Подвеска велосипеда — это система или системы, используемые для подвешивания велосипедиста и велосипеда с целью изоляции их от неровностей местности. Подвеска велосипеда используется в основном на горных велосипедах , но также распространена на гибридных велосипедах .
Подвеска велосипеда может быть реализована различными способами и в любой их комбинации:
Подвесной шток теперь встречается редко из-за продолжающейся тенденции коротких штоков, которые ограничивают размер подвески и «слабый» угол наклона рулевой трубы для устойчивости. Велосипеды только с передней подвеской называются хардтейлами , а велосипеды с подвеской как спереди, так и сзади называются двухподвесными или двухподвесными велосипедами . Когда у велосипеда нет подвески, его называют жестким . Велосипеды только с задней подвеской встречаются редко, хотя складной велосипед Brompton оснащен только задней подвеской.
Хотя более жесткая рама обычно предпочтительнее, ни один материал не является бесконечно жестким, и поэтому любая рама будет демонстрировать некоторую гибкость. Конструкторы велосипедов намеренно делают рамы таким образом, чтобы сама рама могла поглощать некоторые вибрации.
Помимо обеспечения комфорта для водителя, системы подвески улучшают сцепление с дорогой и безопасность, помогая удерживать одно или оба колеса в контакте с землей.
Еще в 1885 году бренд безопасных велосипедов Whippet был известен использованием пружин для подвешивания рамы. [1] [2] [3] В 1901 году известный автор книг о велосипедах Арчибальд Шарп запатентовал пневматическую подвеску для велосипедов. [4] Он был связан с Air Springs Ltd, и в 1909 году они разработали мотоцикл с пневматической подвеской, но также одолжили корреспонденту велосипед с пневматической подвеской, чтобы показать, насколько хороша подвеска. [5]
В 1983 году Брайан Скиннер спроектировал и внедрил первую систему подвески с простым задним амортизатором и одним шарниром под названием MCR Descender. У этого велосипеда была жесткая передняя вилка, поскольку технологии создания вилки с амортизатором еще не было, по крайней мере, для горного велосипеда. [6] Передняя подвеска впервые появилась на велосипеде в 1990 году, когда основатель Manitou Дуг Брэдбери спроектировал и построил первую переднюю вилку с подвеской в своем гараже. Вилка использовала эластомеры и не имела демпфирующего эффекта, только пружину. Однако жесткость можно было контролировать, и она хорошо функционировала, за исключением холодной погоды. [7]
Передняя подвеска часто реализуется с использованием телескопической (т. е. телескопической) вилки . Характеристики подвески зависят от типа горного велосипеда, для которого предназначена вилка, и обычно классифицируются по величине хода. Например, производители выпускают различные вилки для кросс-кантри (XC), даунхилла (DH), фрирайда (FR) и эндуро (ND), которые предъявляют разные требования к величине хода, весу, долговечности, прочности и характеристикам управляемости.
Телескопические амортизационные вилки становятся все более сложными. Обычно увеличивается величина доступного хода. Когда были введены амортизационные вилки, для горного велосипеда с горного спуска считалось достаточным 80–100 мм хода. Такой ход теперь распространен для дисциплин кросс-кантри, тогда как вилки для спуска обычно предлагают 200 мм или более хода для управления самой экстремальной местностью.
Другие усовершенствования в конструкции включают регулируемый ход, позволяющий гонщикам адаптировать ход вилки к конкретной местности (например, меньший ход для подъемов или асфальтированных участков, больший ход для спусков). Многие вилки имеют возможность блокировки хода. Это исключает или значительно уменьшает ход вилки для более эффективной езды по ровным участкам местности. Иногда блокировку можно контролировать дистанционно с помощью рычага на руле с помощью механического кабеля или даже с помощью электроники.
Как и все амортизаторы, он обычно состоит из двух частей: пружины и демпфера . Пружина может быть реализована с помощью стальной или титановой катушки, сжатого воздуха или даже эластомера. Различные материалы пружины имеют разные показатели жесткости пружины , которые оказывают фундаментальное влияние на характеристики вилки в целом. Вилки с пружинной пружиной сохраняют приблизительно постоянную («линейную») жесткость пружины на протяжении всего хода. Однако жесткость пружины вилок с пневматической пружиной увеличивается с ходом, что делает их прогрессивными. Титановые катушки намного легче, но и намного дороже. Вилки с пневматической пружиной, как правило, еще легче.
Воздушные пружины работают, используя свойство сжатого воздуха противостоять дальнейшему сжатию. Поскольку сама пружина обеспечивается сжатым воздухом, а не металлической катушкой, она намного легче; это делает их популярными в конструкциях для кросс-кантри. Еще одним преимуществом конструкции вилки такого типа является то, что жесткость пружины можно легко регулировать, изменяя давление воздуха внутри вилки. Это позволяет эффективно настраивать вилку под вес гонщика. Чтобы добиться этого в вилке с пружиной, пришлось бы менять разные катушки с разными жесткостями пружины . Однако давление воздуха естественным образом контролирует как жесткость пружины, так и предварительную нагрузку одновременно, требуя, чтобы воздушные вилки имели дополнительные системы для раздельной регулировки предварительной нагрузки, что усложняет конструкцию. Еще одним недостатком вилок с пневматической пружиной является сложность достижения линейной жесткости пружины на протяжении всего действия вилки. По мере сжатия вилки воздух, находящийся внутри, сжимается. К концу хода вилки дальнейшее сжатие вилки требует все большей силы. Это приводит к увеличению жесткости пружины и придает вилке прогрессивное ощущение. Увеличение объема воздуха внутри пружины уменьшает этот эффект, но объем пружины в конечном итоге ограничен необходимостью удержания внутри вилки. Использование двух воздушных камер в системе позволило добиться более линейного ощущения пневматической подвески, это достигается за счет наличия «резервной» камеры, которая становится соединенной с основной камерой, когда она достигает определенного уровня сжатия. После достижения этого уровня клапан открывается и фактически увеличивает камеру. Связывая их, сила, необходимая для сжатия воздуха в камерах, уменьшается, что снижает экспоненциальное ощущение жесткости пружины, традиционно связанное с пневматическими системами при приближении к концу хода подвески.
Величину предварительной нагрузки на вилках с пружинами обычно можно отрегулировать, повернув ручку наверху одной из ножек вилки. Конструкции с пневматическими пружинами имеют различные способы управления предварительной нагрузкой. Было разработано несколько систем для влияния на предварительную нагрузку, например, раздельное нагнетание давления в различные камеры или системы, которые автоматически устанавливают провисание после изменения давления воздуха. [8]
Демпфер обычно реализуется путем принудительного прохождения масла через одно или несколько небольших отверстий (также называемых портами) или наборов прокладок. В некоторых моделях демпфер может быть отрегулирован в соответствии с весом гонщика, стилем езды, рельефом местности или любой комбинацией этих или других факторов. Два компонента часто разделяются путем размещения пружинного механизма в одной из ножек вилки, а демпфера — в другой. Без демпферного узла система будет чрезмерно отскакивать и фактически даст гонщику меньше контроля, чем жесткая вилка.
Чтобы вода и грязь не повредили подвеску, гофрированные чехлы использовались для покрытия стоек вилки. Однако даже при надлежащей герметизации стоек и слайдеров в гофрированных чехлах должны быть небольшие отверстия, чтобы воздух мог входить и выходить из полости между гофрированным чехлом и стойкой по мере того, как вилка движется по своему пути. Некоторое количество воды и песка может попасть внутрь через эти отверстия, оставаясь внутри и накапливаясь со временем. Поскольку современные пылесъемники и уплотнители сами по себе достаточно хорошо удерживают воду и грязь, а стойки без гофрированных чехлов обычно считаются более эстетичными [ кем? ] , гофрированные чехлы вышли из моды.
Некоторые производители пробовали другие варианты телескопической вилки. Например, Cannondale разработал амортизатор, встроенный в рулевую трубу, под названием HeadShok, и одностороннюю вилку с одной ногой, под названием Lefty . Стойки обеих систем не круглые, а имеют плоские поверхности, обработанные на них, которые скользят по игольчатым подшипникам вместо втулок, что предотвращает вращение колеса относительно руля. Обе эти системы заявляют, что обеспечивают большую жесткость и лучшее ощущение при меньшем весе. Другие, такие как Proflex (Girvin), Whyte и BMW , создали амортизационные вилки, которые используют четырехрычажные системы вместо опоры на телескопические ноги вилки, во многом как Duolever от BMW . Вилка Suntour Swing Shock основана на спиральной консольной качающейся установке, а подвеска обеспечивается спиральной пружиной, которая расположена внутри рулевой трубы и к которой можно получить доступ сверху, [9] технология, которая изначально использовалась для подвески на ранних мотоциклах.
Велосипеды с задней подвеской обычно имеют и переднюю подвеску. Горизонтальные велосипеды с подвеской являются исключением и часто используют только заднюю подвеску.
Технология подвески горного велосипеда достигла больших успехов с момента своего первого появления в начале 1990-х годов. Ранние рамы с полной подвеской были тяжелыми и имели тенденцию подпрыгивать вверх и вниз, когда велосипедист крутил педали. Это движение называлось «подпрыгиванием педали», «отдачей» или «движением обезьяны» и отнимало мощность у велосипедиста при нажатии на педаль — особенно во время подъемов на крутые холмы. Влияние резких торможений также негативно влияло на ранние конструкции с полной подвеской. Когда велосипедист нажимал на тормоза, эти ранние подвески сжимались в своем ходе и теряли часть своей способности поглощать удары. Это происходило в ситуациях, когда больше всего требовалась задняя подвеска. Когда тормозные усилия заставляют подвеску сжиматься, это называется «приседанием тормоза», [10] [11] когда торможение заставляет подвеску растягиваться, это называется «поддомкрачиванием тормоза».
Проблемы с качанием педали и торможением начали контролироваться в начале 1990-х годов. Один из первых успешных велосипедов с полной подвеской был разработан Мертом Лоувиллом , бывшим чемпионом по мотогонкам. [12] Его мотоцикл, Gary Fisher RS-1, был выпущен в 1992 году. Его задняя подвеска адаптировала конструкцию подвески с А-образными рычагами из гоночных спорткаров и стала первой четырехрычажной рычажной передачей в горном велосипеде. [12] Эта конструкция уменьшила двойную проблему нежелательного торможения и воздействия педалей на заднее колесо, но конструкция не была безупречной. Оставались проблемы с действием подвески при ускорении, и RS-1 не мог использовать традиционные кантилеверные тормоза, поскольку задняя ось, а следовательно, и обод, двигались относительно нижних и нижних перьев. Легкий, мощный дисковый тормоз не был разработан до середины 1990-х годов, и дисковый тормоз, используемый на RS-1, стал его крахом.
Хорст Лейтнер начал работать над проблемой крутящего момента цепи и его влияния на подвеску в середине 1970-х годов с мотоциклами. В 1985 году Лейтнер построил прототип горного велосипеда, включающего то, что позже стало известно как «цепь Хорста». Цепь Хорста — это тип четырехрычажной подвески. Лейтнер основал компанию по исследованию и производству горных велосипедов AMP research, которая начала производить полноподвесные горные велосипеды. В 1990 году AMP представила цепь Хорста как элемент задней подвески «полностью независимой рычажной» для горных велосипедов. Велосипеды AMP B-3 и B-4 XC с полной подвеской имели опциональные дисковые тормоза и заднюю подвеску Хорста, очень похожую на стойку Макферсона . Обратите внимание, что скользящий поршень в амортизаторе представляет собой четвертый «стержень» в этом случае. Более поздняя модель, B-5, была оснащена революционной четырехрычажной передней вилкой, а также цепью Хорста сзади. Он показал до 125 мм (5 дюймов) хода на велосипеде весом около 10,5 кг (23 фунта). В течение 10 лет AMP Research производила свои двухподвесные велосипеды в небольших количествах в Лагуна-Бич, Калифорния , включая производство собственных ступиц, задних амортизаторов, вилок передней подвески и гидравлических дисковых тормозов с тросовым приводом, которые они стали пионерами. [13]
Мягкий хвост (также мягкий хвост) полагается на изгиб нижних перьев обычной ромбовидной рамы для создания хода подвески, иногда включая специальный гибкий элемент внутри нижних перьев. Амортизатор (или эластомер) размещается на одной линии с верхними перьями , чтобы позволить нижним перьям двигаться вверх и вниз, а также для поглощения ударов. По мере того, как подвеска движется по своему ходу, верхнее перо и амортизатор выходят из выравнивания. Это несоосность создает механический рычаг для сил подвески, вызывая крутящий момент на соединении между нижними и верхними перьями. Это неотъемлемый структурный недостаток конструкции мягкого хвоста и серьезно ограничивает возможный ход, обычно около 1-2 дюймов. Мягкие хвосты имеют мало подвижных частей и мало точек поворота, что делает их простыми и требующими небольшого обслуживания. Некоторые известные примеры включают KHS Team Softail, Trek STP и Moots YBB. В некоторых велосипедах (например, Cannondale Scalpel, Yeti ASR Carbon и более старых велосипедах Yeti) используется четырехрычажная конструкция подвески, в которой один из шарниров заменен гибким рычагом.
Унифицированный задний треугольник или сокращенно «URT» всегда напрямую соединяет каретку и заднюю ось. Действие подвески осуществляется между задним треугольником, который объединяет заднюю ось и каретку, и передним треугольником, который объединяет сиденье и переднюю ось. Эта конструкция использует только один шарнир, что позволяет сократить количество подвижных частей. Фиксированная длина между кареткой и задней осью дает URT преимущество нулевого роста цепи и постоянного переключения переднего переключателя. Кроме того, велосипед легко трансформируется в односкоростной . Однако по мере перемещения подвески URT расстояние между сиденьем и педалями изменяется, что снижает эффективность педалирования. Кроме того, когда велосипедист переносит вес с сиденья на педали, он или она переносит вес с подрессоренной части велосипеда на неподрессоренные части. Таким образом, часть веса велосипедиста больше не подвешивается системой подвески. Поскольку само педалирование является переносом этого веса, конструкция очень склонна к раскачиванию подвески.
Яркими примерами велосипедов с таким типом подвески являются Ibis Szazbo, Klein Mantra, Schwinn S-10 и Trek Y.
Одношарнирная подвеска — это подвеска, в которой есть только одна точка поворота, соединяющая заднее колесо с основной рамой велосипеда. На велосипеде могут быть или не быть другие шарниры, но выполнение вышеупомянутого условия делает его одношарнирной подвеской. Велосипед может иметь четырехрычажную подвеску и все равно быть одношарнирной. Велосипед может иметь различные тяги, соединяющие задний треугольник с амортизатором, и все равно быть одношарнирной. Такие тяги позволяют оптимизировать прогрессивность подвески. Одношарнирные велосипеды, в которых амортизатор напрямую соединен с задним треугольником, используя простоту конструкции, создают регрессивную жесткость подвески, которая в зависимости от типа езды и силы ударов может быть не оптимальной. Преимуществом классического одношарнирного велосипеда по сравнению с четырехрычажной одно- или многошарнирной конструкцией является жесткость, которую можно достичь с помощью одной конструкции, соединяющей заднее колесо с рамой. Некоторые конструкции пытаются объединить это преимущество с более прогрессивной жесткостью подвески, используя вышеупомянутые дополнительные тяги между задним треугольником и амортизатором.
Еще одной проблемой одношарнирных велосипедов является «тормозной домкрат», или влияние торможения на поведение задней подвески. Четырехрычажная конструкция позволяет решить эту проблему, соединив задний тормоз с перьями сиденья. В других конструкциях плавающее крепление тормоза использовалось на некоторых велосипедах, ориентированных на спуск, с помощью стойки, которая соединяет крепление заднего тормоза с рамой, как своего рода четырехрычажная система только для тормоза. Этот тип системы в основном вышел из употребления из-за дополнительного веса, который он приносит, поскольку тормозной домкрат не считается особенно существенной проблемой.
Существует два типа рычажных приводных одинарных шарниров: те, в которых дополнительные рычажные соединения, соединяющие основной маятник с амортизатором, играют структурную роль в жесткости задней секции, то есть четырехрычажные однорычажные конструкции, и те, в которых эта жесткость обеспечивается только маятником. В этом случае рычажные соединения используются для оптимизации жесткости подвески. В некоторых случаях они могут быть спроектированы для добавления дополнительной жесткости, но их роль в этом отношении не так важна, как в четырехрычажной конструкции.
Известные производители, давно известные использованием этой конструкции подвески, включают KHS , Kona , Jamis , Diamondback Bicycles и более раннюю версию Trek Fuels.
При использовании одношарнирных конструкций легко узнать, как педалирование повлияет на заднюю подвеску, посмотрев на расположение шарнира и на то, как он стоит по отношению к линии цепи. Линия цепи соответствует части цепи, которая находится в натяжении. Ее расположение зависит от размера используемой передней звезды и от того, какая передача выбрана на кассете. Если шарнир находится на этой линии или ее продолжении, сила, действующая на цепь, не оказывает влияния на подвеску. Если шарнир находится выше этой линии, педалирование создаст анти-скват, который сделает подвеску более жесткой и поднимет ее (степень, очевидно, зависит от вертикального расстояния между шарниром и линией цепи). Если шарнир находится ниже этой линии, сила педалирования заставит подвеску проседать. Это нежелательная черта, однако приседающая конструкция имеет преимущество в виде уменьшения отдачи педали. Таким образом, во всех велосипедах с подвеской всегда есть компромисс между эффективностью педалирования и отдачей педали. Более тяжелые велосипедисты будут меньше страдать от отдачи педалей, поэтому для них подвеска с большим антипроседанием не будет столь невыгодной, как для более легких велосипедистов.
Конструкция с раздельным шарниром является особым случаем одношарнирного соединения с приводом от рычага, в котором одна из точек поворота четырехрычажной подвески совпадает с задней осью. Это позволяет устанавливать суппорт дискового тормоза на плавающем соединении (также называемом муфтой), а не на маятнике. В результате этого тормозной момент теперь взаимодействует с подвеской через плавающее соединение. Связи могут быть спроектированы таким образом, что это оказывает положительное влияние на работу подвески при торможении, как правило, уменьшая тормозной домкрат. Кроме того, относительное вращение между тормозным диском и суппортом тормоза, когда подвеска проходит свой ход, отличается от такового в конструкциях с одним шарниром. Четыре связи в конструкции с раздельным шарниром влияют на то, как передается тормозной момент, как тормозной суппорт движется относительно диска и влияют на соотношение рычагов между ходом колеса и ходом амортизатора. Поскольку эти влияния могут иметь различную оптимальную конструкцию соединения, конструкция велосипеда должна быть сбалансирована. Дэйв Уигл спроектировал раздельный шарнир, который он назвал «Split Pivot». В начале 2007 года корпорация Trek Bicycle Corporation также выпустила версию конструкции с раздельным шарниром под названием «Active Braking Pivot» (ABP). Компания Cycles Devinci выпустила лицензированную реализацию конструкции «Split Pivot», которую Дэйву Уиглу удалось запатентовать.
Подвеска "Horst Link" - это тип подвески с четырьмя рычажными рычагами . Она характеризуется тем, что оба соединительных звена шарнирно соединены с подседельной трубой, причем нижний шарнир расположен над центром каретки, а задняя ось расположена выше шарнира, соединяющего плавающее звено и нижнее соединительное звено. [14] [15]
Specialized купила несколько патентов Лейтнера, которые они используют для своей «FSR Suspension». Несколько производителей лицензировали конструкцию у Specialized. Некоторые европейские производители, такие как Cube и Scott , используют ту же конструкцию подвески, но не могли импортировать ее в Соединенные Штаты до 2013 года из-за патентной защиты. [16] Norco , канадский производитель велосипедов, также лицензировал конструкцию у Specialized, но дополнительно оптимизировал систему FSR, назвав свою собственную систему Advanced Ride Technology (ART). [17] [18]
Хотя эти конструкции не обязательно разделяют какие-либо общие характеристики подвески, все они имеют определенное структурное преимущество. Поскольку соединительные звенья настолько короткие, плавающее звено имеет форму жесткого заднего треугольника, достаточно большого, чтобы охватить заднее колесо. Это позволяет жестко соединить задний треугольник с обеих сторон колеса как единое целое, прежде чем прикрепить его к соединительным звеньям четырехзвенной конструкции. Это значительно увеличивает боковую и крутильную жесткость задней части, что часто является слабым местом четырехзвенных конструкций, и снижает нагрузку на шарниры, соединительные звенья и соединение между задней осью и рамой.
«Виртуальная точка поворота» или VPP — это название, данное подвеске с четырьмя рычажными механизмами с относительно короткими звеньями, соединяющими задний треугольник с рамой. Она характеризуется эффектом удлинения нижних перьев и S-образной траекторией оси. [19] В некоторых вариантах звенья могут вращаться в противоположном направлении по мере перемещения подвески. Мгновенный центр вращения , как и во всех системах рычагов, также называется виртуальной точкой поворота. Подвеска «Виртуальная точка поворота» была разработана Джейми Калоном и Джеймсом Классеном для Outland Bikes в девяностых годах [20] , а соответствующие патенты теперь принадлежат Santa Cruz Bicycles .
Новая конструкция подвески от Spot Bikes объединяет «Living Link» с обычной системой задней подвески VPP или twin link. Эта конструкция заменяет нижнюю поворотную тягу на листовую пружину из углеродного волокна, соединяющую передний треугольник с задним треугольником велосипеда. Она может показаться менее прочной, но их технология углеродного волокна является одной из лучших, и поскольку это такая короткая тяга, она может выдерживать большие нагрузки. Такая конструкция подвески помогает повысить эффективность педалирования и преодолевает неровности, как никакая другая, согласно форумам PinkBike. [21] [22] [23]
«DW-link» Дэйва Уигла — это еще одна четырехзвенная система подвески с двумя относительно короткими звеньями, которые обычно вращаются вместе. Она характеризуется реакцией анти-сквата, которая меняется в зависимости от хода подвески и предназначена для снижения потерь энергии в результате приседания во время педалирования. [24] Обычно она имеет более высокий анти-скват в начале хода подвески и меньший после этого. DW-link изначально использовалась компанией Iron Horse Bicycle Company. Компания подала заявление о банкротстве в начале 2009 года и была приобретена Dorel Industries в июле 2009 года. [25] В настоящее время лицензия на DW-link принадлежит компаниям Ibis , Independent Fabrication , Turner Suspension Bicycles и Pivot Cycles. [26]
Другой вариант с использованием коротких, вращающихся совместно звеньев используется Giant Bicycles под названием «Maestro». Дэйв Уигл подал в суд на Giant за нарушение патентных прав после того, как Giant проконсультировался с Дэйвом Уигл из DW Link. В 2014 году иск был отозван после длительной и дорогостоящей битвы. [27]
Еще одна вариация конструкции короткого звена — «Switch link», встречающаяся на некоторых велосипедах Yeti , таких как SB-66, разработанная Дэйвом Эрлом. В оригинальной форме задний треугольник соединен с рамой с помощью эксцентрикового нижнего шарнира, что фактически создает очень короткое нижнее звено, длина которого равна длине от центра эксцентрика до прикрепленного шарнира. Нижнее звено изначально вращалось немного вверх и назад. Звенья вращались в противоположных направлениях, так что верхнее звено изначально вращалось вперед и вверх. По мере того, как верхнее звено вращалось дальше, оно перемещалось вниз, изменяя или «переключая» направление нижнего звена вниз и вперед. В более поздней форме нижнее звено было заменено линейным подшипником на основе технологии амортизаторов от Fox Racing Shox. Этот линейный подшипник просто сначала перемещается вверх, а затем вниз к концу хода подвески.
Система «Full Floater» велосипедов Trek представляет собой систему, в которой задний амортизатор крепится только к заднему треугольнику. Нижние перья поворачиваются на подседельной трубе, а затем выходят в передний треугольник, а нижняя втулка амортизатора крепится к нижним перьям. Верхние перья крепятся к звену «Evo», которое затем крепится к верхним втулкам амортизатора. Эта система обеспечивает более тонкую настройку кинематики подвески, поскольку угол амортизатора относительно тяг во время движения изменяется более линейно. Trek также сочетает «Full Floater» с задней осью «ABP», где ось задней подвески является задней осью, что снижает обратную связь педалей и не позволяет тормозным силам на колесе изменять движение подвески. Она также обеспечивает лучшее сцепление и контроль при торможении на неровной местности. С 2019 года Trek прекратил использовать конструкцию полного флоатера и вместо этого использует фиксированное нижнее крепление амортизатора, прикрепленное к раме.
Система подвески "Equilink" была разработана компанией Felt Bicycles для своей полной линейки подвесок. В системе используется шестирычажная система подвески "Stephenson-style". [28] Equilink получила свое название от стержня в форме собачьей кости, который связывает верхние и нижние звенья вместе. Ранние модели включали шарнир между цепным и верхним перьями, тогда как в более поздних моделях из углеродного волокна цепные и верхние перья представляют собой единое целое, создавая поворотное действие путем изгиба. Felt утверждает, что система сохраняет эффективность педалирования при любой комбинации передач. [29]
Велосипеды с «плавающей трансмиссией» или «плавающей кареткой» могут использовать любую систему подвески для подвешивания заднего колеса к раме, но использовать тяги для соединения кривошипного узла с рамой и задней подвеской. Поскольку тяги соединены с задней подвеской, движение подвески заставляет кривошипный узел также двигаться. Плавающая трансмиссия часто используется для компенсации недостатков конкретной системы задней подвески, чтобы конструкция могла лучше использовать ее преимущества.
«Независимая трансмиссия» (или «IDrive» [ требуется цитата ] ) — это четырехрычажная подвеска для велосипедных шатунных узлов, [30] [31] само заднее колесо подвешено как одношарнирная подвеска. Она была разработана конструктором подвески горного велосипеда Джимом Басби-младшим и стала прямым результатом ограничений, возникших в конструкции четырехрычажной тяги GT LTS ( GT Bicycles' «Links Tuned Suspension»), использовавшейся GT Bicycles с 1993 по 1998 год. IDrive пытается максимизировать эффективность передачи энергии от гонщика к заднему колесу. Нижний кронштейн размещен эксцентрично в подшипнике внутри маятника, расстояние между центром подшипника и нижним кронштейном фактически создает очень короткое звено, а сам маятник создает еще одно. Затем связь между корпусом подшипника и рамой завершает четырехрычажную тягу с нижним кронштейном на плавающем звене, и тяга в целом приводится в действие движением маятника.
«Monolink», созданный Maverick Bikes и разработанный основателем RockShox Полом Тернером, является вариантом независимой подвески и вариацией стойки Макферсона . Он использует три точки поворота и скользящее действие амортизатора для обеспечения четвертой степени свободы. Эта конструкция помещает каретку на звено (Monolink), соединяющее раму и задний треугольник. Любая нагрузка на шатуны частично неподрессоренная, поскольку она также является нагрузкой на одну из частей подвески и активно работает против подвески. Однако из-за этого во время спринтов вне седла меньше раскачки. Опять же, это попытка максимизировать эффективность трансмиссии, ущемляя другие области. Известные велосипеды, использующие эту конструкцию, — Maverick ML7, Durance, ML8 и Klein Palomino.
«Pendbox» можно найти на нескольких одношарнирных велосипедах с рычажным приводом Лапьера , в которых кривошипный узел подвешен к раме с помощью «мини-маятника»; Pendbox. Звено соединяет маятник и Pendbox таким образом, что они образуют четырехзвенную связь. [32]
Подвеска может быть реализована на седле либо с помощью подвесного седла , подвесных рельсов или подвесного подседельного штыря . Существует много различных видов подвесных подседельных штырей, не путать с подседельными штырями Dropper , которые работают на различных механизмах. Различные конструкции подвески заставляют сиденье двигаться по разным траекториям во время сжатия.
Самый простой подседельный штырь с подвеской, поршневой, как тот, что изображен сбоку, использует скользящий штырь с пружинным давлением, которое часто можно изменить, отрегулировав резьбовую вставку в нижней части штыря, чтобы отрегулировать предварительную нагрузку на пружину. Все подседельные штыри поршневого типа движутся вниз и вперед по наклону подседельной трубы. Из-за необходимости того, чтобы эти части скользили вверх и вниз, все подседельные штыри поршневого типа страдают от, по крайней мере, небольшого вращения вокруг оси штыря, в результате чего сиденье может слегка покачиваться из стороны в сторону. Подседельные штыри поршневого типа с пружинами, которые не предварительно нагружены, или другие конструкции с плохими допусками также могут иметь небольшое покачивание вверх и вниз в сиденье по оси штыря. Сиденье, которое не удерживается на месте должным образом, может быть опасным, если не по крайней мере неудобным и раздражающим. Более новые и лучшие конструкции подседельных штырей поршневого типа свели к минимуму все формы покачивания, и даже доступны подседельные штыри с фактическими регулируемыми поршнями, встроенными в штырь.
Подседельные штыри с параллелограммной подвеской используют двойные соединенные стержни, которые соединяют зажим седла со штырем, и все работают по дугообразному движению, хотя некоторые изгибаются назад, а другие — вперед. Различия между направлениями дуг создают штыри, которые предназначены для разных целей: задняя дуга будет лучше для маленьких колес, быстрого движения или подъема в гору, в то время как переднее направление будет лучше для больших колес на спуске или на более медленной скорости. Некоторые подседельные штыри спроектированы с неровными звеньями, создающими то, что на самом деле не является параллелограммом, так что арка приближается к прямой линии при сжатии. Для натяжения подседельного штыря используются различные конструкции, некоторые используют эластомеры, а другие — поршни. Размер, форма и положение этих эластомеров и поршней также различаются в зависимости от марки и модели. Некоторые эластомеры регулируются путем укладки различных комбинаций эластомерных колец для создания определенного профиля и наращивания подвески. Другие имеют регулируемое давление воздуха или способы изменения профиля сжатия.
Подвеска Rail представляет собой V-образную петлю рельса сиденья с дополнительным зажимом седла наверху. Рельсы подвески соединены с зажимом седла на подседельном штыре, а дополнительный зажим седла на рельсах соединен с сиденьем, поднимая сиденье на дополнительные 1,5-3 дюйма выше. Жесткость рельсов подвески устанавливается путем размещения зажимов в сгибе рельсов. Движение подвески происходит вниз и назад по дуге с радиусом и расстоянием, определяемыми ее жесткостью.
Эффективность подвески седла, направляющей или подседельного штыря зависит от того, как гонщик распределяет свой вес на седло. По этой причине этот тип подвески наиболее популярен на более вертикальных типах велосипедов, где гонщик проводит большую часть времени сидя. Они особенно хороши для велосипедов без других видов подвески, таких как гибридные велосипеды, круизеры, шоссейные или циклокроссовые велосипеды, однако они все еще могут помочь на хардтейловых горных велосипедах, если они используются для езды по неровным или ухабистым поверхностям, где подвеска в вилке не создает достаточного комфорта.
Подвеска может быть установлена во втулке велосипедного колеса. [33] Один из производителей предлагает ход от 12 мм до 24 мм. [34]
В горном велосипеде термин «втулка подвески» использовался в 90-х годах для описания втулок с увеличенными концами осей и более толстыми осями, чем было принято в то время. Эти втулки были разработаны для придания жесткости вилкам подвески, которые все еще были в новинку, путем жесткого удержания ножек вилки в положении относительно друг друга после установки колеса, что улучшало реакцию рулевого управления в вилке. Этот термин больше не используется, поскольку эта функция больше не является исключительным требованием для передних втулок горных велосипедов, поэтому все современные втулки горных велосипедов являются втулками подвески.
Для описания различных аспектов подвески велосипеда обычно используются несколько терминов.
Ход относится к тому, насколько большой ход допускает механизм подвески. Обычно он измеряет, насколько сильно движется ось колеса.
Предварительная нагрузка относится к силе, приложенной к пружинному компоненту до приложения внешних нагрузок, таких как вес водителя. Большая предварительная нагрузка делает подвеску менее провисающей, а меньшая предварительная нагрузка делает подвеску более провисающей. Регулировка предварительной нагрузки влияет на дорожный просвет подвески.
Отскок относится к скорости, с которой компонент подвески возвращается в исходную конфигурацию после поглощения удара. Термин также обычно относится к демпфированию отскока или регулировкам демпфирования отскока на амортизаторах, которые изменяют скорость отскока. Большее демпфирование отскока приведет к тому, что амортизатор будет возвращаться с меньшей скоростью.
Провисание относится к тому, насколько сильно перемещается подвеска под действием только статической нагрузки райдера. Провисание часто используется как один из параметров при настройке подвески для райдера. Предварительная нагрузка пружины регулируется до тех пор, пока не будет измерена желаемая величина провисания.
Блокировка относится к механизму отключения механизма подвески, чтобы сделать его существенно жестким. Это может быть желательно во время подъема или спринта, чтобы подвеска не поглощала силу, прикладываемую гонщиком. Некоторые механизмы блокировки также имеют систему «сброса», которая отключает блокировку при приложении соответствующей силы, чтобы помочь предотвратить повреждение амортизатора и травму гонщика при высоких неожиданных нагрузках.
Боб и приседание относятся к тому, как подвеска, обычно задняя, реагирует на педалирование велосипедиста. Приседание обычно относится к тому, как задняя часть опускается при ускорении, а боб относится к повторяющемуся приседанию и отскоку с каждым ходом педали. Оба являются нежелательными характеристиками, поскольку они лишают педалирования мощности. Многие системы подвески включают в себя анти-боб, анти-скват или демпфирование «платформы», чтобы помочь устранить качание. [35]
Обратная связь педали описывает крутящий момент, приложенный к шатунам цепью , вызванный движением задней оси относительно каретки . [35] Обратная связь педали вызвана увеличением расстояния между передней звездочкой и задней шестерней, и ее можно почувствовать как крутящий момент на шатунах, противоположный вращению педалей вперед.
Демпфирование сжатия относится к системам, которые замедляют скорость сжатия в переднем вильчатом амортизаторе или заднем амортизаторе. Демпфирование сжатия обычно достигается путем продавливания гидравлической жидкости (например, масла) через клапан, когда амортизатор нагружается. Величина демпфирования определяется сопротивлением через клапан, более высокая величина демпфирования является результатом большего сопротивления в клапане. Многие амортизаторы имеют регулировки демпфирования сжатия, которые изменяют сопротивление в клапане. Часто блокировки работают, не допуская или допуская очень малую компрессию.
Неподрессоренная масса — это масса частей велосипеда, которая не поддерживается системами подвески. На одном полюсе находятся шоссейные велосипеды без подвески в раме, с очень небольшой подвеской в шинах и без подвески в седле. Поднимаясь с седла, велосипедисты могут обеспечить подвеску коленями, делая свою массу подрессоренной , но вся масса велосипеда остается неподрессоренной . На другом полюсе находятся горные велосипеды с полной подвеской. С передней и задней подвеской единственными неподрессоренными частями являются колеса и небольшие части передних вилок и задних нижних перьев. Даже тогда, поскольку горные велосипеды имеют большие шины низкого давления, которые обеспечивают гораздо больший ход, чем небольшие дорожные шины высокого давления, колеса также в некоторой степени подрессорены.
В целом, велосипеды настолько легкие по сравнению с их ездоками, что перемещение является гораздо более сильным мотиватором, чем неподрессоренная масса, при определении того, где разместить подвеску и насколько ее использовать. Исключением из этого являются лежачие и тандемные велосипеды, где ездок либо не может подняться с сиденья, либо не может заранее увидеть, когда это понадобится, масса ездока больше не может поддерживаться коленями на неровностях дороги. Эти велосипеды, как правило, имеют некую систему подвески для уменьшения неподрессоренной массы.
Многие горные велосипеды имеют конструкцию с полной подвеской. Раньше горные велосипеды имели жесткую раму и жесткую вилку. В начале 1990-х годов горные велосипеды начали оснащаться передней амортизационной вилкой. Это облегчило езду по неровной местности для рук велосипедиста. Первые амортизационные вилки имели ход подвески около 1 1⁄2 до 2 дюймов (от 38 до 50 мм). Вскоре после этого некоторые конструкторы рам выпустили раму с полной подвеской, которая обеспечивала велосипедистам более плавную езду на протяжении всей поездки.
Новые конструкции рамы подвески и вилки имеют меньший вес, увеличенный ход подвески и улучшенные ощущения. Многие блокируют заднюю подвеску, когда райдер сильно крутит педали или поднимается, чтобы повысить эффективность педалирования. Большинство рам подвески и вилок имеют ход подвески около 4-6 дюймов (100-150 мм). Более агрессивные рамы подвески и вилки, предназначенные для скоростного спуска и фрирайда, имеют ход подвески до 8 или 9 дюймов (200 или 230 мм).
Многие велосипедисты по-прежнему предпочитают ездить на раме хардтейл , и почти все гонщики горных велосипедов используют амортизационные вилки. Известные производители амортизационных вилок включают Manitou , Öhlins , Marzocchi , Fox Racing Shox , RockShox и (в меньшей степени) X-Fusion, RST, Suntour и Magura . Некоторые производители велосипедов (особенно Cannondale и Specialized ) также производят собственные системы подвески.
Хотя это встречается гораздо реже, некоторые шоссейные велосипеды оснащены подвесками, в частности, упомянутой выше разновидностью Soft Tail. Одним из примеров является задняя подвеска spa (Suspension Performance Advantage) компании Trek Bicycle Corporation , предлагаемая на некоторых моделях Pilot, но система была удалена в 2008 модельном году. Практически все велосипеды, производимые Alex Moulton Bicycles, также имеют очень эффективную полную подвеску из-за низкой неподвешенной массы маленьких колес и шин высокого давления, что является характеристикой нетрадиционной конструкции этих велосипедов. Недавней разработкой является консольный «качающийся амортизатор» [9] на некоторых современных гибридных велосипедах. [36]
Многие лежачие велосипеды имеют по крайней мере заднюю подвеску, поскольку велосипедист обычно не может подняться с сиденья во время езды. Одношарнирная подвеска обычно достаточна, когда тяга педалирования горизонтальна, то есть направлена вперед, а не вниз. Обычно это так, если каретка находится выше высоты основания сиденья. Если каретка находится значительно ниже основания сиденья, все равно может быть некоторый отскок, вызванный педалированием.
Веломобили с короткой колесной базой получают больше преимуществ от передней подвески, чем веломобили с длинной колесной базой, поскольку переднее колесо (часто небольшого диаметра, что еще больше увеличивает необходимость в подвеске) принимает на себя гораздо большую часть нагрузки, чем в веломобилях с длинной колесной базой.
Система подвески Softride была представлена на выставке Interbike 1989. Оригинальные системы SRS состояли из двух заполненных пеной стекловолокном коробок, соединенных вместе вязкоупругим слоем. Изначально предназначенная для использования в горных велосипедах , Softride выпустила свой первый полноценный горный велосипед PowerCurve в 1991 году. В 1996 году Softride выпустила свой первый шоссейный велосипед с алюминиевой рамой , Classic TT. Система подвески Softride используется почти исключительно для гонок по триатлону . Softride прекратила производство велосипедов в 2007 году после того, как эта конструкция была запрещена в гонках UCI. [37]
Очень близкую к Softride конструкцию подвески имеет Zipp 2001 , современный конкурирующий велосипед с балкой, в котором подвеска находилась в шарнире, а не в изгибе самой балки.
Популярная модель Whippet включала в себя ряд внешних пружин, подвешивающих всю раму.
Даже успешный «Уиппет» с его многочисленными подвижными частями требовал большего внимания, чем обычный велосипед.
Велосипед Whippet середины 1880-х годов имел раму, на которой были установлены руль, сиденье и шатуны, выполненную в виде единого целого.
_(14592309859).jpg/1280px-Wheels_and_wheeling;_an_indispensable_handbook_for_cyclists,_with_over_two_hundred_illustrations_(1892)_(14592309859).jpg)
_(14592472367).jpg/1280px-Wheels_and_wheeling;_an_indispensable_handbook_for_cyclists,_with_over_two_hundred_illustrations_(1892)_(14592472367).jpg)
{{cite web}}: Цитата использует общее название ( помощь )