Подвеска велосипеда — это система или системы, используемые для подвешивания водителя и велосипеда, чтобы изолировать их от неровностей местности. Велосипедная подвеска используется в основном на горных велосипедах , но также распространена и на гибридных велосипедах .
Подвеска велосипеда может быть реализована различными способами и любой их комбинацией:
Вынос подвески теперь является редкостью, поскольку сохраняется тенденция к использованию коротких выносов, которые ограничивают размер подвески и более слабый угол рулевой трубы для обеспечения устойчивости. Велосипеды только с передней подвеской называются хардтейлами , а велосипеды с передней и задней подвеской называются велосипедами с двойной или полной подвеской . Велосипед, не имеющий подвески, называется 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 проявлять некоторую гибкость. Конструкторы велосипедов намеренно делают рамы таким образом, чтобы сама рама могла поглощать некоторые вибрации.
Помимо обеспечения комфорта водителю, системы подвески улучшают сцепление с дорогой и безопасность, помогая удерживать одно или оба колеса в контакте с землей.
Еще в 1885 году безопасный велосипед марки Whippet отличался использованием пружин для подвешивания рамы. [1] [2] [3] В 1901 году известный автор велосипедов Арчибальд Шарп запатентовал пневматическую подвеску для велосипедов. [4] Он работал в компании Air Springs Ltd, и в 1909 году они разработали мотоцикл с пневматической подвеской, но они также одолжили корреспонденту велосипед с пневматической подвеской, чтобы показать, насколько хороша подвеска. [5]
В 1983 году Брайан Скиннер разработал и внедрил первую систему подвески с простым задним амортизатором и одним шарниром, названную MCR Descender. У этого велосипеда была жесткая передняя вилка, поскольку технологии создания вилки с амортизатором еще не было, по крайней мере, для горных велосипедов. [6] Передняя подвеска впервые появилась на велосипеде в 1990 году, когда основатель Manitou Дуг Брэдберри спроектировал и изготовил в своем гараже первую вилку передней подвески. В вилке использовались эластомеры, и она не имела демпфирующего эффекта, а была только пружиной. Однако жесткостью можно было управлять, и она работала хорошо, за исключением холодной погоды. [7]
Передняя подвеска часто реализуется с помощью телескопической (то есть телескопической) вилки . Особенности подвески зависят от типа горного велосипеда, для которого предназначена вилка, и обычно классифицируются по величине хода. Например, производители производят разные вилки для езды по пересеченной местности (XC), скоростного спуска (DH), фрирайда (FR) и эндуро (ND), которые имеют разные требования к количеству хода, весу, долговечности, прочности и характеристикам управляемости.
Телескопические амортизационные вилки становятся все более совершенными. Количество доступных поездок обычно увеличивается. Когда были представлены амортизационные вилки, ход 80–100 мм считался достаточным для горного велосипеда для скоростного спуска. Такой объем хода теперь является обычным для дисциплин по пересеченной местности, тогда как вилки для скоростного спуска обычно обеспечивают ход 200 мм или более для работы на самой экстремальной местности.
Другие достижения в конструкции включают регулируемый ход, позволяющий водителям адаптировать ход вилки к конкретной местности (например, меньший ход на подъемах или участках с твердым покрытием, больший ход на участках спуска). Многие вилки имеют возможность блокировки хода. Это исключает или значительно уменьшает ход вилки для более эффективной езды по гладким участкам местности. Иногда блокировкой можно управлять дистанционно с помощью рычага на руле через механический трос или даже с помощью электроники.
Как и все амортизаторы, он обычно состоит из двух частей: пружины и демпфера . Пружина может быть выполнена из стальной или титановой спиралью, сжатым воздухом или даже эластомером. Различные материалы пружин имеют разную жесткость пружины , что оказывает фундаментальное влияние на характеристики вилки в целом. Вилки с винтовой пружиной сохраняют примерно постоянную («линейную») жесткость пружины на протяжении всего хода. Однако жесткость пружины вилок с пневматической подвеской увеличивается по мере хода, что делает их прогрессивными. Титановые катушки намного легче, но намного дороже. Вилки с пневматической подвеской, как правило, еще легче.
Пневматические пружины работают, используя свойства сжатого воздуха, чтобы противостоять дальнейшему сжатию. Поскольку сама пружина состоит из сжатого воздуха, а не из металлической катушки, она намного легче; это делает их использование популярным в конструкции беговых лыж. Еще одним преимуществом конструкции вилки этого типа является то, что жесткость пружины можно легко регулировать путем изменения давления воздуха внутри вилки. Это позволяет эффективно настраивать вилку под вес гонщика. Чтобы добиться этого в вилке с винтовой пружиной, пришлось бы менять местами разные витки с разной жесткостью пружины . Однако давление воздуха естественным образом контролирует одновременно жесткость пружины и предварительную нагрузку, что требует наличия в пневматической вилке дополнительных систем для отдельной регулировки предварительной нагрузки, что усложняет задачу. Еще одним недостатком вилок с пневматической подвеской является сложность достижения линейной жесткости пружины на протяжении всего действия вилки. Когда вилка сжимается, воздух, находящийся внутри, сжимается. К концу хода вилки дальнейшее сжатие вилки требует еще большей силы. Это приводит к увеличению жесткости пружины и придает вилке ощущение прогрессивности. Увеличение объема воздуха внутри пружины уменьшает этот эффект, но объем пружины в конечном итоге ограничивается необходимостью удерживать ее внутри вилки. Использование двух воздушных камер в системе позволило сделать пневматическую подвеску более линейной. Это достигается за счет наличия «резервной» камеры, которая подключается к основной камере при достижении определенной степени сжатия. После этого клапан открывается и эффективно увеличивает камеру. Благодаря объединению этих двух сил сила, необходимая для сжатия воздуха в камерах, уменьшается, что снижает ощущение экспоненциальной жесткости пружины, традиционно связанное с пневматическими системами при приближении к концу хода подвески.
Величину предварительной нагрузки вилок с винтовой пружиной обычно можно регулировать поворотом ручки наверху одной из ножек вилки. В конструкциях с пневматической подвеской существуют различные способы борьбы с предварительной нагрузкой. Было разработано несколько систем для влияния на предварительную нагрузку, например, с раздельной подачей давления в разные 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. На некоторых моделях амортизатор можно регулировать в зависимости от веса водителя, стиля езды, местности или любой комбинации этих или других факторов. Эти два компонента часто разделяются размещением пружинного механизма в одной из ножек вилки и демпфера в другой. Без демпфирующего устройства система будет сильно отскакивать и фактически даст водителю меньше контроля, чем жесткая вилка.
Чтобы вода и грязь не повредили подвеску, стойки вилки были закрыты чехлами. Однако даже при правильном уплотнении стоек и ползунков в чехлах должны быть небольшие отверстия, чтобы воздух мог входить и выходить из полости между чехлом и стойкой во время движения вилки. Некоторое количество воды и песка может проникнуть через эти отверстия, оставаться внутри и накапливаться с течением времени. Поскольку современные дворники и уплотнители сами по себе достаточно хорошо защищают от воды и грязи, а стойки без чехлов обычно считаются более эстетичными [ кем? ] , гетры вышли из моды.
Некоторые производители пробовали другие варианты телескопической вилки. Например, компания Cannondale разработала амортизатор, встроенный в рулевую трубу, под названием HeadShok, а также одностороннюю вилку с одной ножкой под названием Lefty . Стойки обеих систем не круглые, а имеют выточенные на них плоские поверхности, которые скользят на игольчатых подшипниках вместо втулок, что предотвращает вращение колеса относительно руля. Обе эти системы утверждают, что обеспечивают большую жесткость и лучшее ощущение при меньшем весе. Другие, такие как Proflex (Girvin),Whyte и BMW , создали амортизационные вилки, в которых используются четырехрычажные системы рычагов вместо телескопических опор вилки, как в Duolever от BMW . Вилка Suntour Swing Shock основана на спиральной консольной конструкции качания, а подвеска обеспечивается винтовой пружиной, которая расположена внутри рулевой трубы и доступна сверху. Технология [9] , которая первоначально использовалась для подвески на ранние мотоциклы.
Велосипеды с задней подвеской обычно также имеют переднюю подвеску. Лежачие велосипеды с подвеской являются исключением и часто используют только заднюю подвеску.
Технология подвески горных велосипедов значительно продвинулась вперед с момента ее первого появления в начале 1990-х годов. Ранние рамы с полной подвеской были тяжелыми и имели тенденцию подпрыгивать вверх и вниз, когда водитель крутил педали. Это движение называлось «раскачиванием педали», «отдачей» или «обезьяньим движением» и лишало гонщика мощности при нажатии педали, особенно во время подъемов на крутые холмы. Резкое торможение также отрицательно повлияло на ранние конструкции полной подвески. Когда водитель нажимал на тормоза, эти ранние подвески сжимались при движении и теряли часть своей способности поглощать неровности. Это происходило в ситуациях, когда задняя подвеска была нужна больше всего. Когда усилие торможения приводит к сжатию подвески, это называется тормозным приседанием, [10] [11] когда торможение вызывает растяжение подвески, это называется тормозным домкратом.
Проблемы с раскачкой педали и тормозным домкратом начали решать в начале 1990-х годов. Один из первых успешных велосипедов с полной подвеской был разработан Мертом Лоувиллом , бывшим чемпионом по мотоциклам. [12] Его велосипед, Gary Fisher RS-1, был выпущен в 1992 году. Его задняя подвеска адаптировала конструкцию подвески на А-образных рычагах из гоночных спортивных автомобилей и стала первой четырехрычажной рычажной системой в катании на горных велосипедах. [12] Эта конструкция уменьшила двойную проблему нежелательного торможения и воздействия педалей на заднее колесо, но конструкция не была безупречной. Проблемы с работой подвески при ускорении оставались, и RS-1 не мог использовать традиционные консольные тормоза, поскольку задняя ось и, следовательно, обод перемещались относительно нижних перьев и перьев сиденья. Легкий и мощный дисковый тормоз не был разработан до середины 1990-х годов, и дисковый тормоз, использовавшийся 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 на мотоциклах. В 1985 году Лейтнер построил прототип горного велосипеда, включающий в себя то, что позже стало известно как «Хорст-линк». Horst Link — это разновидность четырехрычажной подвески. Лейтнер основал компанию AMP Research, занимающуюся исследованием горных велосипедов, которая начала производство горных велосипедов с полной подвеской. В 1990 году компания AMP представила рычажок Horst как особенность задней подвески с «полностью независимой рычажной связью» для горных велосипедов. Велосипеды с полной подвеской AMP B-3 и B-4 XC оснащались дополнительными дисковыми тормозами и задней подвеской Horst Link, очень похожей на стойку Macpherson . Обратите внимание, что скользящий поршень в амортизаторе в данном случае представляет собой четвертый «бар». Более поздняя модель, B-5, была оснащена революционной четырехрычажной передней подвеской, а также тягой Horst сзади. Его ход составлял до 125 мм (5 дюймов) на велосипеде весом около 10,5 кг (23 фунта). В течение 10 лет AMP Research производила свои велосипеды с полной подвеской 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 впервые разработали. [13]
Мягкий хвост (также мягкий хвост) основан на изгибе нижних перьев обычной ромбовидной рамы для создания хода подвески, иногда включающий специальный гибкий элемент внутри нижних перьев. Амортизатор (или эластомер) расположен на одной линии с перьями сиденья , чтобы позволить нижним перьям перемещаться вверх и вниз, а также для поглощения ударов. По мере перемещения подвески опора сиденья и амортизатор смещаются. Это смещение создает механический рычаг для воздействия на силы подвески, вызывая крутящий момент в соединении между цепью и перьями сиденья. Это неотъемлемый структурный недостаток конструкции с мягким хвостовым оперением, который серьезно ограничивает возможный ход, обычно от 1 до 2 дюймов. Мягкие хвосты имеют мало движущихся частей и точек поворота, что делает их простыми и не требующими особого обслуживания. Некоторые известные примеры включают KHS Team Softail, Trek STP и Moots YBB. В некоторых велосипедах (таких как Cannondale Scalpel, Yeti ASR Carbon и более старые велосипеды Yeti) используется конструкция подвески с четырьмя стержнями, в которой один из шарниров заменен гибким звеном.
Единый задний треугольник, или сокращенно «URT», всегда обеспечивает прямое соединение каретки и задней оси. Подвеска осуществляется между задним треугольником, соединяющим задний мост и каретку, и передним треугольником, соединяющим сиденье и передний мост. В этой конструкции используется только один шарнир, что позволяет сократить количество движущихся частей. Фиксированная длина между кареткой и задней осью дает URT преимущество, заключающееся в нулевом росте цепи и равномерном переключении переднего переключателя. Кроме того, велосипед легко модифицируется в односкоростной . Однако по мере движения подвески URT расстояние между сиденьем и педалями меняется, что снижает эффективность педалирования. Более того, когда водитель переносит вес с сиденья на педали, он или она переносит вес с подрессоренной части велосипеда на неподрессоренные части. Таким образом, часть веса гонщика больше не удерживается системой подвески. Поскольку вращение педалей само по себе является перемещением 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.
Подвеска с одним шарниром — это подвеска, в которой имеется 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 подвеску одношарнирной. Велосипед может иметь четырехрычажную подвеску и при этом быть одношарнирным. Велосипед может иметь разные рычаги, соединяющие задний треугольник с амортизатором, и при этом оставаться одним шарниром. Такие связи позволяют оптимизировать прогрессивность подвески. Велосипеды с одинарным шарниром, в которых амортизатор напрямую связан с задним треугольником, при этом используя простоту конструкции, создают регрессивную жесткость подвески, которая в зависимости от типа езды и силы ударов может быть не оптимальной. Преимущество классического велосипеда с одним шарниром по сравнению с четырехбалочной конструкцией с одним или несколькими шарнирами заключается в жесткости, которую можно достичь с помощью единой конструкции, соединяющей заднее колесо с рамой. Некоторые конструкции пытаются совместить это преимущество с более прогрессивной жесткостью подвески, используя вышеупомянутые дополнительные связи между задним треугольником и амортизатором.
Еще одна проблема велосипедов с одним шарниром — это «тормозной домкрат», или влияние торможения на поведение задней подвески. Конструкция с четырьмя стержнями позволяет решить эту проблему, подключив задний тормоз к перьям сиденья. В других конструкциях на некоторых велосипедах, предназначенных для скоростного спуска, использовалось плавающее крепление тормоза с помощью стойки, которая соединяет крепление заднего тормоза с рамой, как своего рода четырехзвенная 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 серьезной проблемой.
Существует два типа одиночных шарниров с рычажным приводом: те, в которых дополнительные тяги, соединяющие основной маятник с амортизатором, играют структурную роль в жесткости задней части, представляют собой конструкции с одинарным шарниром с четырьмя стержнями, и те, в которых это жесткость обеспечивается только маятником. В этом случае рычаги используются для оптимизации скорости подвески. В некоторых случаях они могут быть спроектированы для придания дополнительной жесткости, но их роль в этом отношении не так важна, как в конструкции с четырьмя стержнями.
Известные производители, хорошо известные своим давним использованием этой конструкции подвески, включают KHS , Kona , Jamis , Diamondback Bicycles и более старые модели Trek Fuels.
При использовании конструкции с одним шарниром легко понять, как вращение педалей повлияет на заднюю подвеску, взглянув на расположение шарнира и на то, как он расположен по отношению к линии цепи. Линия цепи соответствует той 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, то сила, действующая на цепь, не оказывает влияния на подвеску. Если ось находится ниже этой линии, вращение педалей создаст антиприседание, которое усилит и поднимет подвеску (в какой степени, очевидно, зависит от расстояния по вертикали между стержнем и линией цепи). Если шарнир находится выше этой линии, сила педалирования приведет к приседанию подвески. Это нежелательная черта, однако конструкция приседа имеет то преимущество, что уменьшает отдачу педали. Таким образом, во всех велосипедах с подвеской всегда существует компромисс между эффективностью педалирования и отдачей педали. Более тяжелые гонщики будут меньше страдать от отдачи педали, поэтому для них подвеска с большей защитой от приседа не будет такой скомпрометированной, как для более легких гонщиков.
Конструкция с разъемным шарниром представляет собой особый случай одиночного шарнира с рычажным приводом, в котором одна из точек поворота четырехстержневой оси совпадает с задней осью. Это позволяет установить суппорт дискового тормоза на плавающую тягу (также называемую муфтой), а не на маятник. В результате тормозной момент теперь взаимодействует с подвеской через плавающую тягу. Рычаги могут быть сконструированы таким образом, чтобы это положительно влияло на работу подвески при торможении, обычно уменьшая тормозной домкрат. Кроме того, относительное вращение между тормозным диском и тормозным суппортом во время движения подвески отличается от вращения в одношарнирных конструкциях. Четыре рычага в конструкции с разъемным шарниром влияют на то, как передается тормозной момент, на то, как тормозной суппорт движется относительно диска, а также на соотношение рычагов между ходом колеса и ходом амортизатора. Поскольку эти влияния могут иметь разную оптимальную конструкцию рычагов, конструкция велосипеда должна обеспечивать баланс. Дэйв Уигл разработал раздельную ось, которую он назвал «Раздельная ось». Trek Bicycle Corporation также выпустила версию конструкции с раздельным шарниром под названием «Active Braking Pivot» (ABP) в начале 2007 года. Cycles Devinci выпустила лицензионную реализацию конструкции «Split Pivot», которую Дэйву Уиглу удалось запатентовать.
Подвеска «Хорст Линк» представляет собой разновидность четырехрычажной подвески. Он характеризуется тем, что оба соединительных звена шарнирно закреплены на подседельной трубе, причем нижний шарнир расположен над центром каретки, а задняя ось расположена выше шарнира, соединяющего плавающее звено и нижнее соединительное звено. [14] [15]
Компания Specialized купила несколько патентов Лейтнера, которые они используют для своей «подвески FSR». Несколько производителей лицензировали дизайн 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 дизайн у Specialized, но дополнительно оптимизировал систему FSR, назвав свою собственную систему Advanced Ride Technology (ART). [17] [18]
Хотя эти конструкции не обязательно имеют какие-либо общие характеристики подвески, все они имеют определенное конструктивное преимущество. Поскольку соединительные звенья очень короткие, плавающее звено имеет форму жесткого заднего треугольника, достаточно большого, чтобы охватывать заднее колесо. Это позволяет жестко соединить задний треугольник с обеих сторон колеса как одну деталь перед присоединением к соединительным звеньям четырехбалочной системы. Это значительно увеличивает поперечную и крутильную жесткость задней части, что часто является недостатком четырехбалочных конструкций, и снижает нагрузку на шарниры, соединительные звенья и шарнир между задней осью и рамой.
«Виртуальная точка поворота» или VPP — это название четырехрычажной рычажной подвески с относительно короткими звеньями, соединяющими задний треугольник с рамой. Он характеризуется эффектом удлинения нижних перьев и S-образной осевой траекторией. [19] В некоторых вариантах звенья могут вращаться в противоположном направлении при движении подвески. Мгновенный центр вращения , присутствующий во всех системах рычагов, также называется виртуальной точкой поворота. Подвеска Virtual Pivot Point была разработана Джейми Кэлоном и Джеймсом Классеном для Outland Bikes в девяностых годах [20] , а соответствующие патенты сейчас принадлежат компании Santa Cruz Bicycles .
Новая конструкция подвески от Spot Bikes сочетает в себе «Живое звено» с обычной задней подвеской VPP или двухрычажной системой. В этой конструкции нижняя шарнирная тяга заменяется листовой рессорой из углеродного волокна, соединяющей передний треугольник с задним треугольником велосипеда. Оно может показаться менее прочным, но их технология из углеродного волокна является одной из лучших, и поскольку это такое короткое звено, оно может выдерживать большие нагрузки. По данным форумов PinkBike, такая конструкция подвески помогает повысить эффективность педалирования и преодолевает неровности, как никто другой. [21] [22] [23]
«DW-link» Дэйва Уигла — это еще одна система подвески с четырьмя стержнями и двумя относительно короткими звеньями, которые обычно вращаются одновременно. Он характеризуется реакцией, препятствующей приседанию, которая меняется в зависимости от хода подвески и предназначена для уменьшения потерь энергии в результате приседания во время вращения педалей. [24] Обычно сопротивление приседанию выше в начале хода подвески и меньше после этого. DW-link изначально использовался компанией Iron Horse Bicycle Company. Компания объявила о банкротстве в начале 2009 года и была приобретена Dorel Industries в июле 2009 года. [25] В настоящее время лицензия на DW-link принадлежит Ibis , Independent Fabrication , Turner Suspension Bicycles и Pivot Cycles. [26]
Другой вариант с использованием коротких вращающихся звеньев используется компанией Giant Bicycles под названием «Maestro». Дэйв Уигл подал в суд на Giant за нарушение патентных прав после того, как Giant проконсультировалась с Дэйвом Уиглом из DW Link. В 2014 году иск был прекращен после длительной и дорогостоящей тяжбы. [27]
Еще одним вариантом конструкции коротких звеньев является «Switch link», который можно найти на некоторых велосипедах Yeti , таких как SB-66, разработанный Дэйвом Эрлом. В исходной форме задний треугольник соединяется с рамой с помощью нижнего эксцентрикового шарнира, фактически создавая очень короткое нижнее звено, длина которого равна длине от центра эксцентрика до прикрепленного шарнира. Нижняя тяга первоначально будет слегка вращаться вверх и назад. Звенья вращались в противоположных направлениях, так что сначала верхнее звено вращалось вперед и вверх. По мере дальнейшего вращения верхнего звена оно будет двигаться вниз, изменяя или «переключая» направление нижнего звена вниз и вперед. В более свежей версии нижняя тяга заменена линейным подшипником, основанным на ударной технологии Fox Racing Shox. Этот линейный подшипник сначала просто перемещается вверх, а затем вниз к концу хода подвески.
«Full Floater» велосипедов Trek — это система, в которой задний амортизатор прикреплен только к заднему треугольнику. Нижние перья поворачиваются на подседельной трубе, а затем выходят в передний треугольник, а нижняя амортизаторная втулка прикрепляется к нижним перьям. Перья сидений прикреплены к звену «Evo», которое затем прикрепляется к втулкам верхней части амортизатора. Эта система позволяет более точно настроить кинематику подвески, поскольку угол удара относительно тяг во время движения изменяется более линейно. Trek также сочетает в себе «Full Floater» с задней осью «ABP», где шарниром задней подвески является задняя ось, что уменьшает обратную связь педали и предотвращает изменение движения подвески тормозными силами на колесе. Это также обеспечивает лучшее сцепление с дорогой и контроль при торможении на пересеченной местности. С 2017 года в Треке перестали использовать полный поплавок.
Система подвески «Equilink» была разработана компанией Felt Bicycles для своей линейки полноподвесок. В системе используется шестирычажная подвеска в стиле Стивенсона . [28] Equilink получил свое название от стержня в форме собачьей кости, который соединяет верхние и нижние звенья вместе. Ранние модели включали шарнир между цепью и перьями сиденья, тогда как в более поздних моделях из углеродного волокна цепь и перья сиденья представляли собой одну деталь, создавая поворотное действие за счет изгиба. Фелт утверждает, что система сохраняет эффективность педалирования при любой комбинации передач. [29]
Велосипеды с «плавающей трансмиссией» или «плавающей кареткой» могут использовать любой тип системы подвески для подвешивания заднего колеса к раме, но для соединения кривошипного узла с рамой и задней подвеской используются рычаги. Поскольку тяги соединены с задней подвеской, движение подвески также приводит к перемещению кривошипа. Плавающая трансмиссия часто используется для компенсации недостатков конкретной системы задней подвески, чтобы конструкция могла лучше использовать ее преимущества.
«Независимая трансмиссия» (или «IDrive» [ нужна ссылка ] ) представляет собой четырехрычажную систему подвески для велосипедных шатунов, [30] [31] само заднее колесо подвешивается как одношарнирная подвеска. Она была разработана дизайнером подвески для горных велосипедов Джимом Басби-младшим и стала прямым результатом ограничений, с которыми столкнулась конструкция четырехрычажной подвески GT LTS («Links Tuned Suspension» компании GT Bicycles ), используемая GT Bicycles с 1993 по 1998 год. IDrive пытается максимизировать эффективность передачи энергии от водителя к заднему колесу. Нижний кронштейн расположен эксцентрично в подшипнике внутри маятника, расстояние между центром подшипника и кареткой фактически создает очень короткое звено, а сам маятник создает еще одно. Соединение между вкладышем подшипника и рамой образует четырехзвенную рычажную систему с нижним кронштейном на плавающем звене и рычажным механизмом в целом, приводимым в действие движением маятника.
«Monolink», созданный Maverick Bikes и разработанный основателем RockShox Полом Тернером, представляет собой вариант подвески с независимой трансмиссией и разновидностью стойки MacPherson . Он использует три точки поворота и скользящее действие амортизатора, чтобы обеспечить четвертую степень свободы. В этой конструкции нижний кронштейн размещается на звене (монолинк), соединяющем раму и задний треугольник. Любая нагрузка на шатуны частично неподрессоренная, поскольку она также является нагрузкой на одну из частей самой подвески и активно воздействует на подвеску. Однако из-за этого во время спринта вне седла раскачивание происходит меньше. И снова это попытка максимизировать эффективность трансмиссии, ставя под угрозу другие области. Известными велосипедами, использующими этот дизайн, являются Maverick ML7, Durance, ML8 и Klein Palomino.
«Pendbox» можно найти на нескольких одношарнирных велосипедах Lapierre с рычажным приводом, в которых кривошип в сборе подвешивается к раме с помощью «мини-маятника»; Пендбокс. Звено соединяет маятник и Pendbox таким образом, что они образуют четырехзвенную связь. [32]
Подвеска может быть реализована на седле с помощью подвесного седла , подвесных направляющих или подвесного подседельного штыря . Существует множество различных типов подседельных штырей с подвеской, не путать с подседельными штырями с капельницей , которые работают на различных механизмах. Различные конструкции подвески заставляют сиденье перемещаться по разным траекториям во время сжатия.
В самом простом подседельном штыре с подвеской, поршневого типа, подобном изображенному сбоку, используется скользящая стойка с давлением пружины, которое часто можно изменить, регулируя резьбовую вставку в нижней части стойки для регулировки предварительного натяга пружины. Все подседельные штыри поршневого типа перемещаются вниз и вперед по наклону подседельной трубы. Из-за необходимости перемещения этих частей вверх и вниз, все подседельные штыри с поршневой подвеской страдают, по крайней мере, от небольшого вращения вокруг оси стойки, в результате чего сиденье может слегка покачиваться из стороны в сторону. Подседельные штыри поршневого типа с пружинами без предварительной нагрузки или другие конструкции с плохими допусками также могут иметь небольшое покачивание вверх и вниз в седле по оси стойки. Сиденье, которое не удерживается должным образом, может быть опасным, если не по крайней мере неудобным и раздражающим. Более новая и улучшенная конструкция подседельного штыря поршневого типа свела к минимуму все формы покачивания, и даже доступны подседельные штыри со встроенными в него регулируемыми поршнями.
В подседельных стойках с параллелограммной подвеской используются двойные перемычки, которые соединяют зажим седла со стойкой, и все они совершают дугообразные движения, хотя некоторые из них выгибаются назад, а другие - вперед. Различия между направлениями дуги создают стойки, которые предназначены для разных целей: задняя дуга лучше подходит для маленьких колес, быстрого движения или подъема, тогда как направление вперед лучше всего подходит для больших колес на спуске или на более медленных скоростях. Некоторые подседельные штыри имеют неровные звенья, образующие то, что на самом деле не является параллелограммом, так что арка при сжатии приближается к прямой линии. Для натяжения подседельного штыря используются различные конструкции: в некоторых используются эластомеры, в других - поршни. Размер, форма и расположение этих эластомеров и поршней также различаются в зависимости от марки и модели. Некоторые из эластомеров можно регулировать путем установки различных комбинаций эластомерных колец для создания определенного профиля и увеличения подвески. Другие имеют регулируемое давление воздуха или способы изменения профиля сжатия.
Рельсовая подвеска представляет собой V-образную петлю направляющей сиденья с дополнительным седельным фиксатором сверху. Подвесные направляющие соединяются с седельным зажимом на подседельном штыре, а дополнительный седельный зажим на направляющих соединяется с сиденьем, поднимая сиденье еще на 1,5–3 дюйма выше. Жесткость реек подвески задается размещением зажимов на фальце реек. движение подвески происходит вниз и назад по дуге, радиус и расстояние которой определяются ее жесткостью.
Эффективность подвески на седле, поручне или подседельном штыре зависит от того, насколько всадник переносит свой вес на седло. По этой причине этот тип подвески наиболее популярен на велосипедах с более вертикальной посадкой, на которых водитель проводит большую часть времени сидя. Они особенно хороши для велосипедов без какой-либо другой формы подвески, таких как гибридные велосипеды, круизеры, дорожные велосипеды или велосипеды для велокросса, однако они все равно могут помочь на горных велосипедах с жестким хвостом, если они используются для езды по неровным или ухабистым участкам, где подвеска вилки не обеспечивает достаточную эффективность. комфорт.
Подвеска может быть предусмотрена в ступице велосипедного колеса. [33] Один производитель предлагает ход от 12 до 24 мм. [34]
В катании на горных велосипедах термин «ступица подвески» использовался в 90-х годах для обозначения ступиц с увеличенными концами осей и более толстыми осями, чем это было принято в то время. Эти ступицы были разработаны для придания жесткости амортизационной вилке, которая все еще была новинкой, путем жесткого удержания ножек вилки в нужном 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 ступиц горных велосипедов, поэтому все современные ступицы горных велосипедов являются ступицами с подвеской.
Для описания различных аспектов велосипедной подвески обычно используются несколько терминов.
Под ходом понимается количество перемещений, допускаемых механизмом подвески. Обычно он измеряет, насколько перемещается ось колеса.
Предварительная нагрузка — это сила, приложенная к компоненту пружины до того, как будут применены внешние нагрузки, такие как вес водителя. Больший предварительный натяг приводит к меньшему провисанию подвески, а меньший предварительный натяг приводит к еще большему провисанию подвески. Регулировка предварительной нагрузки влияет на высоту подвески.
Отскок означает скорость, с которой компонент подвески возвращается в исходную конфигурацию после поглощения удара. Этот термин также обычно относится к демпфированию отбоя или регулировке демпфирования отбоя амортизаторов, которые изменяют скорость отскока. Более сильное демпфирование отскока приведет к более медленному возврату удара.
Провисание означает, насколько подвеска перемещается только под статической нагрузкой водителя. Провисание часто используется как один из параметров при настройке подвески для гонщика. 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 мощность, прилагаемую гонщиком. Некоторые механизмы блокировки также оснащены системой «сброса», которая отключает блокировку при приложении соответствующей силы, чтобы помочь предотвратить повреждение амортизатора и травму водителя при высоких неожиданных нагрузках.
Боб и приседания относятся к тому, как подвеска, обычно задняя, реагирует на вращение педалей. Приседание обычно означает, что задняя часть велосипеда опускается при ускорении, а боб означает повторяющееся приседание и отскок при каждом нажатии педали. Обе характеристики являются нежелательными, поскольку они лишают возможности вращения педалей. Многие системы подвески включают в себя демпфирование, предотвращающее раскачивание, приседание или «платформу», чтобы помочь устранить раскачивание. [35]
Обратная связь педали описывает крутящий момент , приложенный к шатуну цепью , вызванный движением задней оси относительно каретки . [35] Обратная связь педали вызвана увеличением расстояния между передней звездой и задней звездочкой и может ощущаться как крутящий момент на шатуне, противоположный вращению педалей вперед.
Демпфирование сжатия относится к системам, которые замедляют скорость сжатия при ударе передней вилки или заднем амортизаторе. Демпфирование сжатия обычно достигается путем пропускания гидравлической жидкости (например, масла) через клапан, когда амортизатор становится нагруженным. Величина демпфирования определяется сопротивлением клапана, причем более высокая степень демпфирования обусловлена большим сопротивлением в клапане. Многие амортизаторы имеют регулировку демпфирования сжатия, которая изменяет сопротивление клапана. Часто блокировки работают, не допуская сжатия или не допуская его.
Неподрессоренная масса — это масса частей велосипеда, не поддерживаемых системами подвески. На одном полюсе находятся шоссейные велосипеды без подвески в рамах, с очень небольшим количеством шин и без седла. Поднявшись с седел, гонщики могут обеспечить подрессоривание коленями, превращая свою массу в подрессоренную массу , но вся масса велосипедов остается неподрессоренной массой . Другая крайность — горные велосипеды с полной подвеской. В случае передней и задней подвески единственными неподрессоренными деталями являются колеса и небольшие детали передней вилки и задних перьев. Даже в этом случае, поскольку горные велосипеды имеют большие шины низкого давления, которые обеспечивают гораздо больший ход, чем маленькие дорожные шины высокого давления, колеса также в некоторой степени подрессорены.
В общем, велосипеды настолько легкие по сравнению с их гонщиками, что путешествие является гораздо большим мотиватором, чем неподрессоренная масса, при определении того, куда поставить подвеску и сколько ее использовать. Исключением является то, что на лежачих велосипедах и велосипедах-тандемах, где гонщики либо не могут подняться со своего сиденья, либо не могут заранее предвидеть, когда это понадобится, больше нельзя ожидать, что масса велосипедистов будет поддерживаться их сидениями. колени на неровностях дороги. Эти велосипеды обычно имеют какую-то систему подвески для уменьшения неподрессоренной массы.
Многие горные велосипеды имеют конструкцию полной подвески. Раньше горные велосипеды имели жесткую раму и жесткую вилку. В начале 1990-х горные велосипеды начали оснащаться вилками с передней амортизацией. Это облегчило езду по пересеченной местности для рук водителя. Первые амортизационные вилки имели ход подвески от 1 1 ⁄ 2 до 2 дюймов (от 38 до 50 мм). Вскоре после этого некоторые конструкторы рам разработали раму с полной подвеской, которая обеспечила гонщикам более плавную езду на протяжении всей поездки.
Новая конструкция рамы подвески и вилки уменьшила вес, увеличила ход подвески и улучшила ощущения. Многие блокируют заднюю подвеску, когда водитель сильно крутит педали или поднимается на подъем, 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 гонщики по-прежнему предпочитают ездить на раме с хардтейлом , и почти все гонщики на горных велосипедах используют амортизационную вилку. 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 свои собственные системы подвески.
Некоторые дорожные велосипеды , хотя и гораздо менее распространены, имеют подвеску, особенно упомянутую выше разновидность Soft Tail. Одним из примеров является задняя подвеска Spa (Suspension Performance Advantage) компании Trek Bicycle Corporation , которая предлагалась на некоторых моделях Pilot, но в 2008 модельном году эта система была снята. Практически все велосипеды, производимые компанией Alex Moulton , также имеют очень эффективную полную подвеску из-за низкой неподрессоренной массы маленьких колес и шин высокого давления, что характерно для нетрадиционной конструкции этих велосипедов. Недавняя разработка — консольный амортизатор [9] на некоторых современных гибридных велосипедах. [36]
Многие лежачие велосипеды имеют по крайней мере заднюю подвеску, поскольку водитель обычно не может подняться с сиденья во время езды. Одного шарнира обычно достаточно, когда тяга педалирования горизонтальна, то есть вперед, а не вниз. Обычно это так, если нижний кронштейн находится выше высоты основания сиденья. Если нижний кронштейн значительно ниже основания сиденья, все равно может наблюдаться некоторый отскок, вызванный вращением педалей.
Лежачие модели с короткой колесной базой выигрывают от передней подвески больше, чем лежачие модели с длинной колесной базой, потому что переднее колесо (часто небольшого диаметра, что еще больше увеличивает потребность в подвеске) воспринимает гораздо большую часть нагрузки, чем у лежачих автомобилей с длинной колесной базой.
Система подвески Softride была представлена на байк-шоу Interbike 1989 года . Первоначальные системы SRS состояли из двух коробок из стекловолокна, наполненных пеной, склеенных между собой вязкоупругим слоем. Первоначально предназначенный для использования в горных велосипедах , компания 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 в гонках по триатлону . Softride прекратила производство велосипедов в 2007 году после того, как эту конструкцию запретили участвовать в гонках UCI. [37]
Конструкцией подвески, очень близкой к Softride, является Zipp 2001 , современный конкурирующий велосипед с балкой, в котором подвеска была шарнирной, а не гибкой балки.
Популярный Whippet имел ряд внешних пружин, поддерживающих всю раму.
Даже успешный «Уиппет» с его многочисленными подвижными частями требовал большего внимания, чем обычный велосипед.
Велосипед «Уиппет» середины 1880-х годов имел всю секцию рамы, на которой находились руль, сиденье и шатуны, подрессоренные как единое целое.
_(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}}: Cite использует общий заголовок ( справка )