Устройство современного велосипеда

1. Рама	11. Покрышка	21. Система
2. Рулевая колонка	12. Обод	22. Цепь
3. Вынос	13. Спицы	23. Амортизатор задней вилки
4. Ручки-грипсы	14. Тормозной диск	24. Вилка задняя
5. Рога	15. Передняя втулка (ось)	25. Седло
6. Тормозные ручки	16. Тормозной суппорт	26. Подседельный штырь (глагол)
7. Манетки	17. Шатун	27. Задний переключатель
8. Тросики	18. Педали	28. Кассета (трещётка)
9. Крыло	19. Передний переключатель	29. Суппорт заднего тормоза
10. Вилка передняя	20. Каретка	30. Задний дисковый тормоз
		31. Петух

Рама велосипеда является основной несущей конструкцией в велосипеде. Есть несколько ключевых критериев, по которым классифицируются рамы: материал, тип подвески и предназначение. Большинство современных велосипедных рам изготавливается из сплавов алюминия (Al 6061, Al 7005, Al U6), стальных сплавов (HiTen, Cromo, Cr-Mo) и карбона. Благодаря использованию алюминия, конструкция получается прочной и достаточно легкой. Рамы из стали несколько прочнее аналогов из алюминия, но значительно проигрывают им в весе. Производство стальных рам дешевле и менее трудоемко по сравнению с изготовлением рам из алюминия. Производство карбоновых рам высокотехнологично и дорого. Основным преимуществом карбона является низкий вес при той же прочности, а основной недостаток - его дороговизна. Велосипедные рамы следует поделить на две большие категории: с активной и с пассивной амортизацией заднего колеса.

Под пассивной амортизацией подразумевается отсутствие отдельных узлов или шарниров, рассчитанных на срабатывание под нагрузкой. Таким образом, пассивная амортизация происходит за счет естественной гибкости материала, из которого изготовлена рама. Велосипеды, оснащённые рамой с пассивной амортизацией, называют «хардтэйлами» (от англ. «жесткий хвост»).

Рамы с активной амортизацией, т. е. имеющие какие-либо подвижные элементы, шарниры или системы шарниров в своей конструкции, принято называть «подвесами». Велосипеды, оснащённые рамой с активной амортизацией называют «двухподвесами» .

Универсальные крепления на раме используются, чтобы закрепить на раме насос, флягу для воды и другие аксессуары. На "продвинутых" рамах предусмотрены разъёмы для крепления дисковых тормозов.

Петух - это специальный металлический кронштейн, на который крепится задний переключатель. На "продвинутых" рамах петух обязательно съемный.

Рулевая колонка соединяет раму велосипеда с вилкой и позволяет вилке свободно вращаться. Рулевая колонка состоит из 2 чашек, устанавливающихся непосредственно в раму, подшипников и фиксирующих колец, устанавливаемых на шток вилки.

Руль велосипеда может быть прямым, выгнутым и шоссейным. На прямой руль иногда устанавливают “рога” - ручки по краям. Широкие рули дают больше контроля над велосипедом и повышают точность управления, но несколько «замедляют» управление. Подъем отвечает за положение райдера. Чем меньше подъем, тем более «агрессивную» позицию принимает велосипедист.

Грипсы - прорезиненные ручки на руле, которые не дают рукам соскальзывать и несколько смягчают удары от неровностей. Грипсы могут изготавливаться из резины, поролона, гелевых материалов и т.д. Ключевым различием между всеми грипсами, помимо толщины и материала из которого они изготовлены, является тип крепления грипс к рулю. «Лок-он» - грипсы с фиксирующими кольцами на торцах, которые не позволяют грипсе проскальзывать и облегчают установку. А простые грипсы держаться только за счет силы трения.

Барэнды - заглушки, вставляемые по краям руля, для предотвращения травм. Не следует недооценивать опасность, которую представляют собой торцы руля. Случаи, когда ими повреждали ноги и живот - не редкость.

Вынос руля в большой степени определяет посадку велосипедиста, его расположение относительно рамы. Варьируя подъем и длину выноса можно занять как вертикальную прогулочную, так и скоростную низкую (для меньшего сопротивления) посадку. Существуют модели выносов руля, которые можно отрегулировать "под себя" и "под ситуацию".

Манетки предназначены для переключения передач. Бывают двух видов: триггерные и грипшифты (grip-shift).

В грипшифте переключение осуществляется за счет поворота барабана переключателя вдоль оси руля, благодаря чему можно переключать сразу несколько передач в любую сторону. Недостатком же является несколько меньшая четкость работы, чем у триггерных манеток.

Триггерная манетка - это блок, располагающийся на руле рядом с ручкой, содержащий два рычага. Одним рычагом цепь перемещается в одну сторону, другим - в обратную. После каждого переключения передач, которое происходит достаточно четко, рычаг возвращается строго в то же самое положение, в котором он находился до переключения. Благодаря этому, передачи можно переключать одним пальцем, вообще не отрывая руку от руля, что удобно и актуально на дорогах со сложным рельефом, когда необходимо крепко держать руль. На данный момент, это наиболее распространенный механизм управления переключением передач.

Передний переключатель обеспечивает переход цепи по звездам системы (педальный узел: шатуны, шестерни, каретка). С помощью системы тросов он подсоединен к манеткам. Отличается надёжностью и неприхотливостью.
Переключатель позволяет поддерживать комфортный темп педалирования вне зависимости от скорости.

Задний переключатель обеспечивает переход цепи на разные звезды кассеты (звёзды на втулке заднего колеса). Задний переключатель подсоединен к манеткам также с помощью тросов, но в отличие от своего переднего собрата, он в силу конструктивных причин более подвержен воздействию воды и грязи, поэтому требует внимания и ухода.

Более дорогие модели переключателей превосходят бюджетные аналоги благодаря высокой скорости переключения, меньшим размерам и весу.

Система тросов передаёт усилие от моноблоков к переключателям скоростей и тормозной системе. В современном велосипеде обычно установлено четыре троса: к заднему и переднему тормозам, к заднему и переднему переключателям скоростей. Существует модели тормозов, где тросы заменены на тонкие гидравлические шланги, в которых находится специальное масло, передающее усилие за счет давления поршня в моноблоках.

Существуют три основных вида систем торможения:

1. Втулочные тормоза начинают работать тогда, когда велосипедист крутит педали в обратную сторону. Часто применяется в самых обычных дорожных велосипедах без механизмов переключения передач.
Преимущества: высокие грязезащищенность и износостойкость при работе в умеренных условиях. Наиболее дешёвые.
Недостатки: могут быть установлены не на любой велосипед и только на заднее колесо. При длительных торможениях, например при спуске с перевала, возможен перегрев тормоза и его выход из строя. При заметных износах деталей возможны резкие проскоки («прокруты») педалей без появления тормозящего усилия. Для замены изношенных деталей приходится выполнять довольно сложную работу по разборке-сборке втулки заднего колеса.

2. Ободные тормоза зажимают колодками обод колеса велосипеда и тем самым снижают скорость его вращения. Самые распространённые ободные тормоза имеют конструкцию, называемую V-brake .
Преимущества: дешевле, легче и более ремонтопригодные чем дисковые.
Недостатки: движение колодок не перпендикулярно ободу, а под углом в 30-40°, что связано с невозможностью размещения шарнира на одной вертикали с тормозной дорожкой обода. Такая ситуация приводит к необходимости частой регулировки тормозных колодок по мере их износа. При попадании грязи на обод снижается их эффективность.

3. Дисковые тормоза обеспечивают торможение за счет сжатия колодками специального тормозного диска, закрепленного на втулке колеса.

Преимущества: дисковые тормоза не боятся восьмерок на ободе, так как закреплены прямо на втулке колеса. Работа в более чистых условиях (грязь меньше попадает на диск, чем на обод) позволяет увеличить срок службы колодок. К тому же, обода не истираются тормозными колодками. Дисковые тормоза практически не требуют настройки, комплекта тормозных колодок хватает на достаточно длительный период.
Недостатки: по сравнению с ободными тормозами дисковые тормоза тяжелее. Стоимость их эксплуатации, не говоря о стоимости самих тормозов, заметно выше, чем у ободных. Ремонтопригодность гидравлических дисковых тормозов невысока.
Для привода тормозного механизма может быть использована как механическая, так и гидравлическая система.
Преимущество гидравлических систем в том, что они дают больше контроля над тормозами по сравнению с механическими системами, которые чаще всего вообще работают по принципу «тормозит - не тормозит».

Колёса велосипеда крепятся к раме через вилки - переднюю и заднюю.

Передняя вилка бывает двух типов - амортизационная и жесткая. Жесткую вилку чаще ставят на велосипеды, нацеленные на высокую скорость - шоссейные-спортивные, туристические и спортивные трековые модели, а амортизационную вилку, напротив, ставят на горные велосипеды и гибриды, где максимальная скорость не так важна, поскольку амортизатор поглощает не только удары, но и часть энергии от педалирования, а кроме того придаёт конструкции лишний вес. Амортизационные вилки различают по длине хода (от 40 до 300 мм) и типу амортизирующего элемента - воздушные, маслянные и эластомерные.
В эластомерных вилках роль упругого элемента играет стальная пружина, а демпфером служит полимерный стержень, располагающийся внутри нее и направляющие, в которых ходят стойки. Обладают средним весом, недороги. Но зимой консистентная смазка замерзает и вилка становится жесткой. К тому же все недорогие вилки достаточно быстро выходят из строя.
Масляные вилки также работают за счет жесткости пружины, а демпфером служит масло, перетекающее из одной полости в другую через систему клапанов. Могут обладать регулировкой сжатия или и сжатия, и отбоя. Пружинно-масляные вилки наиболее долговечны. Главный недостаток - этот класс вилок обладает наибольшим весом.
Воздушные вилки отличаются от двух предыдущих типов тем, что пружинящим элементом является не стальная пружина, а воздух. Демпфирование осуществляется масляными картриджами. В настоящее время воздушные вилки наиболее легкие. Существуют воздушные вилки высокого давления и низкого. Первые менее чувствительны к перепадам температур, вторые более износостойкие.

Задняя вилка в некоторых моделях велосипедов оборудуется амортизатором. Установить задний амортизатор можно лишь на специальную раму («подвес»), рассчитанную на это. Задний амортизатор также «съедает» часть усилий велосипедиста и добавляет веса велосипеду, но даёт дополнительный комфорт на плохих и очень плохих дорогах. Велосипеды, задним амортизатором называют «двухподвесами».

Система - совокупность комплекта передних звезд, каретки и шатунов. Обычно система состоит из трех, двух или одной звезды. У шоссейных велосипедов обычно две звезды: на 52 и 32 зуба. У горных велосипедов количество зубцов на звездах обычно 48, 38, 28 или 42, 32, 22. Некоторые системы снабжены пластиковым кольцом, предохраняющим одежду от попадания между зубьями и цепью.
Шатуны - это две «палки», к которым крепятся педали. При выборе шатунов стоит помнить о том, что у них бывают разные стандарты крепления. Самые распространенные из них: со шлицевым соединением, квадратным соединением или двусоставные. Особенностью двусоставных шатунов является то, что ведущая звезда и ось закреплены и не снимаются с правого шатуна.
Каретка представляет собой подшипниковый узел, обеспечивающий вращение шатунов с педалями и ведущими звездами относительно рамы велосипеда. Назначение кареточного узла - передавать крутящий момент от педалей к колесу велосипеда с минимальными потерями. Расположение в нижней части рамы, прямо за передним колесом, приводит к постоянному его закидыванию грязью и водой, поэтому подшипники каретки должны быть хорошо защищены от воздействия внешней среды.

Педали бывают двух принципиально разных типов:
- обычная платформа на которых нога удерживается за счет зацепления за шипы, за счет силы трения
- туклипсы, педали с ремешком для крепления ноги
- контактные педали, требующие специального крепления на велотуфлях
Последние два типа педалей значительно улучшают эффективность педалирования, поскольку усилие передается не только при нажатии на педаль, но и при подъеме ноги. Контактная педаль пристегивается к ноге особым контактом на ботинках. Езда в велотуфлях требует определенного опыта.

Цепь это самое нагруженное механическое устройство в велосипеде. Она постоянно подвержена износу и подлежит постоянному уходу, смазке и своевременной замене.

Кассета (трещётка) - это задний набор звездочек. У горных велосипедов количество зубьев на задних звездах обычно находится в промежутке от 11 до 34. Число зубьев на системе относительно зубьев на кассете называют “передаточным отношением”. На современном велосипеде в кассете может быть от 6 до 10 звёзд. Большее количество звезд дает заметный прирост возможных передаточных отношений, что позволяет выбрать оптимальную передачу для любого уклона дороги, т.е. обеспечивает велосипедисту возможность забраться на очень крутой склон.

Обод колеса. От обода зависит долговечность колеса в целом и, во многом, скорость велосипеда. Почему колеса должны быть прочными понятно, а почему же они должны быть легкими? При разгоне, силы расходуются на раскрутку колес. И чем дальше от центра вращения находится масса и чем она больше, тем большую работу приходится затрачивать на раскрутку. Особенно заметно когда скорость движения постоянно изменяются на большие значения. Например, в соревнованиях по кросс-кантри. Передвижение по городу тоже имеет достаточно "рваный" ритм, а учитывая качество многих улиц в российских городах, становится понятным и требование к высокой прочности колес.
В основном обода изготавливаются из алюминиевых сплавов. Они значительно легче стальных. При этом прочность дешевых стальных ободов крайне низка, а ободные тормоза работают с ними значительно хуже, чем с алюминиевыми.
Самые простые обода (прогулочные) обычно выполняются одностенными, то есть профиль такого обода похож на букву "U". Более совершенным типом ободов, которые могут иметь меньший вес при большей прочности, являются двухстенные (Double Wall) обода, в которых в серединке "U" добавлена горизонтальная перемычка.
Для горного велосипеда стандартный диаметр колеса 24-26, для шоссейного - 28 дюймов.

Покрышка. От неё напрямую зависят скорость и устойчивость велосипеда на разных типах дорожного покрытия. Покрышки различают по плотности резины, виду протектора и ширине.
Покрышки без протектора или с маловыраженным рисунком называют “слик”, с чистым верхом, но боковыми шипами - “полуслик” и, наконец, “шиповка” - у которых рабочая поверхность имеет ярко выраженный протектор (покрышки для горных велосипедов).
Первая пара цифр в индексе резины - это диаметр колеса, на которое она рассчитана, вторая пара - ширина покрышки. Например, 26×2,1 - покрышка на колесо 26" шириной 2,1". Чем покрышка шире, тем увереннее она будет держать велосипед в поворотах, но при этом, потеряет в накате. Чем более агрессивный рисунок у протектора, тем на более мягкую поверхность он рассчитан. Для твердых поверхностей следует выбирать резину с менее агрессивным рисунком протектора.

Втулки – одни из самых важных и, нередко, дорогих узлов велосипеда. Это закрытый от грязи и влаги подшипниковый узел, который обеспечивает вращение колеса, путём передачи усилия через спицы. Втулки подвергаются большим нагрузкам, поскольку на них и приходится вес велосипеда и седока. От их качества весьма существенно зависит накат, что очень важно - ведь велосипедист при езде тратит свои собственные силы. Существует множество видов втулок, рассчитанных на разные нагрузки, разные типы тормозов и разное число спиц.
Самая простая конструкция – у втулки переднего колеса обычного велосипеда. Цилиндрический корпус, по торцам которого располагаются фланцы с отверстиями для крепления спиц. Внутри корпуса находятся ось и подшипниковые узлы, закрытые пыльниками. Устройство задней втулки любого велосипеда заметно сложнее.
Задние втулки многоскоростных велосипедов, могут быть двух видов. Устаревшие резьбовые втулки, где трещетка, т. е. блок звезд вместе с храповым механизмом, навинчивается на втулку или современные – барабанные (Freehub), где храповой механизм является частью втулки, а кассета представляет собой лишь набор звезд.

Спицы являются очень уязвимым элементом велосипеда - помимо условно статической нагрузки от веса байка и велосипедиста, они постоянно подвергаются ударам на дорожных неровностях. Обычно колеса спицуют накрест (”в три креста”) или радиально (”солнышком”). Для горного велосипеда наиболее распространена спицовка 32-мя или 36-ю спицами на 3 “креста”.

Седло - часть велосипеда, на которой сидит велосипедист. Правильный выбор седла под индивидуальный стиль катания крaйне важен. Шоссейные седла узкие и длинные, седла для горных велосипедов более широкие, а у городских велосипедов они очень широкие, подпружиненные, ориентированные на полностью вертикальную посадку. Существует разделение на мужские и женские сёдла.
Подседельный штырь (глагол) бывает:
- жесткий (алюминиевая, стальная или углепластиковая трубка с креплением для седла)
- амортизационный (с пружиной)
Комбинация подседельного штыря и сиденья определяет высоту посадки велосипедиста и это серьезно сказывается на управлении. В дисциплинах, где требуется усиленное педалирование, например Кросс Кантри, штыри делаются достаточно длинными, увеличивая высоту посадки. Это позволяет велосипедисту с большим усилием крутить педали. Но высокое седло - это не всегда преимущество, например во фрирайде используются более короткие подседельные штыри, потому что гонщик большую часть трассы проводит не в седле и длинный подседельный штырь мешает ему. При выборе подседельного штыря и седла стоит помнить о двух вещах: о диаметре посадочного отверстия для подседельного штыря в раме и о совместимости стандартов подседельного штыря и самого седла. Двумя самыми популярными стандартами являются «рэйл» и «пивотал» . «Рэйл» подразумевает крепление подседельного штыря к рельсам на седле, а «пивотал» - две поверхности с резьбой, стягиваемые одним болтом, проходящим сквозь седло.
Подседельный хомут - зажимает подседельный штырь в раме. Бывает конструктивно выполнен с эксцентриком или на обычным болтом.