Велосипедтің алдыңғы шанышқысы

Кіріспе

Велосипед бөлігі

Велосипед бұрандасы – велосипедтің алдыңғы дөңгелегін ұстайтын бөлігі. Бұранда әдетте екі қанаттан тұрады, олар жоғары жағынан бұранда тәжімен (коронасымен) қосылады. Тәж көбінесе алдыңғы жақта орналасқан. Көптеген аспалы бұрандаларда төменгі бөліктердің екі жағын (оқсаға қосылған бөлігін) жалғайтын доға болады. Ол көбінесе тұғырлардың (төменгі бөліктерге сығатын ось) алдында орналасады, бірақ әрқашан емес. Тәждің үстінде рульдік түтік бұранданы велосипедке және рульге (саптама арқылы) бекітеді, бұл жүргізушіге велосипедті басқаруға мүмкіндік береді. Бұранданың рульдік түтігі қаңқамен бас түтігіне орнатылған подшипниктер арқылы байланысады (гарнитура). Бұранданың төменгі жағында, бұранда ұштары дөңгелекті ұстайды. Әдетте, білік бұрандаға болтпен бекітіледі немесе жылдам босату механизмі (quick release) қуыс біліктен өтіп, білікті бұрандаға қысып бекітеді. Велосипедтің құлау нүктесі (dropout, frame end, fork end) – дөңгелектің білігі бекітілетін рамадағы немесе бұрандадағы ойық. "Бұранда" термині кейде 19 ғасырдың аяғындағы обычайный (penny-farthing) велосипедтерінде болғандай, артқы дөңгелекті ұстайтын бөлікті де сипаттау үшін қолданылады. Қазіргі заманғы велосипедтердің көпшілігінде артқы дөңгелек енді шындық бұранданың орнына отыру түтігін, екі орындық тіреуін және екі тізбекті тіреуін қамтитын артқы үшбұрышқа бекітіледі, бірақ "артқы бұранда" термині қолданылуда. Саяжайлық велосипедтер және басқа да конструкциялар үшін ауытқуды анықтағанда раманың бас бұрышы мен дөңгелектің мөлшерін ескеру қажет, сондай-ақ жақсы басқару сипаттамаларын қамтамасыз ету үшін қабылданатын ауытқулардың тар диапазоны бар. Жалпы ереже бойынша, көлбеу бас бұрышы бұрандаға көбірек ауытқуды қажет етеді, ал кішкентай дөңгелектер үлкен дөңгелектерге қарағанда аз ауытқуды қажет етеді.

Ұзындығы

Шанышқының ұзындығы әдетте рульдік түтікке параллель, төменгі подшипник сақинасының төменгі жағынан алдыңғы дөңгелектің осінің ортасына дейін өлшенеді. 1996 жылы жүргізілген 13 700c жол шанышқыларының зерттеуі бойынша ең ұзын шанышқы 374,7 мм, ал ең қысқасы 363,5 мм болған.

Кеңдігі

Шанышқының ені, сондай-ақ арақашықтық деп те аталады, алдыңғы дөңгелек осінің бойымен, екі шанышқы ұшының ішкі жиектері арасында өлшенеді. Көптеген қазіргі заманғы ересектерге арналған шанышқылардың ені 100 мм болады. Өтімді осьтерге арналған тау велосипеді шанышқылары 110 мм енге ие.

Жалпы өлшем мәселесі

Жапырақшалар қажетті дөңгелекті орналастыруға мүмкіндік беретін дұрыс ұзындықта болуы керек, сондай-ақ кадр дизайнері көздеген шамамен рульдік геометрияны қамтамасыз ету үшін дұрыс бұрылысқа ие болуы керек. Форканың функционалдық ұзындығы әдетте осьтен бағанаға дейінгі қашықтық (A C) арқылы беріледі. Сондай-ақ, дөңгелектің білігі форканың тіреуіштерге сәйкес келуі керек (әдетте 9 мм қатты немесе ішкі білік немесе 20 мм осьті білік). Кейбір өндірушілер Maverick-тің 24 мм білігі, Specialized-тің 25 мм осьтік білігі және Cannondale-дің Lefty жүйесі сияқты өзгеше стандарттармен форкалар мен үйлесімді ступицаларды ұсынды.

Қылқалам

Шешуші түтіктер, велосипедтің қалған бөлігіне шешушіні бекітуге қолданылатын гарнитураға байланысты, бұрандалы немесе бұрандасыз болуы мүмкін. Қажет болған жағдайда, бұрандасыз болаттан жасалған шешуші түтігін тиісті калибрмен бұрандалауға болады. Бұранда қадамы әдетте бір дюймге 24 жіп, бірақ кейбір ескі Raleigh велосипедтерінде 26 жіп қолданылады.

Күші жойылды

Көптеген тау велосипедтерінде бұрандада соққыны жұмсартатын құрылғылар жиынтығы болады, мұндай жағдайда қақпақтар әдетте жоғарғы және төменгі телескопиялық түтіктерден тұрады және "аяқтар" деп аталады. Асқынудың жүріп өтуі мен басқару ерекшеліктері бұранданың қандай тау велосипедіне арналғандығына байланысты өзгереді. Мысалы, өндірушілер кросс-кантри (XC), таудан түсу және фрирайд үшін әртүрлі бұрандалар шығарады. XC жарыстарына арналған бұрандалар әдетте жеңіл, нашар берік және қиын жерлерге және экстремалды жағдайларға арналған бұрандаларға қарағанда аспаны аз жүреді. Аспалы бұрандалардың танымал өндірушілері Cannondale, Fox, SR Suntour, Manitou, Marzocchi және RockShox. Соңғы жылдары аспалы бұрандалардың дизайны жетілдіріліп, дизайны әртүрлі болды. Асқынудың жұмыс істеу мүмкіндігі уақыт өте келе ұлғайды. Асқыну бұрандалары енгізілген кезде тау велосипедінің төмендеуі үшін 80–100 мм жүріп өту жеткілікті деп саналды. Әдетте, бұл жүріп өту XC дисциплиналарында қолданылады, ал таудан түсуге арналған бұрандалар қазір экстремалды жерлерді басқару үшін 150-ден 200 мм-ге дейін жүріп өтуді ұсынады. Бұл аспалы бұранданың жүріп өтуінің шегі емес; мысалы, Marzocchi Super Monster T 300 мм (12 дюйм) жүріп өтуді ұсынады. Дизайнның басқа жетістіктері – бұранданың жүріп өтуін ерекше жер профиліне бейімдеуге мүмкіндік беретін реттегіш жүріп өту. Әдетте, тау басына немесе жазық жерге қарай төмендеуге қарағанда аспаны аз жүру қажет. Жоғары деңгейдегі конструкциялар көбінесе бұранданы бұғаттау мүмкіндігімен жабдықталады, бұранданың қозғалуын азайтады немесе тегіс жерлерден тиімді жүруге мүмкіндік береді. Бұл бұғаттау кейде рульдегі кабель мен тұтқа арқылы қашықтан іске қосылуы мүмкін. Соққыны жұмсартатын құрылғы әдетте екі бөліктен тұрады: серіппе және демпфер немесе сөндіргіш. Серіппе болат немесе титан орамасымен, эластомермен немесе тіпті қысылған ауамен іске асырылуы мүмкін. Серіппе материалының таңдауы бұранданың жалпы сипаттамаларына айтарлықтай әсер етеді. Серіппелі бұрандалар қысылған ауа серіппесін пайдаланатын конструкцияларға қарағанда көбінесе ауыр болады, бірақ олар бүкіл жүріп өту бойында сызықтық, Гук заңына бағынған реакцияны көрсетуге арналған. Болаттан жасалған серіппелерді титан серіппелермен ауыстыру конструкцияның салмағын азайтады, бірақ шығындарды арттырады. Ауа серіппелері газдардың термодинамикалық қасиеттерін пайдаланады, олардың қысымы олар адиабатикалық қысылған кезде артады. "Серіппе" металл емес, ауамен қамтамасыз етілгендіктен, ауалы бұрандалар көбінесе жеңіл болады. Бұл оларды XC конструкцияларында жиі қолдануға мүмкіндік береді. Бұл бұранданың тағы бір артықшылығы – серіппе тұрақтылығын ауа қысымын реттеу арқылы реттеуге болады. Бұл бұранданы айдаушының салмағына қарай баптауға мүмкіндік береді. Бұл конструкцияның бір кемшілігі – сызықтық жауапқа жетудің қиындығы, өйткені қысым газдың көлемімен шамамен кері (сызықтық емес) өзгереді. Бұранда қысылғанда, бұранданың тиімді серіппелік тұрақтылығы артады. Ауаның ішіндегі көлемін арттыру бұл әсерді азайта алады, бірақ серіппенің көлемі, ең соңында, шектеледі, өйткені ол бұранда қақпағының өлшемінде болуы керек. Демпфер әдетте майды аспалы бұрандадағы бір немесе бірнеше кішкентай саңылаулардан немесе шим стектерінен өткізуге мәжбүрлейді. Кейбір модельдерде серіппе, демпфер немесе екеуі де жүргізушінің салмағына, жүргізу стиліне, жер бетіне немесе осы немесе басқа факторлардың кез келген үйлесіміне сәйкес реттелуі мүмкін. Екі құрамдас бөлік бір жағында серіппелік механизм, екінші жағында демпфермен бөлінеді.

On most mountain bicycles, the fork contains a set of shock absorbers, in which case the blades typically consist of upper and lower telescoping tubes and are called "legs." The suspension travel and handling characteristics vary depending on the type of mountain biking the fork is designed for. For instance, manufacturers produce different forks for cross country (XC), downhill, and freeride riding. Forks designed for XC racing are typically lighter, less robust and have less suspension travel than those designed for rougher terrain and more extreme conditions. Popular makers of suspension forks include Cannondale, Fox, SR Suntour, Manitou, Marzocchi, and RockShox. Suspension fork design has advanced in recent years with suspension forks becoming increasingly sophisticated and diverse in design. The amount of suspension travel available has increased over time. When suspension forks were introduced, 80–100 mm of travel was deemed sufficient for a downhill mountain bike. Typically this amount of travel is now used in XC disciplines, with downhill forks now offering 150 to 200 mm of travel for handling extreme terrain. This is not the limit of suspension fork travel; for example, the Marzocchi Super Monster T offers 300 mm (12 inches) of travel. Other advances in design include adjustable travel allowing riders to adapt the fork's travel to the specific terrain profile. Typically, less suspension travel is needed for uphill or flat terrain than for downhill terrain. Advanced designs also often feature the ability to lock out the fork to eliminate or drastically reduce the fork's travel for more efficient riding over smooth sections of terrain. This lockout can sometimes be activated remotely by a cable and lever on the handlebars. The shock absorber usually consists of two parts: a spring and a damper or dashpot. The spring may be implemented with a steel or titanium coil, an elastomer, or even compressed air. The choice of spring material has a fundamental effect on the characteristics of the fork as a whole. Coil spring forks are often heavier than designs which use compressed air springs, but they are more easily designed to exhibit a linear, Hookean response throughout their travel. Replacing steel coils with titanium coils in a design can decrease the weight of the design but leads to an increase in expense. Air springs utilize the thermodynamic property of gases that their pressures increase as they are compressed adiabatically. As the "spring" is provided by air rather than a coil of metal, forks with air springs are often lighter. This makes their use more common in XC designs. Another advantage of this type of fork design is that the spring constant can be adjusted by adjusting the air pressure. This allows a fork to be tuned to a rider's weight. One disadvantage of this design is the difficulty in achieving a linear response, as pressure varies approximately inversely (not linearly) with volume in a gas. As the fork compresses, the effective spring constant of the fork increases. Increasing the volume of the air inside the spring can reduce this effect, but the volume of the spring is ultimately limited, as it needs to be contained within the dimension of the fork blade. The damper usually forces oil to pass through one or more small openings or shim stacks in the suspension fork. On some models, the spring, the damper, or both may be adjusted for rider weight, riding style, terrain, or any combination of these or other factors. The two components may be separated with the spring mechanism in one blade and the damper in the other.

Вариациялар

Жылдар бойы шанышқының көптеген түрлі дизайндары сынақтан өтті. Олардың бірнешесі бүгінге дейін қолданылып келеді.

Күші жойылды

Кейбірлері телескоптық элементтерге сүйену орнына механикалық қозғалысты қамтамасыз ету үшін байланыстарды пайдаланды. Басқалары, әсіресе Cannondale, тәждің үстіндегі руль түтігіне орнатылған бір амортизаторды қолданады. Шанышқы технологиясындағы тағы бір жаңалық – Lauf пружинасы, ол механикалық соққыны жұмсарту және демпферлеу үшін композиттік жапырақты серіппелерді пайдаланады, сонымен қатар дәстүрлі конструкциялармен салыстырғанда салмақты айтарлықтай азайтады.

Бір пышақ

Кейбір өндірушілер, мысалы Cannondale және Strida, бір тіреуішті шанышқы ұсынады. Cannondale-дің Lefty деп аталатын бір жақты шанышқылары, конвенциялық немесе инверттік конфигурациядағы аспалы шанышқылар болып табылады. Бұл шанышқылар рульдік моментті дөңгелекке жеткізу үшін сегізбұрышты доңғалақтардағы сызықтық инелік подшипниктерді пайдаланады, ал дәстүрлі екі тіреуішті аспалы шанышқылар түтікшелі сызықтық жай подшипниктерді пайдаланады. Lefty шанышқысын пайдалану үшін арнайы Lefty ступицасы қажет, ол шанышқы соңына бұранда арқылы бекітіледі, бұл ступицаны шанышқыға бекітілген оське қысады.

Тректік велосипедтер

Жолдық бұрақтардың жүзінде дәстүрлі түрде жол велосипедтерінде қолданылатын сопақ пішіндес емес, дөңгелек пішіндес жүздер болады. Бұл, әсіресе, дөңгелек пішіндес жүздер жиі спринттер кезінде туындайтын бүйірлік күштерге қарсы тұруға мықтырақ болғандықтан, бірақ ең бастысы – жол жарысының дөңгелектері әрқашан тар болады және сопақ пішіндес жүздердің ұсынатын қосымша кеңістік қажеттілігі болмайды. Дөңгелек жүздерге сәйкес келетін дөңгелек ойықтары бар арнайы бұрандалы тақта қажет. Велосипед тек велодромда пайдалануға арналған болса, алдыңғы тежегіш орнату үшін бұрақтарда тесіктер жасалмайды. Дөңгелек пен бұрандалы тақтаның арасындағы бос кеңістік көбінесе 5 мм-ден кем болады.

Рамаға бекіту

Барлық бұрандалар бас түтігіне орнатылған подшипниктермен бағытталмайды. Stridas және Pedersen велосипедтеріндегі бұрандалар бұранданың сыртындағы осьтің айналасында бұрылады, бұл раманың екі бөлек нүктесінде тіреледі. Триатлон велосипедтеріндегі жаңа бағылым осыған ұқсас, оны "штық" немесе "сыртқы руль бұрандасы" деп атайды, бірақ айналу подшипниктері бас түтігіне ұқсайтын конструкцияның жоғарғы және төменгі бөліктерінде орналасқан.

Материалдар

Шыршалар болаттан, алюминийден, көміртек талшығынан, титаннан, магнийден және түрлі комбинациялардан жасалады. Мысалы, шыршаның көміртек талшықты қабырғалары алюминийден жасалған басы, руль түтігі немесе шырша ұштарымен жабдырылуы мүмкін. Қатты шыршаларда материалдың, пішінінің, салмағының және дизайнының өзі велосипедтің жүрісіне және басқаруына едәуір әсер етеді. Көміртек талшықты шыршалар жол велосипедтерінде танымал, себебі олар жеңіл, сонымен қатар жолдың бетінен келетін дірілді азайту және сіңіру үшін арнайы жасалған. Ағаштан жасалған шыршалар да кездескен. Дегенмен, қазіргі заманда олар сирек қолданылады.

Тіркелу нүктелері

Шанышқылардың тежегіштер, тіреуіштер және қанаттарды бекітуге арналған ұстағыштары болуы мүмкін. Олар шанышқының басында, қабырғаларында және ұштарының жанында орналасуы мүмкін. Бұл көбінесе тесіктер түрінде болады, олар бұрандалы немесе бұрандасыз болуы мүмкін, және сыртқа шығыңқы тірекшелерде орналасуы мүмкін.