Велосипедная вилка

17.03.2014 00:00 http://ippolite.ru
PDF

Велосипедная вилка

 

Велосипедная вилка (bicycle fork) — несущая деталь (или механизм) рулевого управления велосипеда, который удерживает переднее колесо велосипеда и соединяет ось колеса с рулём напрямую. В частности, передняя вилка выполняет функцию поворота колеса и функцию амортизации велосипеда.

Не во всех случаях амортизационная вилка является необходимостью. На велосипедах с амортизаторами большая часть энергии затрачивается на то, чтобы «вкручивать» педалями велосипед в амортизатор. Амортизатор таким образом глушит часть энергии велосипедиста, и эта энергия уходит в никуда. Поэтому, например, на шоссейных велосипедах, амортизатор не используется. Это придает велосипеду больше жесткости и увеличивает скорость движения.

 

Как устроена велосипедная вилка?

Есть трубка, к которой крепится руль. Эта трубка плавно переходит в корону, из которой выходят внутренние трубки. Внутренние трубки входят в так называемые ноги вилки. Т.е. внутри трубок (ног вилки) находятся другие трубки. Если приложить давление на руль велосипеда или на колесо, в случае наезда на кочку или ухаб, то внутренние трубки под сопротивлением установленной внутри вилки пружины заходят во внешние трубки — ноги вилки.

Существует два вида сопротивлений, которым подвергается велосипед. Это непосредственная прямая ударная нагрузка, которая гасится пружиной внутри вилки (это может быть стальная пружина или воздух под давлением). И второй тип нагрузок — это колебания. Колебания гасятся демпфером, в качестве которого может использоваться эластомер, воздух или масло. Демпфер необходим для того, чтобы пружина не сразу отбрасывалась назад, а делала это постепенно. Эластомер как демпфер в велосипеде — это стержень, материалом в котором является полимер, из-за постоянных нагрузок быстро приходящий в негодное состояние. Поэтому эластомер - самый низкобюджетный вариант амортизатора. Гораздо лучше в качестве демпфера отрабатывает воздушная или маслянная система.

Составные части велосипедной вилки

  • Шток — ось вилки, которая жёстко запрессована в корону вилки. Шток вставляется в рулевой стакан рамы велосипеда и прочно удерживается выносом сверху. Шток может быть стальным, алюминиевым или карбоновым.
  • Корона — деталь вилки, в которую (у однокоронных вилок) запрессован шток и обе ноги вилки (у двухкоронных верхняя корона надевается на шток под вынос и держит ноги). Корона производится из алюминия литьём, с последующей ковкой (все вилки среднего и высшего класса) или карбона (если шток тоже карбоновый).
  • Ноги (у жестких вилок — «перья») — части вилки трубчатого профиля, которые либо соединяются с осью колеса напрямую (у жёстких вилок), либо телескопически задвигаются внутрь конструкции штанов (у амортизационных вилок). В ногах амортизационных вилок частично располагаются: внешние регулировки вилки, пружины и демпферы.
  • Штаны — деталь амортизационной вилки, состоящая из двух «стаканов» трубчатого сечения, соединенных в большинстве случаев друг с другом гориллой в виде единой детали (не относится к вилкам перевернутого типа). Внутрь штанов задвигаются ноги вилки. Штаны производятся из дешевых алюминиевых сплавов (вилки низшего класса) и дорогих прочных алюминиевых сплавов (некоторые заказные вилки для хардкорного фрирайда); сплавов алюминия с магнием или многослойной конструкции из алюминиевых сплавов и карбона (некоторые вилки высшего класса вплоть до даунхильных). Большинство вилок имеет штаны из магниевого сплава с алюминием.
  • Дропауты — точки крепления колеса — обычно представляют собой единую деталь со штанами. Однако если штаны карбоновые, то дропауты могут быть изготовлены из алюминиевого сплава. Отдельные модели вилок имеют дропауты из нержавеющей стали, что снимает распространённую проблему коррозии магния в этом месте. Дропауты бывают открытые (под 9 мм ось) и закрытые (15 мм и 20 мм сквозные оси).

 

Из чего изготавливаются велосипедные вилки?

Жёсткие вилки обычно изготавливаются из стали, алюминиевых сплавов, углепластика и иногда — из титана.

  • Алюминиевые и стальные вилки — самые простые и дешевые в изготовлении. При этом алюминиевые считаются наиболее худшими для использования, они  потенциально не очень надежны (из-за возможности быстрой усталости металла). Стальные вилки более надежны, но немного тяжелее.
  • Карбоновые вилки - используются в шоссейных скоростных велосипедах, начиная со среднего уровня; шток у них может быть как алюминиевым (дешевле), так и карбоновым (легче и дороже). Дропауты у недорогих карбоновых вилок, как правило, алюминиевые. Выпускаются карбоновые вилки и для горных велосипедов, а так же — для даунхилла.
  • Титановые вилки изготавливаются по единичным заказам. Особенности конструкции титановых вилок всецело зависят от пожеланий заказчика.

В амортизационных вилках применяются самые различные материалы в различных сочетаниях, что зависит от класса вилки. В общем случае, алюминиевые детали дороже стальных, а карбоновые — намного дороже алюминиевых, и являются признаком сверхдорогих высококачественных гоночных вилок.

 

Виды амортизационных вилок:

  • пружинные амортизационные вилки (в качестве пружины — используется стальная пружина, демпфер отсутствует) — самый дешевый вариант; практически полностью отсутствует амортизация.
  • пружинно-элластомерные вилки (в качестве пружины — стальная пружина, демпфером является элластомер) — недолговечный вариант вилки, эластомер умирает примерно через год.
  • воздушные амортизационные вилки (в качестве пружины — воздух, в качестве демпфера — тоже воздух) — это самый легкий вариант амортизации,  воздух накачивается насосом;
  • маслянно-воздушные амортизационные вилки (в качестве пружины — воздух, в качестве демпфера — масло) — отличается большим количеством настроек, масло перетекает из одной секции в другую через небольшие отверстия;
  • маслянно-пружинные амортизационные вилки (пружиной является стальная пружина, демпфером является маслянная система) - увеличенный вес за счет стальной пружины, но при этом обеспечивается большая точность и плавность хода.

 

Стандарты вилок

Стандарт вилки Диаметр штока на выносе
(номинальный)
Диаметр штока у основания
1" ISO 25.4 мм 26.43 мм
1" JIS 25.4 мм 27.03 мм
1⅛" 28.6 мм 30.015 мм
1¼" 31.8 мм 33.0 мм
1.5" 38.1 мм 39.76 мм
1⅛" - 1.5" tapered (конусный шток) 28.6 мм 39.76 мм