распространенное заблуждение. Вращение втулок практически не влияет на потери энергии (мощности) во время движения велосипеда. Неоднократно ставились различные эксперименты и проводились оценки, но результат был один: втулка с шарикоподшипниками - настолько совершенный узел, что потерями энергии можно практически пренебречь. В качестве примера приведем данные из книги Успенского «Теория велосипеда» (см. рис.). Потери во втулках заднего и переднего колес дорожного велосипеда на скорости 25 км/ч в сумме равны 0,47%! При этом потери энергии в кареточном узле с цепью - 4,5%, в переднем колесе - 7,4%, а в заднем - 18% от общих потерь. Потери в каретке с цепью и во втулках отличается в 10 раз, как минимум.
Рис. Суммарные потери мощности велосипеда («Теория велосипеда» И.А.Успенский)
Вывод простой: от втулок ничего не зависит.
МИФ № 2. Новые втулки крутятся легче, чем бывшие в работе
Не менее широко распространенное заблуждение. Есть такая наука трибология, которая объясняет, что такое износ, и как с ним бороться. И есть не менее известная «кривая износа» (см. рис.), которая показывает, что в начале работы правильно собранная втулка имеет минимальные зазоры и сравнительно тугое вращение.
Рис. Кривая износа
Затем начинается период приработки, длящийся иногда десятки часов, после чего узел (втулка) готов к нормальной работе и крутится уже легче, чем вначале. Это легко проверяется по вращению колеса: до приработки колесо после толчка сделает меньше оборотов и быстрее остановится, чем колесо, втулка которого находится в области постоянного износа (области 2 на рисунке). Дольше и легче всего крутится колесо с сильно «езженной» втулкой. Если дальше изучать кривую износа, заметим, что около точки 3 начинается область катастрофического износа узла с последующими гигантскими люфтами, хлябанием и выходом втулки из строя.
Дорогие втулки самых верхних групп, например, XTR, имеют, как правило, качественную сталь подшипников, тщательную закалку и обработку поверхностей и жесткие допуски и посадки. Но все равно, период приработки, пусть и чуть более короткий, остается. Вращение дорогих втулок несколько плавнее, чем дешевых, но кривая износа остается в силе. Разница же в легкости качения, по сравнению со втулками нижних групп, если и есть, то совершенно ничтожна, отличается на сотые и тысячные доли процента, и по мере износа быстро сходит на нет.
МИФ № 3. Конусные или промышленные
Главный узел втулки - подшипник. Существуют и конкурируют два типа подшипников: конусные (насыпные) и промышленные (радиальные, радиально-упорные, игольчатые). Много дискуссий было устроено, много копий сломано, много чая, кофе, пива, кваса, пепси... (ненужное подчеркнуть) выпито разгоряченными участниками, но воз и ныне там. Каждый остается при своем, как тупоконечники с остроконечниками из книги Свифта. В общем-то, существенной разницы между этими типами узлов по весу, габаритам, ресурсу, легкости вращения (само собой!) и т.д. - нет. Есть некоторые особенности каждой конструкции, не более. Нагрузка в конусных подшипниках направлена более удобно, и конструкторам втулок под промышленные подшипники приходиться изощряться, дабы получить простой и технологичный узел. Нередко им это удается.
Втулки с конусными подшипниками встречаются гораздо чаще, пример - все втулки фирмы Shimano. Их особенности: с одной стороны, ремонтопригодность и регулировка по мере износа, а с другой стороны - их сложнее собирать и точно настраивать.
Втулки с промышленными подшипниками от CRISS KING, CANE CREEK, DT Swiss и т.д в последнее время постепенно догоняют по массовости конусные. Из их особенностей отметим простоту сборки/разборки, они не нуждаются в регулировке, торцевое и радиальное биение стандартных промышленных подшипников меньше; недавно появились и регулируемые промоподшипники, но регулировать зазоры радиальных подшипников по мере износа затруднительно, к тому же они плохо переносят осевые нагрузки. Такие подшипники легко заменить, но в отечественных условиях их бывает сложно найти.
Резьбовая трещотка или шлицевой барабан
Традиционные задние втулки имеют справа стандартную резьбу, на которую навинчена трещотка Freewheels с блоком звездочек. Храповой механизм (свободного хода) с собачками расположен внутри трещотки. Важным достоинством конструкции является полная стандартизация и взаимозаменяемость трещоток и втулок. Но недостатков у нее было гораздо больше:
- избыточный вес по сравнению с кассетными втулками;
- недостаточная прочность и жесткость узла (из-за габаритов трещотки расстояние между подшипниками было уменьшено, и оси колес часто гнулись и ломались);
- трещотка изнашивалась значительно дольше, чем звездочки, а заменять их было не всегда просто;
- возникали лишние потери энергии при вращении подшипников большого диаметра в трещотке;
- существовала неприятная возможность сорвать резьбу, особенно если корпус втулки сделан из алюминиевого сплава.
Много лет назад втулки нового стандарта Freehub Shimano в значительной степени заменили традиционные резьбовые. Их особенности и преимущества по сравнению с трещотками:
- меньшии вес;
- шлицевое крепление блока звездочек (кассеты);
- храповой механизм уменьшен и спрятан внутрь шлицевого барабана (ореха);
- уменьшились потери на вращение в подшипниках храпового механизма;
- расстояние между подшипниками возросло, а значит, втулка стала прочнее и жестче, нагрузки на подшипники уравнялись;
- сорвать кассету со шлицов практически нереально;
- заменять кассету,тасовать звезды стало проще и дешевле.
Рис. Втулка резьбовая под трещотку
1 - контргайка, 2 - стопорная шайба, 3 - левый регулировочный конус, 4- ось, 5 - левый пыльник, б - шарики левого насыпного подшипника, 7 - левая чашка подшипника, 8 - корпус втулки, 9 - правая чашка подшипника, 10 - шарики правого насыпного подшипника, 11 - правый конус, 12 - пыльник, 13 - стопорная шайба, 14 - внутренняя гайка, 15 - проставочная шайба, 16 - контргайка
Втулки раньше делали из стали, а сейчас основной материал их изготовления - алюминиевые сплавы. Изредка, как экзотику, используют титан. В любом случае стальными остаются сами подшипники (конусные или промышленные) и механизм свободного хода. Сталь всем хороша, но имеет большой удельный вес. Возможно, в будущем и стали найдут достойную замену.
Шлицевые барабаны обычно делают из стали. Но для гонок и ради уменьшения веса бывают барабаны из алюминия или титана (Shimano XTR). Дабы жизнь наша не казалось медом, в пику Shimano фирма COMP AGNOLO создала свой стандарт шлицевого барабана (ореха). В результате кассеты и барабаны Shimano и COMP AGNOLO не взаимозаменяемы.
Движущая часть задней втулки - храповой механизм (механизм свободного хода). Устройство этого механизма у трещоток и кассетных втулок, в принципе, одинаково, отличаются только размеры. Две, три или четыре (у втулок American Classic - шесть) подпружиненные собачки цепляются за зубцы храповика и раскручивают заднее колесо. Во время холостого (свободного) хода цепь не движется, собачки прижаты, а храповик свободно вращается. Такова начинка массовых задних втулок. Работают они достаточно надежно, но их слабое место - собачки и пружинки, которые сильно нагружены и, бывает выходят из строя.
Производятся и более продвинутые задние втулки, не имеющие таких недостатков, в них просто нечему ломаться. Это, например, CRISS KING, DT SWISS и некоторые другие, они имеют на оси два стальных зубчатых кольца и слшмающую их пружину. На холостом ходу кольца свободно крутятся рядом. А при нажатии на педали благодаря пружине сближаются, сцепляются и передают усилия на колесо.
Кроме того, существуют втулки с роллерным механизмом свободного хода. Можно сказать, что роллерная втулка - это роллерный тормоз наоборот. Эти втулки, несмотря на свои достоинства - большой ресурс, отсутствие собачек и зубчатых венцов, не заменили все остальные и занимают относительно скромную нишу на рынке.
Диаметры фланцев - отверстий во втулке, куда крепятся спицы, весьма важны для «крутильной» и боковой жесткости колеса. Большие фланцы дают больше жесткость и прочность колеса. Но при увеличении размера фланцев возрастают вес и вредный момент инерции колеса. Новые бесфланцевые втулки, с прорезями, а не круглыми отверстиями под спицы в теле втулки, «не пошли», несмотря на то, что замена спиц с ними заметно упростилась.
Втулки могут иметь устройства для торможения: дисковые, роллерные, барабанные или быть оснащены внутренним ножным тормозом типа «Торпедо» (у Shimano таким является ножной тормоз NEXUS). У втулок под дисковые тормоза слева имеется узел для установки ротора. Есть два стандарта таких узлов: более распространенный 6-болтовый (ротор крепится болтами к левому фланцу втулки) и разработанный фирмой Shimano шлицевой Center Lock. У последнего на цилиндр со шлицами устанавливается ротор и зажимается контргайкой. Тормоза роллерные и типа «Торпедо» чаще всего применяются на городских (ситибайках) и комфортных велосипедах. Барабанные тормоза - раритет, их почти 100 лет назад разработала и до сих пор использует для своих велосипедов фирма Sturmey-Archer.
Втулки обычно имеют защиту от осадков, пыли, песка и грязи. Это могут быть простые резиновые пыльники или более сложные уплотнения (контактные, лабиринтные). С одной стороны это благо - ресурс, срок службы значительно возрастает, а с другой стороны несколько возрастают потери. Увеличенный ресурс перевешивает. К сожалению, никакие, даже весьма изощренные конструкции пыльников и уплотнений велосипедной втулки не защищают ее полностью. Ежели пришлось окунуть велосипед в воду или пересечь на ходу глубокий (выше ступицы) брод, особенно если вода соленая, то выход один - переборка и смазка втулок, во избежание!
Крепление колеса (осевые стандарты)
Втулки выполняют еще одну важную задачу, помогают крепить колеса к дропаутам вилок и задних перьев рамы. Основой для этого является силовой элемент втулки - ось. Оси втулок бывают стальными, алюминиевыми и, изредка, из титана. Стандартов осей много: 17, 15, 12, 10,9 мм. Для экстремальных дисциплин достаточно давно стандартом стали передние втулки с осями 20 мм.
Ось втулки вставляется в вырез дропаута, и на дешевых или детских велосипедах зажимается с помощью гаек. При этом такие оси бывают обычно сплошными. Большинство велосипедов сейчас имеют втулки с полыми осями и комплектуются эксцентриками типа Quick Release. Тяга эксцентрика вставляется внутрь оси втулки, а с обратной стороны тяги навинчивается специальная гайка. После чего поворотом рычага втулка с колесом прочно прижимается к дропаутам.
При развитии байков для экстремальных дисциплин выяснилось, что обычным втулкам не хватает прочности и жесткости. И появились втулки со стальными осями диаметром 20 мм (QR20). При этом требовалась намертво зажимать стягивающую гайку эксцентрика с помощью ключей. Прочности им было не занимать. Но не радовал и вес и необходимость носить с собой инструмент для установки и снятия колеса. И в 2005 году модельный ряд вилок Rock Shox был создан для использования с новым типом эксцентрика «MAXLE» фирмы Sram. Идея новинки состоит в отсутствии стягивающей гайки на противоположном конце эксцентрика. Резьба, которая держит ось, нарезана внутри одного из дропаутов вилки, и эксцентрик также имеет соответствующую резьбу.
Сначала ось эксцентрика вдевается в один из дропаутов, а затем ввинчивается в дропаут с внутренней резьбой, и при повороте рычага в закрытое положение, рассеченная на четыре лепестка трубка-корпус раскрывается и крепко блокируется внутри дропаутов.
Втулка с такой экстремальной 20 мм осью (Thru Axle) может быть использована только с дисковыми тормозами. Эксцентрик аналогичной системы разраоотан и для заднего колеса. В 2008 Г. появился новый, облегченный почти на 40% и предназначенный для кросс-кантри и марафонов вариант «Maxle Lite». Вес снижен за счет более тонкой стенки алюминиевой трубки-корпуса, облегчения всей конструкции эксцентрика с заменой некоторых деталей на алюминиевый сплав. Первая ХС вилка RockShox линейки Reba с креплением «Maxle Lite» выйдет уже в 2009 году.
Почти одновременно с «Maxle Lite» появился очередной стандарт крепления переднего колеса E-thru, сконструированный совместно фирмами Shimano и Fox. При диаметре оси в 15 мм им удалось сделать более легкий и весьма прочный аналог известным 20 мм осям. Длина втулки OLD - 100 мм, и предназначена она для All-Mountain, кросскантри и марафонских гонок. Пока применяется только в группах XTR и DEORE XT, но, вероятно, список скоро будет расширен. Новый стандарт под названием 100x15, или, как написано в мануале Fox, 15QR, будет открыт для производителей втулок, вилок и колес.
Рис. Дисковая втулка FRM с промышленными подшипниками Rear Hub for МТВ FL-M TEAM DISC - Modified
1 - ось (135 мм), 2 - колпачок оси, 3 - регулировочная гайка, 4-пыльник, 5-шлицевой барабан храпового механизма в сборе, 6 - контргайка, 7 - шайба, 8 - левый подшипник втулки, 9 - фланец тормозного диска на б болтов, 10 - контргайка фланца, 5а - правый подшипник втулки, 5Ь - шайба, 5с, 5i -подшипники храпового механизма, 5d - шлицевой барабан, 5е - пыльник храпового механизма, 5f - пружинное кольцо, удерживающее собачки, 5h - две собачки, 5д - болт-фиксатор храпового механизма
Существует еще один стандарт крепления заднего колеса, достаточно давно представленный группой SAINT фирмы Shimano. Задняя втулка имеет вставную ось с головкой под шестигранный ключ (слева), а справа стягивается фиксирующей (зажимной) гайкой, которая встроена в задний переключатель на место монтажного болта. То есть переключатель «висит» на оси задней втулки, хотя обычно его устанавливают ниже - на «петухе». Более высокая подвеска переключателя дает много плюсов с точки зрения надежности, прочности и уменьшения вероятности повреждений во время гонок. Втулки имеют два типоразмера: классический размер (OLD) 135 мм и быстро развивающийся - 150 мм с 12 мм осью.
Динамо-втулки
И последнее. Получая 3 Вт электроэнергии, мы тратим на это собственные силы и энергию. Как оценить, много ли это? Профи высокого уровня в часовой гонке развивает мощность порядка 450-480 Вт. Так что дополнительные затраты составят всего порядка 0,6%. При обычных поездках по дорогам с твердым покрытием длительная мощность велосипедиста составляет 100-200 Вт. И потери, соответственно, составят от 3% до 1,5%, что совсем немного.
Втулки с амортизацией
Есть и такие. Фирма Pantour suspension Hub решила удивить мир, предложив передние и задние втулки с внутренним амортизирующим элементом. Самую малость покрутив шарики в голове, легко сообразить, что пресловутый элемент не может быть стальной или даже титановой пружиной. На таких малых ходах, как 1/2 -1 дюйма, подобрать жесткость пружины не просто. Или она будет слишком «дубовой», или, что вероятнее, начнет пробивать при больших скоростях и на плохих дорогах. Эластомерный «ластик» к недостаткам пружины прибавит свою сильную зависимость от температуры, на холоде он просто затвердеет.
Кроме того, «нежные» эластомеры через пару-другую часов сильной нагрузки бывают подвержены «усушке и утруске», и требуется несколько часов для их «релаксации» - 3 восстановления размеров и упругих свойств. Остается только пневматика, что и было осуществлено. Цилиндрическая резиновая камера вставляется внутрь втулки и накачивается воздухом через клапан Шредера. Передняя втулка весит от 160 до 260 гр, задняя - около 490 гр. Идея, конечно, интересная, но вряд ли перспективная. Такие втулки с малыми ходами не много пользы дадут на плохой, «убитой» грунтовке. Они приспособлены для города, асфальта, парков и прочей цивилизации. Но тогда их легко можно заменить шинами-баллонами больших габаритов, и получить аналогичную амортизацию за смешные деньги без лишних проблем.
Рис. Втулка с внутренней амортизацией
1 - направляющая скоба, 3 - фланец втулки,4 - упругий элемент, 5 - конус, 6 - внутренний барабан, 7 - перо вилки, v - ход амортизации, до 24 мм, h - горизонтальное смещение оси втулки, менее 5 мм. В - направление движения.
О планетарных втулках читайте в главе «Коробки передач, вариаторы, планетарные втулки».
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 планетарным переключением скоростей - 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 Hügi.
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 меньшее 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.
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 гр. - 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).
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.
Андрей Григорьев
Втулки являются одними из самых важных элементов велосипеда, будь это дорогой спортивный велосипед или простенький городской, ведь от их качества весьма существенно зависит накатистость, а значит и коэффициент полезного действия (КПД) велосипеда, высокое значение которого очень важно, ведь велосипедист при езде тратит не что-нибудь, а свои собственные силы. Недаром, подшипники качения впервые появились именно на велосипедах, а уже позднее распространились на множество других машин и механизмов.
НАЗНАЧЕНИЕ:
Современные втулки различаются по многим параметрам: назначению, материалам из которых сделаны, "начинке". Втулки, предназначенные для горных, гибридных и туристических, шоссейных или городских велосипедов различаются по таким показателям, как вес, прочность, качество защиты от внешних воздействий. Втулки передних и задних колес также существенно различаются. Во-первых, нагрузки на переднее колесо много меньше, чем на заднее, а значит, детали можно делать миниатюрнее и легче.
Во-вторых, на заднюю втулку возложен ряд дополнительных функций, таких как передача крутящего момента от педалей к колесу и многих других: задние втулки велосипедов почти всегда включают в себя механизмы свободного хода, нередко тормозные механизмы и, иногда, механизмы внутреннего переключения передач. Втулки с внутренним переключением передач (internal gear hubs), так называемые планетарные втулки, имеют столько отличий от традиционных, что будут рассмотрены позже в отдельной статье.
ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ
Общий вид большинства втулок примерно одинаков. Самой простой конструкцией обладают втулки переднего колеса обычного велосипеда. Это цилиндрический корпус, по торцам которого располагаются фланцы с отверстиями для крепления спиц. Внутри корпуса находятся ось и подшипниковые узлы, закрытые теми или иными по конструкции пыльниками. Устройство задней втулки заметно сложнее. Общий вид представлен ниже. Обозначения на схеме: 1 - эксцентрик, 2 - сборка деталей на оси втулки, 3, 15 - контргайки, 4, 5, 7, 13, 14 - шайбы, 8, 12 - уплотнительные кольца, 9, 11 - конуса подшипников, 10 - ось, 16 - пыльник, 17 - полый болт крепления барабана втулки к корпусу, 18 - набор шариков, 19 - барабан ("орех"), 20 - шайба.
Корпуса
втулок могут быть точенными, литыми или штампованными, изготовленными из стали
или алюминиевых сплавов, хотя, стальные уже можно отнести к устаревшим. Точеные
и штампованные втулки обладают лучшими весовыми и прочностными характеристиками,
чем литые. Визуально точенные втулки можно отличить по следам резца на внешней
поверхности (спиральный след, похожий на очень мелкую резьбу). Втулки, предназначенные
для колес с радиальным спицевым набором, имеют упрочненные фланцы, способные
выдерживать чисто радиальные нагрузки, обычные втулки для этого не применимы.
Оси втулок могут быть стальными, алюминиевыми или титановыми. В последнее время
среди втулок высокого уровня появилась отчетливая тенденция к использованию
полых осей большого диаметра, имеющих меньший вес и большую жесткость.
К настоящему моменту наибольшее распространение получили втулки с радиально-упорными конусными подшипниками качения. Такие подшипники состоят из внешней и внутренней обоймы, набора шариков и, иногда, сепаратора. В качестве внутренней обоймы выступает конус, навинчиваемый на ось втулки, в качестве внешней - корпус втулки. Главные достоинства таких подшипников - ремонтопригодность и возможность регулировки по мере износа. Достаточно серьезное неудобство - сложность сборки (много деталей) и необходимость регулировки.
Другой тип подшипников, встречавшийся ранее только в отдельных моделях втулок для шоссейных велосипедов, это радиальные промышленные (неразборные) подшипники. Сейчас они все шире распространяются не только среди шоссейных, но и среди горных велосипедов. К их достоинствам можно отнести лучший КПД, простоту установки, отсутствие необходимости регулировки. С учетом легкой замены подшипника, ресурс втулки увеличивается многократно. Интересная особенность некоторых втулок высокого класса состоит в том, что они разбираются при помощи лишь одного шестигранного ключа. Но радиальные подшипники плохо переносят осевые нагрузки, иногда возникающие в велосипедных колесах.
|
О ЗАМЕНЕ СПИЦ
Mavic использует втулки с сегментированными фланцами под специальные прямые спицы. Заменить спицу в колесе, собранном на таких втулках, очень просто. Но сейчас колеса на таких втулках производит, насколько я знаю, только сам Mavic и их стоимость очень высока. |
КРЕПЛЕНИЕ ОСИ ВТУЛКИ НА РАМУ ВЕЛОСИПЕДА
Колесо крепится на велосипеде путем заведения концов оси втулки в пазы на перьях рамы и их последующей затяжки, которая может осуществляться либо гайками, накрученными на концы оси, либо при помощи эксцентрикового механизма или, как его еще называют, механизма quick release. Удобство использования эксцентриковой стяжки заключается в возможности быстрого снятия и установки колеса без использования инструментов, которая при необходимости иногда оставлять где-либо велосипед, в условиях нашей страны иногда превращается в недостаток. Второе преимущество - неизменность регулировки подшипников при затяжке эксцентрика после установки колеса на велосипед. Все современные втулки, кроме самых дешевых, снабжаются эксцентриковым механизмом.
ПРОИЗВОДИТЕЛИ
Наибольшее
распространение на данный момент получили втулки Shimano . Особенно это касается задних
втулок, имеющих заметно более сложную конструкцию, чем передние: многие велосипеды
комплектуются задними втулками Shimano и дешевыми передними втулками других
производителей. Shimano выпускает втулки только на конусных подшипниках. Среди
втулок задних колес для горных велосипедов лишь втулка группы Tourney имеет
крайне устаревшую конструкцию с резьбовой трещеткой, остальные - более прогрессивную
типа FreeHub. Втулки групп Tourney и Altus/Acera имеют самую простую грязезащиту,
Alivio - более развитую, Deore - двойную, Deore LX и Deore XT - двойную защиту
и улучшенную обработку беговых дорожек подшипников, XTR - наилучшую обработку,
грязезащиту и шарики из нержавеющей стали. На мой взгляд - втулки Deore LX -
лучшие втулки Shimano по соотношению цена/качество: Deore сильно уступает по
своим характеристикам, а Deore XT значительно дороже.
Другой известный производитель оборудования для горных велосипедов, выпускавший втулки на конусных и промышленных радиальных подшипниках - SRAM с 2002 перестал их выпускать. Точнее, он продолжает выпускать только втулки с внутренним переключением передач.
Большинство недорогих горных велосипедов комплектуется втулками Formula (с Тайваня), обладающими средненькими характеристиками. В отличие от них, другая Formula (из Италии) выпускает втулки, предназначенные для установки дисковых тормозов, на промышленных подшипниках. Правда, отзывы об их продукции очень неоднозначны - от восторженных до откровенно негативных.
Дорогие и качественные втулки выпускают такие компании, как DT Swiss , Hope, Hayes, American Classic и некоторые другие. Встречаются и неплохие втулки от дочерних компаний производителей велосипедов: Coda, Scott Components и др.
ОБСЛУЖИВАНИЕ
Сразу оговорюсь, что здесь речь идет только о наиболее распространенных типах втулок. Их обслуживание сводится к обслуживанию несущих подшипников: их чистке и замене смазки, а также регулировке, так как трещеточные механизмы ("орехи") втулок условно-неразборные, механизмы втулок типа "Торпедо" необслуживаемые, а другие типы механизмов встречаются весьма редко и должны иметь какие-то конкретные указания по обслуживанию в паспорте велосипеда. При умеренной эксплуатации переборку втулок для замены смазки следует производить раз в сезон или раз в 5000 км., при агрессивном использовании, обслуживание необходимо проводить чаще. В случаях появления люфта в подшипниках или посторонних звуков при вращении колеса переборку или регулировку необходимо проводить по возможности быстрее. Если во втулки попала вода, также желательно перебрать их. Втулки шоссейных и городских велосипедов могут перебираться реже в силу более щадящего режима эксплуатации. Втулки на промышленных подшипниках также должны обслуживаться.
Надо сказать, что для разборки втулки на радиально-упорных подшипниках требуются конусные ключи и съемник кассеты, в случае задней втулки, поэтому обычно проще сдать велосипед на переборку в мастерскую. При замене смазки необходимо использовать пластичную смазку типа Литола, ШРУС или другой качественной пластичной смазки. В случае использования конусных подшипников стоит осмотреть поверхность шариков и беговых дорожек на предмет наличия трещинок и сколов и, в случае необходимости, заменить шарики и конуса. Перед закладкой свежей смазки, необходимо как следует вычистить втулку от остатков отработанной. Не стоит разжижать консистентную смазку жидкими маслами, иначе смазка будет легко вымываться и быстро срабатываться.
Кроме обслуживания подшипников, пользуясь случаем желательно осмотреть втулки на предмет появления трещин в корпусах и, главное, на фланцах в зоне расположения спицевых отверстий.
ИТОГИ
Работа втулки очень сильно зависит от типа подшипников, качества их обработки, а также качества уплотнений. Мягкость и легкость вращения подшипников определяется точностью изготовления, типом полировки беговых дорожек, и их поверхностным упрочнением. Чем выше поверхностная прочность беговых дорожек, тем меньше сопротивление вращению втулки, особенно под нагрузкой, но при этом может снижаться долговечность из-за склонности к выкрашиванию материала.
Чрезмерно плотный сальник будет существенно тормозить вращение втулки, а свободный будет плохо выполнять свои функции. Все современные втулки кроме самого низкого уровня имеют двойное уплотнение. В дорогих втулках, например DT Swiss, применяется лабиринтное уплотнение, которое более эффективно защищает внутреннюю полость втулки. В то же самое время, любая подобная защита помогает защитить подшипники лишь от летящей грязи и воды, поэтому не стоит лишний раз окунать втулки в воду.
Какая самая важная деталь велосипеда? Конечно же, это колесо. Не имеет значения, о каком типе велосипеда мы говорим, в какой ценовой категории он находится - никакой из них без колес представить просто невозможно. А что отвечает непосредственно за вращение колес? Совершенно верно, это именно втулки . Чем качественнее они будут - тем лучше у велосипеда будет "накатистость", что в свою очередь и влияет на его КПД. Также втулки ответственны за правильное и равномерное распределение радиальных и круговых нагрузок, равномерное вращение колеса еще порой – остановку велосипеда или переключение скоростей. Так как этот элемент очевидно важен - поговорим о нем детальнее.
Как устроены велосипедные втулки:
Самыми главными в жизни веловтулки являются подшипники качения – это такие детали шариковые, используемые для того, чтобы на корпус детали передать крутящий момент от оси и, как следствие, вращать колеса. На сегодняшний день существуют три самых распространенных вида подшипника качения, применяемых в велоиндустрии: шариковая насыпь, промышленные или закрытые, а также сепараторные.
Устройство передней втулки выглядит следующим образом:
1 - контргайка;
2, 8 - конуса;
3, 7 - фланцы;
4 - набор шариков подшипника;
5 - корпус;
9 - шайба;
10 - гайка или эксцентрик;
Стоит отметить, что в "велоконях" всех типов и разновидностей втулки подобны по своему строению. Естественно, различия могут заключаться в используемом материале при их производстве, степени защиты, весе, запасе прочности, ходовом ресурсе и долговечности.
Если сравнивать передние втулки и задние, то по конструкции они проще, потому как попадает на них, как и на весь перед велосипеда, меньше динамической нагрузки. Еще сложность заднего механизма сводится к тому, что там есть возможность свободного хода, это не касается fix-байков. Данным образом подтверждается факт того, что в ремонте и периодическом обслуживании втулки передние менее прихотливы.
Теперь давайте подробнее остановимся на разных видах втулок и их особом устройстве. Если говорить о типе производства, то они могут быть штампованными, литыми либо точечными. Штампованными и точечными укомплектовано большинство современных велосипедов. Точечные выделяются следом в виде спирали на поверхности с внешней стороны. Что касается литых, то их ставят на модели для новичков, на подростковые и модели для детей, потому что они менее прочные и больше весят.
Для производства корпусов втулок используются следующие материалы: титан и алюминий - для точечных и литых, сталь - для штампованных. Кроме этого, бывают втулки, корпуса у которых сделаны из карбона - так велосипед становится значительно легче, ведь вес карбоновой втулки (которая при этом не уступает по прочности другим) равен 49 граммам, а алюминиевые при этом весят 245 грамм.
Оси втулок производятся в основном из алюминия и стали, иногда еще из титана. Диаметр у них возможен различный.
Выделим самые часто встречающиеся размеры осей:
Таблица стандартов осей для передних втулок
Таблица стандартов осей для втулок задних
Диаметр оси любой втулки определяет такие характеристики соединения, как жесткость и прочность: чем он больше - тем большие параметры предусмотрены могут быть. Это влияет в то же время и на совокупный вес. Кроме этого, для снятия колеса с такой осью необходимы большие затраты по времени и усилия.
Зачастую задние втулки являются ассиметричными, чтобы на них можно быть ставить кассеты. По этой причине правый фланец располагается к середине ближе и его спицы короче с правой стороны на несколько миллиметров. Этот факт необходимо учитывать при спицовке колеса.
Теперь остановимся на подшипниках - важной детали втулок. Сейчас чаще можно встретить втулки, имеющие насыпные подшипники, а с сепараторными - реже. Их распространение объясняется высоким ходовым ресурсом и простотой производства, а также по мере износа их легко регулировать и перебирать. Такой известный производитель в велоиндустрии, как Shimano, использует исключительно те веловтулки, которые имеют насыпные подшипники.
Втулки, имеющие радиальные промышленные подшипники, являются менее распространенными. Если сравнить их со стандартными шарикоподшипниковыми системами, то они не нуждаются в разборке и при установке очень просты. Такие подшипники способны сильно увеличить ходовой ресурс детали, имеют лучшие показатели пыле- и влагозащиты за счет более высокого КПД и меньшего сопротивления качению. Однако это сильно влияет на вес запчасти, так как вес закрытых систем больше, как и корпус втулки для них. Встречается такой тип в тех велосипедах в большей степени, которые используются в экстремальных видах спорта.
Разновидности задних втулок и их отличия
Как уже говорили выше - на задних колесах более сложные осевые, нежели на передних. Помимо этого, у втулок имеются особые вставки под трещотку, кассету и тормозные диски. На тех моделях велосипедов, где имеется планетарное переключение передач, втулки сзади представляют собой шестеренчатые системы, которые по сложности вполне можно сравнить с автомобильной коробкой передач. На сегодняшних ситибайках и СССРовских великах (классика) у втулок сзади еще есть тормозные механизмы.
Задняя втулка выглядит следующим образом:
1 –эксцентрик;
2 - сборка деталей на оси втулки;
3, 15 –контргайки;
4, 5, 7, 13, 14 –шайбы;
8, 12 - уплотнительные кольца;
9, 11 - конуса подшипников;
10 –ось;
16 –пыльник;
17 - полый болт крепления барабана втулки к корпусу;
18 - набор шариков подшипника;
19 - барабан ("орех");
20 –шайба;
Виды задних веловтулок по строению:
классический вариант, имеющий крепление под трещотку или кассету. На многих моделях еще есть крепление для тормозного диска, т.е. ротора;
червячная;
планетарная;
с фиксированной передачей, свободный ход отсутствует;
Планетарная втулка представляет собой деталь, способную вызывать у велолюбителей массу интереса. Ее корпус вмещает в себя всю трансмиссию многоступенчатую, поэтому частая регулировка и настройка ей не нужна, у нее отличный ходовой ресурс и 100%-я защита от плохих условий погоды. Очень важный момент: когда есть планетарная втулка - передачи могут быть переключены даже стоя на месте, но на ряду с этими достоинствами стоит отметить больший размер и вес этой детали.
Червячный тип втулок ставится на велосипедах с одной скоростью. Главное различие заключается в том, что торможение осуществляется при обратном ходе педалей. Частое обслуживание таким втулкам не требуется - они имеют герметичный корпус с обилием смазки, поэтому являются еще и достаточно долговечными.
Поклонники fixed велосипедов безумно любят втулки с отсутствующим свободным ходом , обеспечивающие кручение педалей непрерывно во время движения.
Двухзвездочные или flip-flop втулки являются такой системой, позволяющей колесу разворачиваться аж на 180 градусов. С обоих концов имеются крепления под звезды, где могут быть размещены 2 звезды с разным диаметром. Необходимый размер звездочки определяется с учетом предполагаемых возможных условий езды. Помимо этого, у таких втулок может быть одновременно как возможность фиксированного, так и свободного хода - "велоконь" может выполнять роль как односкоростного, так и имеющего фиксированную передачу.
Еще одна экзотическая разновидность - амортизационная втулка. Она достаточно много весит, ее конструкция сложна и использовать ее повсеместно просто нецелесообразно, так как выполнение непосредственно амортизационных функций у нее весьма посредственное. Осуществляется такая амортизация здесь следующим образом: втулка двигается по направляющей скобе на оси, в свободном пространстве у нее - упругий элемент, поглощающий вибрации, являясь одновременно пружиной и демпфером. Сильных амортизационных способностей нет, поэтому и малоизвестны такие втулки.
Есть различия втулок и по типу крепления задних звезд. Есть резьбовой и шлицевой тип. Первый из велопроизводства постепенно уходит, так как имеется много минусов у резьбового соединения втулки: во время установки легко сорвать резьбу, малая жесткость и прочность, неравномерный износ механизма и самих звезд, много потерь энергии в узле. Установка таких задних звезд осуществляется из-за дешевизны и простоты производства.
Что касается шлицевого соединения, то тут много достоинств: меньший вес, большая жесткость за счет большего расстояния между подшипниками, меньше потерь энергии - больше накатистости колес, хорошая надежность крепления, при правильном использовании сорвать со шлицов кассету почти невозможно, можно менять не всю кассету, а отдельные ее звезды при необходимости.
Как выбрать втулку:
Прежде всего нужно решить, где и насколько часто вы будете на велосипеде ездить. Важно обращать внимание на вес датели, ее устойчивость перед нагрузками и вибрациями, влаго- и пылезащищенность. К примеру, втулку из шоссейного велосипеда никак нельзя использовать при агрессивной езде по пересеченной местности.
В том случае, если заниматься серьезно каким-нибудь велоспортом вы не планируете, а хотите просто ездить по городу и несложным условиям, то тут можно опираться исключительно на ваши финансовые возможности. Потому как чем выше уровень втулки - тем она прочнее и лучше, естественно.
Еще необходимо знать, сколько на фланцах отверстий под спицы. Наиболее распространенными вариантами являются 36 и 32, однако в некоторых разновидностях велосипедов, например в шоссейных, все может быть иначе. А если во втулке будет неправильное число отверстий - совместить ее с ободом не выйдет.
Какой выбрать подшипник, промышленный или насыпной, решаете вы самостоятельно исходя из условий езды, об этом мы писали выше.
Обратить внимание нужно еще на способ крепления задних звезд и их тип, который может быть шлицевым или резьбовым. Шлицы кассет различных производителей могут быть разными по высоте и ширине, поэтому совмещать их порой бывает невозможно. Если случайно ваша втулка имеет более широкий барабан, чем необходимо, в свободное пространство можно поместить проставки, т.н. "спейсеры".
Помимо прочего, обратите внимание на тип крепления тормозного ротора. Самыми распространенными среди всех являются резьбовое «Centerlock» и с помощью шести болтов.
Если финансовые возможности позволяют и при определенных условиях езды очень хороши планетарные втулки. По удобству и длительности срока использования им равных нет, но они дороже, естественно.
Обслуживание втулки.
Исправная работа втулки нуждается с периодическим ее обслуживанием. Важно проводить такие манипуляции, как:
замена подшипников в обойме или шариков подшипников;
подтяжка конусных гаек периодическая;
на тормозной втулке нужно регулировать колодки;
смазка с внутренней стороны всех деталей, а через каждые 500 км - полная замена смазки.
Если не выполнять такие необходимые меры - может потребоваться ремонт либо даже замена втулки. Симптомами, подтверждающими необходимость замены или ремонта принято считать: шатание и громыхание втулки, колеса люфтит при движении, наличие посторонних звуков во время вращения, хруста изношенных подшипников, трение в подшипниках и плохой накат.
Расшатанную, гремящую или люфтующую втулку можно подправить подтягиванием с помощью специальных ключей. Но тут важно не перетянуть, иначе колесо начнет плохо вращаться, что приведет к порче подшипников.
Плохой накат и посторонние звуки можно исправить хорошей смазкой или же заменой подшипников.
Еще хочется посоветовать не заниматься самостоятельным ремонтом без наличия необходимых знаний, опыта и инструментов. Профессиональные работники велосервисов могут сделать все качественно и быстро, выявив точную причину.
Будем рады ответить на оставшиеся вопросы и помочь с выбором!
Почему именно так? Все просто, как можно разбирать, обслуживать и ремонтировать какой-то узел велосипеда, не зная его конструкции, свойств и механизма действия?! Нет, конечно, есть такие, кто ремонтирует все наугад, правда, по нормальному, починить получается только половину, ну да ладно 🙂 Дабы быть в курсе всех новых статей и обзоров советуем подписаться на рассылку, в которой Вы будете оповещены о новых статьях.
Кто читает нашу статью не первый раз, уже хорошо ознакомлен с принципом изложения информации, а кто читаем впервые, напомним, все делаем по порядку.
Из этой статьи вы узнаете:
1. Мифы о втулке.
2. Какую втулку купить.
3. Минусы резьбовых соединений втулки.
4. Плюсы втулки со шлицевым соединением.
5. Грязевая защита втулки.
6. Экс-центрик Maxle.
7. Правила выбора втулки.
Как то историю втулок мы рассматривали в статье о , поэтому повторятся не будем.
Втулка с колесом – это рычаг и точка опоры. Все мы знаем, что чем больше колесо, то есть сам рычаг, тем лучше накат, а чем лучше скольжение и качение во втулке – тем легче крутится колесо, получается, тот же накат. Существует миф, что во втулках теряется часть энергии, или, так называемой, мощности от педалирования. Хотим заметить, что научно доказано противоположное. В книге Успенского «Теория велосипеда» указаны числа, которые доказывают, что потери во втулках настолько малы, что ими можно пренебречь. Оказывается, что потеря в кареточном узле с цепью составляет 4,5%, переднее колесо тратит 7,4% потерь, а заднее колесо – 18% обще энергии. А теперь, внимание. Потери во втулках колес составляют всего 0,47% энергии!!! Так что, если хотите улучшить накат – поменяйте резину и цепной привод. Почему такой малый процент потери энергии объясняет сама конструкция втулки: шарики крутятся вокруг своей оси, а также вокруг оси колеса, плюс, все это находится в смазке. Поэтому не стоит экономить на смазке во время обслуживания втулок, вложите ее туда столько, как будто она не ваша 🙂 В скором времени мы сделаем обзор разных смазок, перелопатим множество форумов и напишем статью о лучших смазках подшипников для разных компонентов велосипеда и разных условиях езды.
Многие люди нам пишут, что купили новые втулки, и довольны хорошим накатом. Когда спрашиваешь о том, сколько велосипеду лет – отвечают «Около 5 лет». Становиться откровенно смешно, ведь это пустая трата денег. Есть всего немногое количество людей, которые в сезон наезжают свыше 5 тысяч километров и вынуждены через 5-6 лет работы велосипеда заменять втулки, и то, такое бывает не очень часто. Да и втулки менять целиком не всегда обязательно. У многих качественных производителей вело-компонентов, и вело-втулок, посадочное гнездо под подшипник легко заменяется на новое. Стоимость таких гнезд не велика, качество, конечно, на порядок ниже заводского, но это уже намного лучше, чем попросту выбрасывать целую втулку. Например, у меня и у Саши велосипеды 96-ого и 2005-ого года выпуска, соответственно, и они ездят еще на родных втулках. Я б сказал, не просто ездят, а летают, потому что накат – сумасшедший. Да что все о нас, да о , читаем дальше о втулках!
Новая втулка всегда будет крутиться на порядок хуже, чем та, что уже была в работе. Захотите узнать больше информации – изучайте трибологию, науку об износе. А простыми словами мы скажем, что новая втулка должна немного приработаться, износится, и тогда накат будет лучше. Не верите? Поставите новую втулку, сделайте толчок, посчитайте количество оборотов. Проедите 100-150 км, повторите эксперимент. Гарантируем, что количество оборотов колеса при одинаковой силе толчка будет больше, чем в первый раз. И еще, если не хотите проблем с втулками, не поскупитесь, и купите втулку высокого уровня, это рациональное капиталовложение.
Когда пришло время выбора втулки, задается вопрос «Какую втулку купить?». И понеслась…. Половина говорит, что только на пром-подшипниках, а половина говорит, что только конусные, или, так называемые, насыпные подшипники. Команда будет золотой серединой, которая объективно расскажет о преимуществах и недостатков разных втулок.
Сначала был шарик. Потом был насыпной подшипник. Потом был промышленный подшипник. Вот и вся история 🙂 На теории – промышленные подшипники, это относительно новая разработка, а значит лучше. На практике вело-туризма – чем проще узел, тем он лучше. Обычные насыпные подшипники – это немножко, откровенно сказать, геморрой, но который лечится, а пром-подшипники – это сладкая вата, которая нам принесет неизлечимую болезнь, диабет. А теперь четко – для езды по городу и на расстояние до 200 км за день, или 500 за поход, промышленные подшипники – самое то! Они очень удобные, не требуют регулировки, хорошо защищены от воздействия внешней среды. Что касается длительных походов с большими нагрузками – тогда выбор за насыпными подшипниками. Все просто, катятся что те, что другие подшипники очень легко, но промышленные подшипники гораздо сложнее в установке, а насыпные требуют простой, но тонкой регулировки. В условиях похода заменить промышленный подшипник просто нереально, или иными словами, очень затратно. Тем более, мы никогда не знаем, когда выйдет тот, или иной подшипник из строя. Если разломается шарик в насыпных подшипниках – заменить его, это 10 минут, от остановки, до полного сбора колеса, а вот пром-подшипник потребует выпрессовки и запрессовки назад уже нового, в сборе, подшипника.
Решать Вам, а мы сказали свое мнение.
Втулки бывают задние и передние. Отличи от первых – наличие посадочного места для задних звезд. Раньше, задние звезды были цельны, и накручивались на резьбу. Теперь все по-другому, и такая конструкция уходит в историю.
Дело в том, что резьбовое соединение втулки и трещотки имеет много минусов:
— Вероятность сорвать резьбу во время установки.
— Неравномерный износ трещоточного механизма и самых звезд.
— Недостаточная прочность и жесткость.
— Большие потери энергии в узле.
Правда, такие задние звезды до сих пор устанавливаются на велосипедах благодаря их дешевизне и взаимозаменяемости.
Именно поэтому на смену трещоткам пришли кассеты. Благодаря шлицевому соединению втулки с кассетой удалось достигнуть больших успехов!
А именно:
— Меньший вес.
— Храповых механизм удалось установить внутрь шлицевого барабана, а значит, уменьшилась потеря энергии, на вращении в подшипниках.
— Расстояние между подшипниками стало больше, а значить и жесткость втулки стала выше.
— Надежность крепления благодаря шлицам стала намного выше, и сорвать кассету со шлицев не реально.
— Легкость в установке, благодаря шлицевому соединению.
— Появилась возможность заменять отдельные звезды, а не всю кассету.
Материалом для втулок служила сталь, сейчас используют алюминиевые сплавы, и, очень редко, титановые сплавы, как у серии Shimano XTR.
Мы выше писали о храповом механизме, многие не знают, как он действует, но все знают, что это, так называемая, трещотка. Но, это не правильное название. Давайте мы расскажем о храповом механизме и его принципе работы.
Храповой механизм – это движущая часть задней втулки. Его конструкция проста – это храповик и собачки (от 2 до 6). Собачки подпружинены и цепляются за зубцы храповика, тем самым передают крутящий момент от звезд к колесу. Когда звездочки не движутся, собачки прижаты и не соприкасаются с храповиком, который в свое время свободно вращается. Быстрее всего из строя выходят собачки и их пружинки, которые можно легко заменить в барабанных втулках, и очень тяжело в трещотках.
Но, некоторые компании, а именно CRISS, KING и т.д., разработали механизм, который попросту вечен. Это два стальных зубчатых кольца и пружина. Во время качения, зубчатые кольца не соприкасаются с колесом, а во время педалирования пружина вжимает кольца во втулку, тем самым устанавливая соединение колец с колесом. Просто и надежно.
Еще один вид втулок – это роллерные. Если передние роллерные втулки – это тормозные, то задние – это обратные тормозные втулки. О таких втулках подробнее опишем в другой статье.
Грязевая защита втулки – это хорошо, только в меру. Обычные пыльники, улучшенные пыльники — это самый ходовой вариант, а контактные и лабиринтные уплотнители – это сложные приспособление, которые увеличивают сопротивление качению во втулке. Но, пыльники, это те же презервативы, не гарантирующие 100% защиты 🙂 Лучший вариант предохранения от пыли – перебрать вовремя втулку, особенно после проезда глубокого брода или купании в соленой воде.
Мы рассмотрели классификацию втулок по типу крепления задних звезд. Пришло время рассмотреть втулки по виду крепления к раме велосипеда.
Что мы знаем о таком креплении? Это то, что можно закрепить с помощью болта, или с помощью экс-центрика. Все, больше информации 90% населения просто не знает, а мы расскажем!
Мы не будем рассказывать о стандартных длинах осей, о силе зажима и тому подобное, мы расскажем о новых прибамбасах, для быстрого фиксирования колеса в дропаутах вилки или в задних перьях рамы.
Материалом для осей втулок служат сталь, алюминиевые и титановые сплавы.
Как всем известно, экс-центрики плохо держат колеса у велосипедов экстремального стиля езды. Для этого был придумано экс-центрик MAXLE и MAXLE Lite. Его суть очень проста – отсутствие зажимной гайки с одной стороны. Вместо этого на оси расположена резьба, и, соответственно, резьбовое отверстие на дропауте вилки. Порядок установки прост. Сначала эксцентрик продевается через безрезьбовое отверстие, дальше ось закручивается в резьбовое отверстие и вся ось зажимается экс-центриком. Но и сам эксцентрик не простой, а особенный. Трубка-корпус рассечена на четыре лепестка, и по время зажима она прочно фиксируется в дропауте вилки. Особенность – использование только с дисковыми тормозами. Версия Lite – отличается только весом и использованным материалом. Вес легче примерно в два раза. Есть деньги, агрессивно катаете, поломали уже не одну ось? Тогда Maxle создан для Вас! И не подумайте, что это реклама, другие фирмы потом также начали производство подобных втулок, и весьма успешно.
Это самые основные и самые успешные разработки креплений колес в раме. История помнит многих «кулибинов», которые пытались изобрести что-то новое, но ничего путного у них не получилось.
А и еще, стоит обратить внимание на одну интересную вещь – это амортизационную втулку.
Смешно, но это правда! Конструкция втулки очень сложная. Да и вес втулки большой, да и толку с той втулки не особо много. Если в двух словах описать суть действия амортизации, то все просто. Сама втулка ходит по оси по направляющей скобе. Дабы ход втулки не был просто шатом, свободное пространство заполнено упругим элементом. Вот и все понты. Именно поэтому никто о ней не знает, но она существует – амортизационная втулка. Теперь Вы можете с легкостью спорить со своим другом о существовании амортизационной втулки на бутылку пива. Стоп, не пива, конечно же, а сока. Что-то наша команда сегодня разошлась на шутки 🙂 Пора уже заканчивать описания втулок, и в конце подведем небольшой итог о втулках и о правильном выборе втулок.
Как правильно сделать выбор втулки:
— если есть свободные деньги – лучше купить втулку уровня повыше;
— гнаться за советами маркетологов и вестись на скупые цифры не нужно, а лучше спросить у товарищей отзывы;
— насыпные или пром-подшипники – решать только Вам путем сравнения условий использований подшипников (об это мы писали выше) со своими условиями езды;
— при выборе втулки стоит обратить внимание на тип задних звезд. Лучше брать кассету, чем трещотку;
— трещотка – это резьбовое соединение на втулке, кассета – шлицевое;
— если условия езды и свободные средства позволяют – стоит обратить внимание на выборе динамо-втулки. О них читайте у нас на сайте;
— планетарная втулка, кажется дороже, но она включает в себя три компонента – втулку, набор задних звезд, суппорт и дорогую цепь.
Если у Вас есть дополнения – пишите комментарии, с радостью ответим, обсудим и дополним! Есть вопросы – задавайте! Не стесняйтесь общаться и расширять круг своих знаний. Для того чтобы быть всегда в курсе событий, подписывайтесь на рассылку.
Посмотрите полезное видео, о том как обслуживать втулки. Приятного просмотра!
Желаем все удачи на дорогах и хорошей работы компонентов! До новых встреч:).
С уважением, команда
