Велосипедная вилка — это часть велосипеда , удерживающая переднее колесо.
Вилка обычно состоит из двух лезвий , которые соединены сверху короной вилки . Корона часто находится спереди. Большинство амортизационных вилок имеют арку, соединяющую две стороны нижних частей (часть, соединенная с осью). Она часто находится перед стойками (вал, по которому скользят нижние части), но не всегда. Над короной рулевая труба крепит вилку к велосипеду и рулю (через шток ), позволяя велосипедисту управлять велосипедом. Рулевая труба вилки взаимодействует с рамой через подшипники, называемые гарнитурой, установленные в рулевой трубе .
В нижней части вилки концы вилки удерживают колесо. Обычно ось крепится к вилке болтами, или эксцентриковый стержень проходит через полую ось, зажимая ось на вилке. Велосипедный дропаут (дропаут, конец рамы или конец вилки) — это паз в раме или вилке, куда крепится ось колеса.
Термин «вилка» иногда также используется для описания части велосипеда, которая удерживает заднее колесо, [1] которое на обычных или пенни-фартинг велосипедах 19-го века также было лопастной вилкой. На большинстве современных конструкций велосипедов заднее колесо теперь прикреплено к заднему треугольнику, включающему подседельную трубу , пару перьев седла и пару нижних перьев , а не к фактической вилке, но использование задней вилки сохраняется. [1]
Вилки имеют несколько основных параметров, в том числе: смещение, длина, ширина, длина рулевой колонки и диаметр рулевой колонки.
Велосипедные вилки обычно имеют смещение или наклон (который отличается от наклона мотоциклетных вилок), которое размещает концы вилки впереди оси рулевого управления. Это достигается путем изгиба лезвий вперед, наклона прямых лезвий вперед или размещения концов вилки впереди центральной линии лезвий. Последнее используется в вилках с подвеской, которые должны иметь прямые лезвия для работы механизма подвески. Изогнутые лезвия вилки также могут обеспечить некоторую амортизацию.
Цель этого смещения — уменьшить « вылет », расстояние, на которое точка контакта переднего колеса с землей отстает от точки, где ось рулевого управления пересекает землю. Слишком большой вылет затрудняет поворот велосипеда.
Вилки шоссейных велосипедов имеют смещение 40–55 мм. [2] Для туристических велосипедов и других конструкций при определении смещения необходимо учитывать угол наклона головки рамы и размер колеса, и существует узкий диапазон приемлемых смещений для обеспечения хороших характеристик управляемости. Общее правило заключается в том, что более слабый угол наклона головки требует вилки с большим смещением, а для маленьких колес требуется меньшее смещение, чем для больших колес.
Длина вилки обычно измеряется параллельно рулевой трубе от нижней части нижнего кольца подшипника до центра оси переднего колеса. [3] Исследование 13 дорожных вилок 700c, проведенное в 1996 году, показало, что максимальная длина составляет 374,7 мм, а минимальная — 363,5 мм. [ необходима цитата ]
Ширина вилки, также называемая зазором, измеряется коллинеарно с осью переднего колеса между внутренними краями двух концов вилки. Большинство современных вилок для взрослых имеют зазор 100 мм. [4] Вилки для горных велосипедов для скоростного спуска, предназначенные для сквозных осей, имеют зазор 110 мм. [4]
Размер рулевой колонки подбирается либо таким образом, чтобы в нее помещались подшипники рулевой колонки (в случае резьбовой рулевой колонки), либо таким образом, чтобы она обеспечивала желаемую высоту руля (в случае безрезьбовой рулевой колонки).
При подборе размера вилки к раме диаметр рулевой колонки вилки или рулевой трубы (1″ или 1⅛″ или 1½″) не должен быть больше диаметра рамы, а длина рулевой трубы должна быть больше, но приблизительно равна длине рулевой трубы плюс высота стека гарнитуры . Доступны комплекты адаптеров, позволяющие использовать вилку 1″ в раме, предназначенной для рулевой трубы 1⅛″, или вилку 1⅛″ в раме 1½″.
Производители высококлассных велосипедов, как шоссейных, так и горных, приняли конические рулевые трубы в качестве фактического стандарта с внешним диаметром 1⅛″ вверху и 1½″ внизу. [5]
Лопасти должны быть правильной длины, чтобы соответствовать желаемому колесу, и иметь правильный наклон, чтобы обеспечить приблизительную геометрию рулевого управления, задуманную конструктором рамы. Функциональная длина вилки обычно выражается в терминах длины дорожки от оси до короны (AC). Кроме того, ось на колесе должна соответствовать концам вилки (обычно это либо сплошная или полая ось 9 мм, либо сквозная ось 20 мм). Некоторые производители представили вилки и соответствующие втулки с фирменными стандартами, такими как ось 24 мм Maverick, сквозная ось Specialized 25 мм и система Lefty Cannondale.
Вилочные рулевые трубы могут быть с резьбой или без резьбы, в зависимости от гарнитуры, используемой для крепления вилки к остальной части рамы велосипеда . Стальная рулевая труба без резьбы может быть нарезана резьбой с помощью соответствующей плашки , если это необходимо. Шаг резьбы обычно составляет 24 нитки на дюйм, за исключением некоторых старых Raleigh , которые используют 26. [6]
На большинстве горных велосипедов вилка содержит набор амортизаторов , в этом случае лопасти обычно состоят из верхней и нижней телескопических труб и называются «ногами». Ход подвески и характеристики управляемости различаются в зависимости от типа горного велосипеда, для которого предназначена вилка. Например, производители выпускают разные вилки для кросс-кантри (XC), скоростного спуска и фрирайда. Вилки, предназначенные для гонок XC, обычно легче, менее прочные и имеют меньший ход подвески, чем те, которые предназначены для более пересеченной местности и более экстремальных условий.
Популярные производители амортизационных вилок включают Cannondale, Fox, SR Suntour, Manitou, Marzocchi и RockShox. [7]
Конструкция амортизационной вилки в последние годы усовершенствовалась, амортизационные вилки стали более сложными и разнообразными по конструкции. Величина хода подвески со временем увеличилась. Когда были представлены амортизационные вилки, ход 80–100 мм считался достаточным для горного велосипеда для скоростного спуска. Обычно этот ход сейчас используется в дисциплинах XC, а вилки для скоростного спуска теперь предлагают ход от 150 до 200 мм для управления экстремальной местностью. Это не предел хода амортизационной вилки; например, Marzocchi Super Monster T предлагает ход 300 мм (12 дюймов). [8]
Другие усовершенствования в конструкции включают регулируемый ход, позволяющий райдерам адаптировать ход вилки к определенному профилю местности. Обычно для подъема или ровной местности требуется меньший ход подвески, чем для спуска. Усовершенствованные конструкции также часто имеют возможность блокировки вилки, чтобы исключить или значительно сократить ход вилки для более эффективной езды по ровным участкам местности. Эта блокировка иногда может быть активирована дистанционно с помощью кабеля и рычага на руле.
Амортизатор обычно состоит из двух частей: пружины и демпфера или демфера . Пружина может быть реализована с помощью стальной или титановой пружины, эластомера или даже сжатого воздуха. Выбор материала пружины имеет фундаментальное влияние на характеристики вилки в целом. Вилки с винтовой пружиной часто тяжелее, чем конструкции, в которых используются пневматические пружины, но их легче спроектировать так, чтобы они демонстрировали линейный, гуковский отклик на протяжении всего своего хода. Замена стальных пружин на титановые в конструкции может уменьшить вес конструкции, но приводит к увеличению расходов. Воздушные пружины используют термодинамическое свойство газов, заключающееся в том, что их давление увеличивается по мере их адиабатического сжатия. Поскольку «пружина» обеспечивается воздухом, а не металлической пружиной, вилки с пневматическими пружинами часто легче. Это делает их использование более распространенным в конструкциях XC. Еще одним преимуществом конструкции вилки такого типа является то, что жесткость пружины можно регулировать путем регулировки давления воздуха. Это позволяет настраивать вилку под вес гонщика. Одним из недостатков этой конструкции является сложность достижения линейного отклика, поскольку давление изменяется приблизительно обратно пропорционально (не линейно) объему в газе. По мере сжатия вилки эффективная жесткость пружины вилки увеличивается. Увеличение объема воздуха внутри пружины может уменьшить этот эффект, но объем пружины в конечном итоге ограничен, поскольку он должен быть заключен в пределах размера лезвия вилки.
Демпфер обычно заставляет масло проходить через одно или несколько небольших отверстий или наборов прокладок в вилке подвески. В некоторых моделях пружина, демпфер или оба могут быть отрегулированы в соответствии с весом гонщика, стилем езды, рельефом местности или любой комбинацией этих или других факторов. Два компонента могут быть разделены с пружинным механизмом в одной лопасти и демпфером в другой.
За эти годы было испробовано множество вариантов конструкции вилки. Некоторые из них используются и сегодня.
Некоторые использовали тяги для обеспечения механического действия вместо того, чтобы полагаться на телескопические элементы. Другие, в частности Cannondale, используют один амортизатор, встроенный в рулевую трубу над короной. Еще одной заметной недавней разработкой в технологии вилок является Lauf Spring, которая использует композитные листовые пружины для обеспечения механического поглощения ударов и амортизации, при этом предлагая значительное снижение веса по сравнению с обычными конструкциями [9]
Некоторые производители, такие как Cannondale и Strida , предлагают вилку с одной ногой. Многие из однолопастных вилок Cannondale, называемых Lefty, являются амортизационными вилками, как в обычной, так и в перевернутой конфигурации. Эти вилки используют линейные игольчатые роликовые подшипники на восьмиугольных дорожках качения для передачи крутящего момента рулевого управления на колесо, в то время как обычные двухлопастные амортизационные вилки используют трубчатые линейные подшипники скольжения. Использование вилки Lefty требует специальной втулки Lefty, которая крепится к концу вилки с помощью винта, который прижимает втулку к оси, закрепленной на вилке.
Традиционно трековые вилки имеют лезвия круглого сечения, а не овального, как на шоссейных велосипедах, отчасти потому, что круглое сечение жестче при боковых нагрузках, возникающих при частом спринте, но в основном потому, что покрышки для трековых гонок всегда узкие и не требуют дополнительного зазора, обеспечиваемого овальными лезвиями. Круглые лезвия требуют специальной короны вилки с соответствующими круглыми гнездами. Трековые вилки нельзя сверлить для переднего тормоза, если велосипед предназначен для использования только на велодроме. Зазор между шиной и нижней стороной короны вилки часто составляет менее 5 мм.
Не все вилки управляются на подшипниках, установленных в рулевой колонке. Вилки на велосипедах Stridas и Pedersen вращаются вокруг оси, внешней по отношению к вилке, поддерживаемой в двух разных точках рамы. Новая тенденция в триатлонных велосипедах похожа, называется штыковой или внешней рулевой вилкой, но подшипники шарнира находятся вверху и внизу чего-то, что все еще напоминает рулевую колонку. [10]
Вилки изготавливаются из стали , алюминия , углеродного волокна , титана , магния и различных комбинаций. Например, вилка может иметь лезвия из углеродного волокна с алюминиевой коронкой, рулевой трубкой или концами вилки.
В жестких вилках материал, форма, вес и конструкция вилок могут заметно влиять на ощущения и управляемость велосипеда. Вилки из углеродного волокна популярны в шоссейных велосипедах, потому что они легкие, а также потому, что их можно спроектировать так, чтобы они уменьшали и поглощали вибрации от дорожного покрытия.
Также были примеры деревянных вилок. [11] [12] [13] Однако в современную эпоху они не получили широкого распространения.
Вилки могут иметь точки крепления для тормозов, стоек и крыльев. Они могут быть расположены в короне, вдоль лезвий и около концов вилки. Часто это отверстия, с резьбой или без, и они могут быть расположены на выступающих выступах.
Термин "задняя вилка" иногда используется для обозначения части рамы, которая удерживает заднее колесо.
Triad SL — это то, что обычно называют вилкой штыкового типа или вилкой с внешним рулевым управлением.
Каждая часть Splinter Bike сделана из березовой фанеры, Lignum Vitae, Ekki или старой ручки метлы.
Рама, вилки и вынос руля среднего размера, 18-дюймовый (45,72 см) велосипед Lagomorph изготовлены из кусков американского черного ореха.
Первоначальная сборка представляла собой в основном цельный велосипед с алюминиевой подседельной трубой, обернутой тонким ламинатом, большой деревянной рулевой колонкой с металлическим рукавом для рулевой колонки, цельной деревянной вилкой с металлическими наконечниками вилки и деревянным подседельным штырем.
