Гарнитура — это набор компонентов велосипеда , который обеспечивает вращающееся соединение между велосипедной вилкой и рулевой трубой рамы велосипеда . Трубка, через которую проходит рулевая рейка вилки, называется рулевой трубкой . Типичная гарнитура состоит из двух чашек, которые впрессованы в верхнюю и нижнюю часть рулевой трубы. Внутри двух чашек находятся подшипники , которые обеспечивают контакт с низким коэффициентом трения между чашкой подшипника и рулевым механизмом.
Традиционные велосипедные рулевые трубы и гарнитуры рассчитаны на рулевую трубу диаметром 25,4 мм (1 дюйм) (также известную как вилочная колонка). Многие производители рам и вилок теперь изготавливают свои детали на основе рулевой трубы диаметром 28,6 мм ( 1+1/8 дюйма ) . Больший диаметр рулевой трубы и рулевой колонки придает дополнительную жесткость рулевой части велосипеда.
Общие размеры
Другие размеры рулевых трубок становятся все более распространенными, причем с каждым днем. [1]
Высота стопки гарнитуры представляет собой общую высоту компонентов гарнитуры в собранном виде и, в случае безрезьбовой системы, стержня, без учета выступов, которые вдавливаются в рулевую трубу, и (в случае резьбовых гарнитур) толщины верхнее уплотнение контргайки. Высота штабеля рамы и вилки представляет собой разницу между длиной рулевой трубы и длиной рулевой трубы. Высота штабеля имеет решающее значение, поскольку гарнитура с высотой штабеля большей, чем рама и вилка, не подойдет; контргайка недостаточно навинчивается (с резьбой) или не будет места для штока (без резьбы). Если гарнитура имеет меньшую высоту стопы, чем рама и вилка, для компенсации разницы добавляются проставки.
Существует несколько типов гарнитур, различающихся по способу крепления подшипников (с помощью контргайки или зажимного штока ) или по тому, где они расположены (внутри или снаружи рулевой трубы).
Резьбовые гарнитуры используются с вилками традиционного типа с резьбовой рулевой трубкой (как показано на рисунке выше). В гарнитуре с резьбой восемь деталей (снизу вверх): кольцо короны , нижние подшипники, нижняя чашка рамы (на фото «нижнее кольцо рулевой трубы»), верхняя чашка рамы (на фото «верхнее кольцо рулевой трубы»). , верхние подшипники, верхнее кольцо или конус, шайба, контргайка.
Порядок установки типового гарнитура следующий. Трубка рулевого управления обрезается до необходимой длины производителем велосипедной вилки, а на верхние 25–51 мм (1–2 дюйма) рулевого колеса нарезается резьба методом прокатки . Этот процесс гарантирует, что материал не будет потерян, а рулевая колонка не будет ослаблена, как при резке штампом или токарном станке. Вилки с резьбой требуют, чтобы резьба на рулевом колесе использовала только верхние 25–51 мм (1–2 дюйма), поэтому вилки продаются разной длины. Если необходимо использовать слишком длинную вилку, то есть рулевая рейка вилки не завинчена достаточно глубоко, велосипедный механик может использовать матрицу для удлинения резьбы. Это не рекомендуется, если резьбу необходимо обрезать дальше, чем на дюйм или около того. В качестве примечания: никогда не следует пытаться нарезать резьбу на рулевом колесе без резьбы после изготовления, поскольку это ослабит рулевую трубку. [ нужна цитация ] Резьба обычно соответствует стандарту ISO 1″-24 TPI (25,4×1,058 мм ), но существуют и другие стандарты. Головную трубу можно облицовать, а затем чашки вдавливаются в рулевую трубу с помощью специального пресса, который обеспечивает их прямоугольную и правильную форму. Коронку вилки можно облицовать, а затем обойму короны прижимать к коронке вилки с помощью специального пресса, который также обеспечивает ее прямоугольность и правильность. Затем подшипники устанавливаются поверх обоймы венца, после чего рулевая трубка вставляется в рулевую трубу. Верхние подшипники размещены в верхней чашке, а верхняя обойма навинчена на рулевую рейку. Шайба, часто со шпонкой , помещается поверх верхней обоймы, а поверх нее навинчивается контргайка.
Регулировка гарнитуры для устранения люфта осуществляется следующим образом: верхняя обойма или конус закручивается до контакта с подшипниками в верхней чашке. Небольшая предварительная нагрузка создается поворотом верхнего конуса и еще на 1/8 или 1/4 оборота. Затем контргайку затягивают и гарнитуру проверяют на предмет люфта и плавность работы. Переналадка происходит по мере необходимости.
Вынос, имеющий форму иглы, крепится к рулевой трубке вилки с помощью расширительного болта, который проходит через вынос сверху с помощью клина внизу, вынос помещается внутри рулевой трубы и может быть отрегулирован на нужную высоту без нарушение работы гарнитуры. Чтобы освободить шток для регулировки, открутите болт в верхней части штока на пару оборотов и резко постучите по болту, чтобы освободить клин.
Как и безрезьбовые гарнитуры, резьбовые гарнитуры также могут быть внутренними. Внутренняя конструкция ободьев и конусов встроена в рулевую трубу, создавая аккуратный и обтекаемый вид. Между головкой вилки и рулевой трубой не видно никаких компонентов, за исключением, возможно, пластикового кольца, и только контргайка выступает из верхней части рулевой трубы. На изображении рулевого управления Brodie Quantum 2016 года выпуска контргайка скрыта от глаз пластиковой крышкой. В расширенных верхней и нижней частях рулевой трубы установлены подшипники. Шток иглы вставляется в рулевую трубку.
Безрезьбовая гарнитура представляет собой более позднюю конструкцию. Патент США 5095770 принадлежит компании Cane Creek Cycling Components, срок его действия истек 29 сентября 2010 года. Гарнитуры этого типа часто упоминаются под зарегистрированным товарным знаком Dia-Compe (ныне Cane Creek) «Aheadset», [2] [3] и производится по лицензии. Как и в традиционной гарнитуре, здесь используются два комплекта подшипников и чашек подшипников. В отличие от гарнитуры с резьбой, гарнитура без резьбы не имеет верхней обоймы гарнитуры с резьбой и не использует рулевую трубку с резьбой. Вместо этого рулевая труба проходит от вилки через рулевую трубу и над рулевой колонкой и удерживается на месте выносом, зажатым сверху.
Для затяжки безрезьбовой гарнитуры необходимо затянуть болт предварительной нагрузки (или болт колпака) в колпачке в верхней части штока. Этот болт соединен с звездообразной гайкой , ввернутой в рулевую трубу, которая действует как анкер, сжимая внутреннюю часть рулевой трубы с силой, направленной вниз. В некоторых конструкциях звездчатую гайку можно заменить саморасширяющимся клином. Болт прижимает шток к проставкам, обычно алюминиевым, которые, в свою очередь, сжимают чашки подшипников гарнитуры. Болт предварительной нагрузки не удерживает вилку на велосипеде; после установки предварительной нагрузки необходимо затянуть болты выноса, чтобы зафиксировать вилку на месте. Регулировку необходимо производить так, чтобы в подшипниках не было люфта, но чтобы вилка могла вращаться плавно, без заеданий и чрезмерного трения.
В безрезьбовой системе рулевой колонки проставки играют важную роль в правильном положении выноса и болта предварительной нагрузки на рулевой трубе. Таким образом, высота штабеля штока становится важной. Рулевая трубка вилки должна быть обрезана до такой длины, чтобы оставить, по крайней мере, достаточную часть рулевой трубы, выступающую над рулевой колонкой, чтобы на нее можно было закрепить вынос; если рулевая труба обрезана длиннее выноса, то для заполнения зазора между выносом и конической компрессионной шайбой используются проставки. Велосипедисты, стремящиеся к максимальному перепаду расстояния между седлом и рулем для лучшей аэродинамики , часто отказываются от проставок и обрезают рулевую трубу так, чтобы она точно соответствовала высоте пакета чашек подшипников гарнитуры и высоте выноса.
Обрезка рулевой трубы до минимальной длины предотвращает переход на более высокий вынос или на чашки рулевой колонки с большей высотой стопы. Любое увеличение высоты руля после этого разреза требует покупки новой вилки, выноса с большим углом подъема (некоторые выносы можно перевернуть для увеличения высоты) или специального адаптера, который фиксируется на рулевой трубе и обеспечивает более высокое положение зажима руля. оригинальный ствол. Кроме того, многие гонщики, у которых может быть меньше гибкости, чем у опытных гонщиков, возможно, захотят увеличить высоту руля, чтобы уменьшить перепад между седлом и рулем и обеспечить более вертикальное и удобное положение при езде. Если владелец просто желает заменить гарнитуру на гарнитуру с немного большей высотой стопы, веломагазин или изготовитель рам могут отфрезеровать или повторно обработать рулевую трубу, чтобы получить дополнительные 1–2 мм высоты стопки без необходимости заменить вилку. Многие безрезьбовые рулевые трубы вилки обрезаны длиннее, чем необходимо, чтобы обеспечить возможность регулировки, а рулевая трубка над выносом снабжена проставками, которые можно перемещать над или под выносом для точной настройки высоты руля. Часто эти проставки изготавливаются из алюминия или углеродного волокна , но также доступны проставки из титана .
Относительно недавняя разработка: интегрированные гарнитуры, в безрезьбовых гарнитурах отсутствуют верхние и нижние чашки подшипников, и вместо этого подшипники устанавливаются непосредственно на рулевую трубу рамы. Интегрированные гарнитуры, которые иногда предпочитают из-за их эстетической привлекательности, сокращают количество деталей, участвующих в сборке гарнитуры. Известные стандарты для интегрированных гарнитур включают стандарт Cane Creek «IS» [4] и стандарт Campagnolo , который не имеет названия, кроме названия производителя. Крис Кинг, ведущий производитель гарнитур, выдвигает яростный аргумент против внедрения интегрированных гарнитур. [5] В основе аргумента Кинга лежит то, что рулевые трубы с «седелами» подшипников далеки от механической обработки с достаточной точностью. Таким образом, картриджные подшипники гарнитуры сидят в рулевой трубе велосипеда несколько свободно (а не запрессовываются). Во время использования подшипники под осевыми нагрузками будут раскачиваться на своих местах и легко повредят более мягкий материал рамы (часто алюминий , хотя некоторые рамы из титана изготавливаются для встроенных гарнитур). При достаточном повреждении рамы не останется иного выбора, кроме как заменить раму, особенно если рама изготовлена из алюминиевого сплава (титан и сталь потенциально можно отремонтировать, но обычно это обходится потребителю с большими затратами). Кинг также утверждает, что встроенная гарнитура в значительной степени является мерой по сокращению затрат для многих крупных производителей велосипедов, поскольку встроенные гарнитуры несколько дешевле и требуют меньше времени для установки.
Внутренние гарнитуры, которые иногда называют полуинтегрированными гарнитурами, включают в себя все части обычных безрезьбовых гарнитур, но подшипники расположены внутри рулевой трубы, а не снаружи. В отличие от интегрированных гарнитур, во внутренних гарнитурах по-прежнему используются чашки между подшипниками и самой рамой. К известным стандартам внутренних гарнитур относятся InSet Криса Кинга и ZeroStack Cane Creek. В этих конструкциях используется внутренний диаметр рулевой трубы 44,0 мм. [6] [7]
На велосипедах более высокого качества резьбовая гарнитура недавно была заменена на безрезьбовую по нескольким причинам:
Резьбовые гарнитуры также имеют некоторые преимущества:
По крайней мере, один производитель, Cane Creek, предлагает на вторичном рынке комплекты безрезьбовых подшипников рулевой колонки, которые позволяют изменять угол оси рулевого управления . [8] Когда все остальное остается прежним, это изменяет геометрический след велосипеда.
Подшипники велосипедной гарнитуры обычно представляют собой шарикоподшипники : шарики со свободными шариками, шарики с сепаратором или предварительно запечатанные в картридже; Также имеются игольчатые подшипники . [9]
Важно различать разные стандарты картриджных подшипников в интегрированных 1⅛″ гарнитурах. Существует три интегрированных стандарта, которые несовместимы друг с другом. Числа (45/45, 36/45, 36/36) относятся к углу используемого картриджного подшипника. Все эти подшипники внешне похожи.
Кампаньоло Стандарт: 45/45. (часто называемый стандартом Campagnolo). Это распространено в рамах BMX, рамах для прыжков в грунт, созданных на основе BMX (например, Transition Trail-Or-Park). Они также распространены на шоссейных велосипедах. Тремя наиболее распространенными производителями являются Campagnolo, FSA и Cane Creek. Головные трубы этого стандарта имеют внутренний диаметр 42,0 мм.
Стандарт Кейн-Крик: 36/45. Очень распространено на рамах горных велосипедов и на большом количестве шоссейных рам. Большинство рам Giant со встроенными рулевыми трубками используют этот стандарт (что соответствует большому количеству велосипедов). Два крупных производителя: FSA и Cane Creek. Рулевые трубки этого стандарта имеют внутренний диаметр 41,1 мм, и компания Cane Creek утверждает, что ее гарнитуры CC Standard подходят к рулевой трубке Campagnolo Standard с использованием прокладки 0,25 мм под верхней крышкой гарнитуры.
Стандарт ФСА: 36/36. Никто не использует этот стандарт для полностью интегрированных гарнитур (подшипник находится в рамке), за исключением нескольких нишевых брендов. Подшипников 36/36 по-прежнему много, поскольку они используются во всех полуинтегрированных (внутренних чашках) гарнитурах FSA, а также в некоторых стандартных гарнитурах.
Производители оправ и гарнитуров разработали несколько стандартов размеров: [10]
Традиционные чашки гарнитуры запрессованы в цилиндрическую головку . Некоторые стандартные размеры рулевой трубы на раме (для традиционных и полуинтегрированных/ZeroStack):
Рамы велосипедов со встроенными рулевыми колонками имеют чашки, выточенные непосредственно в раме, а подшипник устанавливается непосредственно в раму, а не через отдельно установленные чашки. Требуется меньше инструментов по сравнению с традиционными чашками подшипников, которые необходимо запрессовывать в раму с помощью специальных инструментов (или молотка и деревянного бруска).
Наушники на велосипедах, особенно без крыльев, подвергаются воздействию воды и песка, выбрасываемого передней шиной, что приводит к ржавчине и быстрому износу. В лучших гарнитурах используются резиновые манжетные уплотнения или уплотнительные кольца (грязезащитная юбка), чтобы не допустить попадания воды, с разной степенью успеха. Внешние неопреновые ленты с застежкой -липучкой предназначены для обертывания и защиты нижней обоймы; их можно снять для чистки. Некоторые велосипедисты снимают вилку и собирают ее заново, используя часть старой камеры поверх нижней обоймы, которая выполняет ту же функцию, хотя и с меньшим удобством.
На велосипедах, на которых ездят только в сухих условиях и/или с крыльями, нормальным видом неисправности является прогрессирующая зазубрина в рулевом управлении, называемая в велосипедном мире «индексацией», вызванная ямками на гонках или ложным бринеллированием , хотя этот термин происходит от непонимание причины; истинное бринеллирование вызывается просто вдавливанием шара в осевом направлении в кольцо, и почти невозможно воспроизвести это повреждение, даже многократно ударяя молотком по головке вилки. Ямы, безусловно, самые глубокие в передней и задней части рулевой трубы и на самом деле вызваны изгибом лопастей вилки, который передается на рулевую трубу. Это приводит к смещению подшипников и вызывает истирание — движение с небольшой амплитудой и большим напряжением, которое отрывает металл от дорожек в точках, где находятся шарики. [11]
Решение состоит в том, чтобы иметь в гарнитуре интерфейс под углом 45 градусов, где можно было бы компенсировать это изгибающее движение, сохраняя относительное выравнивание дорожек и позволяя шарикоподшипникам воспринимать чистые осевые и вращательные нагрузки. Гарнитуры Shimano с картриджными подшипниками делают это, позволяя картриджам перемещаться относительно запрессованных чашек, в то время как гарнитуры с роликовыми подшипниками Stronglight и большинство безрезьбовых гарнитур теперь имеют свободные верхнюю и нижнюю обоймы, которые могут перемещаться относительно чашек. Поэтому современные гарнитуры редко страдают от ложного бринеллирования.
Менее распространенная неисправность гарнитуры на самом деле является неисправностью корпуса. Головная трубка может растянуться, в результате чего чашка гарнитуры, которая должна плотно сидеть с натягом, ослабнет в трубке. Рамы без проушин наиболее уязвимы; в раме с проушинами выступ усиливает верхнюю и нижнюю часть рулевой трубы и обычно предотвращает растяжение такого типа. Ослабленную чашку можно зафиксировать с помощью фиксирующего состава, такого как Loctite 660, и некоторые производители, чтобы справиться с этой ситуацией, выпускают чашки немного большего размера. Обычно поражается нижняя чашка.
Чтобы обеспечить стопор троса для передних кантилеверных тормозов или тормозов с центральным тяговым усилием, в гарнитуру может быть встроена подвеска либо как часть шайбы между верхней обоймой и контргайкой в случае гарнитур с резьбой, либо как часть проставка между верхней обоймой и штоком в случае безрезьбовых гарнитур.
