Гарнитура (велосипедная часть) - Headset (bicycle part) - Wikipedia

Части безрезьбовой гарнитура перед установкой

В гарнитура - набор компонентов на велосипед который обеспечивает вращающийся интерфейс между велосипедная вилка и головная труба из велосипедная рама. Трубка, через которую проходит шток вилки, называется головная труба. Типичная гарнитура состоит из двух чашек, которые вдавливаются в верхнюю и нижнюю части рулевой трубы. Внутри двух чашек подшипники которые обеспечивают контакт с низким коэффициентом трения между чашкой подшипника и рулевым колесом.

Размеры

Резьбовая гарнитура

Традиционные рулевые колонки и гарнитуры велосипеда рассчитаны на рулевую трубу диаметром 1 дюйм (25 мм) (также известную как колонна вилки). Многие производители рам и вилок теперь строят свои детали вокруг рулевой трубы диаметром 1⅛ дюйма. Увеличенный диаметр рулевой колонки и гарнитуры придает дополнительную жесткость рулевой части велосипеда.

Общие размеры

• 1 дюйм или 1 дюйм (25,4мм ). Он может иметь корону вилки (основание рулевой колонки вилки) ряда различных размеров. Для подгонки некоторых гарнитур может потребоваться фрезерование.

26,4 мм (ISO )

27,0 мм (JIS )

Другие размеры становятся все более распространенными, причем все чаще.^[1]

• 1,125 дюйма или 1.5 дюйма (28,575 мм), оригинальная марка Tioga "Avenger"
• 1,25 дюйма или 1 дюйм (31,75 мм), с оригинальной маркой Гэри Фишер «Эволюция»
• 1,5 дюйма или 1½ дюйма (38,1 мм), как используется в международном стандарте OnePointFive.
• Cannondale Headshok. Хотя шток Headshok близок к 1,5 ", на самом деле это 1,5625" или 1 9/16 дюйма (39,6875 мм). Размеры Headtube для 1.5 "и Headshok очень похожи, отличаются только минимальной глубиной нажатия.
• «Конические» гарнитуры от 1,5 до 1⅛ дюйма (с 2009 г.). Нижний подшипник составляет 1,5 дюйма для повышенной жесткости, а верхний - 1⅛ дюйма для уменьшения веса и соответствия существующим корень интерфейс.

Высота штабеля гарнитуры - это общая высота сборки компонентов гарнитуры и, в случае безрезьбовой системы, стержня, не считая выступов, которые вдавливаются в головную трубу, и (в случае гарнитур с резьбой) толщины верхнее уплотнение контргайки. Высота штабеля рамы и вилки - это разница между длиной рулевой колонки и длиной рулевой колонки. Высота стопки имеет решающее значение, поскольку гарнитура с высотой стопки больше, чем рама и вилка, не подходят; контргайка недостаточно навинчивается (с резьбой) или не будет места для штока (без резьбы). Если гарнитура имеет меньшую высоту стопки, чем рама и вилка, добавляются прокладки, чтобы компенсировать разницу.

Типы

Есть несколько различных типов гарнитур, которые различаются по способу фиксации подшипников (с помощью контргайки или зажима). корень ), либо по месту их расположения (внутри или снаружи рулевой трубы).

Резьбовой

An в разобранном виде 1⅛ дюймовой резьбовой гарнитуры с шарикоподшипником

Резьбовая гарнитура с внутренними подшипниками на велосипед Brodie Quantum 2016 г.

Резьбовые гарнитуры используются с вилками, которые имеют рулевую трубу с резьбой и являются традиционным типом (как показано на рисунке выше). В головке с резьбой восемь деталей (снизу вверх): корона раса, нижние подшипники, нижняя чашка рамы (изображенная как «нижняя дорожка рулевой трубы»), верхняя чашка рамы (изображенная как «верхняя дорожка рулевой трубы»), верхние подшипники, верхняя дорожка или конус, шайба, контргайка.

Порядок установки типовой гарнитуры следующий. Трубка рулевого управления отрезается до необходимой длины производителем велосипедной вилки, а верхняя часть рулевого механизма на 1-2 дюйма (2,5–5,1 см) заправляется с помощью прокатка процесс. Этот процесс гарантирует, что материал не будет потерян, а штанга не будет ослаблена, как при резании на штампе или токарном станке. Для вилок с резьбой необходимо, чтобы резьба на рулевом колесе использовала только верхние 1–2 дюйма, поэтому вилы продаются разной длины. Если необходимо использовать слишком длинную вилку, то есть шток вилки заправлен недостаточно глубоко, велосипедный механик можно использовать умереть для удлинения ниток. Это не рекомендуется, если необходимо обрезать резьбу дальше дюйма или около того. В качестве примечания: никогда не следует пытаться нарезать резьбу на штанге без резьбы после изготовления, так как это ослабит шток рулевого механизма.^{[нужна цитата ]} Резьба обычно соответствует стандарту ISO, 1 дюйм на 24 tpi, но существуют и другие стандарты. Головная труба может быть облицована, а затем чашки вдавливаются в рулевую трубу с помощью специального пресса, который гарантирует, что они будут квадратными и правильными. Корона вилки может быть облицована, а затем обойма прижимается к головке вилки с помощью специального пресса, который также гарантирует, что она будет квадратной и правильной. Затем подшипники устанавливаются на верхнюю часть обоймы короны, после чего рулевая колонка вставляется в рулевую трубу. Верхние подшипники помещаются в верхнюю чашку, а верхняя обойма навинчивается на шток. Шайба, часто шайба с ключом, помещается на верхнюю часть верхней обоймы и на нее накручивается контргайка.

Регулировка гарнитуры для устранения люфта выполняется следующим образом: верхняя обойма или конус завинчиваются до тех пор, пока не коснутся подшипников в верхней чашке. Небольшой предварительный натяг прикладывается путем поворота верхнего конуса и дополнительных 1/8 или 1/4 оборота. Затем контргайка затягивается, и гарнитура проверяется на предмет люфта и плавности работы. При необходимости выполняется регулировка.

Шток гусиного типа крепится к рулевой трубе вилки с помощью расширительного болта, который проходит через шток сверху с клином внизу, шток входит в рулевую трубу и может быть отрегулирован на нужную высоту без мешает гарнитуре. Чтобы освободить шток для регулировки, отверните болт в верхней части штока на пару оборотов и резко постучите по болту, чтобы освободить клин.

Внутренний

Как и гарнитуры без резьбы, гарнитуры с резьбой также могут быть внутренними. Под внутренним дизайном рамы и конусы встроены в рулевую трубу, создавая аккуратный обтекаемый вид. Между головкой вилки и рулевой колонкой не видно никаких компонентов, за исключением, возможно, пластикового кольца, и только контргайка выступает из верхней части рулевой трубы. На изображении узла рулевого управления Brodie Quantum 2016 года контргайка скрыта от глаз пластиковой крышкой. В расширенных верхней и нижней частях рулевой трубы находятся подшипники. Пиновый стержень вставляется в рулевую трубу.

Без резьбы

Покомпонентное изображение 1-дюймовой безрезьбовой гарнитуры с картриджными подшипниками

Гарнитура без резьбы - это более свежий дизайн. Патент США 5095770 принадлежит компании Cane Creek Cycling Components и истек 29 сентября 2010 г. На гарнитуры этого типа часто ссылаются Dia-Compe (теперь Cane Creek) зарегистрированная торговая марка "Aheadset",^[2][3] и производятся по лицензии. Как и в традиционной гарнитуре, в ней используются два набора подшипников и чашки подшипников. В отличие от гарнитуры с резьбой, гарнитура без резьбы не имеет резьбовой верхней обоймы гарнитуры и не использует рулевую трубку с резьбой. Вместо этого рулевая трубка проходит от вилки до конца через рулевую трубу и над гарнитурой и удерживается на месте штоком, зажатым сверху.

Для затяжки безрезьбовой гарнитуры необходимо затянуть болт предварительного натяга (или болт крышки) в крышке в верхней части штока. Этот болт соединен с звездообразной гайкой, вбитой в рулевую трубу, которая действует как якорь, захватывая внутреннюю часть рулевой трубы с направленной вниз силой. В некоторых конструкциях звездчатая гайка может быть заменена саморасширяющимся клином. Болт прижимает шток к распоркам, обычно алюминиевым, которые, в свою очередь, сжимают чашки подшипников рулевой колонки. Болт предварительной нагрузки не удерживает вилку на велосипеде; после установки предварительного натяга необходимо затянуть болты штока, чтобы зафиксировать вилку на месте. Регулировку необходимо производить таким образом, чтобы в подшипниках не было люфта, но вилка могла вращаться плавно, без заедания или чрезмерного трения.

В системе безрезьбовой гарнитуры проставки важны для размещения штока и болта предварительной нагрузки в правильном положении на рулевой трубе. Таким образом высота стопки стебля становится важным. Рулевая труба вилки должна быть обрезана до такой длины, чтобы на ней оставалось, по крайней мере, достаточное количество рулевой трубы, выступающей над гарнитурой, чтобы шток мог за нее закрепиться; если рулевая труба отрезана длиннее, чем шток, то используются проставки для заполнения зазора между штоком и конической нажимной шайбой. Велогонщики, стремящиеся к максимальному перепаду между седлом и рулем аэродинамика часто отказывается от прокладок и обрезает рулевую трубу, чтобы она точно соответствовала высоте стопки чашек подшипника рулевой колонки плюс высоте выноса.

Обрезка рулевой трубы до минимальной длины предотвращает переключение на более высокий вынос или на чашки гарнитуры с большей высотой штабеля. Любое увеличение высоты руля после этой обрезки требует покупки новой вилки, штанги с более угловым подъемом (некоторые штоки можно перевернуть для большей высоты) или специального адаптера, который зажимается на рулевой трубе и обеспечивает более высокое положение зажима для оригинальный стебель. Кроме того, многие гонщики, которые могут обладать меньшей гибкостью, чем опытный гонщик, могут захотеть увеличить высоту руля, уменьшив падение между седлом и рулем и обеспечив более прямое и удобное положение при езде. Если владелец просто желает заменить гарнитуру на гарнитуру с немного большей высотой штабеля, для велосипедного магазина или изготовителя рамы может быть возможно фрезеровать или повторно облицевать рулевую трубу, чтобы получить дополнительные 1-2 мм высоты стопки без необходимости заменить вилку. Многие трубы рулевого управления вилки без резьбы нарезаются длиннее, чем необходимо, чтобы можно было регулировать, а труба рулевого управления над штоком уложена прокладками, которые можно перемещать выше или ниже штанги для точной настройки высоты руля. Часто эти распорки бывают алюминий или же углеродное волокно, но титан также доступны проставки.

Встроенные чашки подшипников

Относительно недавняя разработка, интегрированные гарнитуры избавляются от верхней и нижней чашек подшипников в безрезьбовых наушниках и вместо этого устанавливают подшипники непосредственно напротив рулевой трубы рамы. Интегрированные гарнитуры, иногда предпочитаемые из-за их эстетической привлекательности, сокращают количество деталей, входящих в комплект гарнитуры. Известные стандарты для интегрированных гарнитур включают "IS" Cane Creek. ^[4]и Campagnolo стандарт, который без названия, кроме названия производителя. Крис Кинг, ведущий производитель гарнитур, предлагает яростный аргумент против внедрения интегрированных гарнитур.^[5] Основание аргумента Кинга состоит в том, что рулевые колонки с подшипниковыми «седлами» далеко не обрабатываются с разумной точностью. Подшипники картриджа гарнитуры поэтому несколько свободно сидят в рулевой трубе велосипеда (в отличие от запрессовки). Во время использования подшипники под действием осевых нагрузок будут раскачиваться в своих гнездах и легко повредят более мягкий материал рамы (часто алюминий, хотя некоторые титановые оправы производятся для встроенных гарнитур). Учитывая достаточное повреждение рамы, не было бы другого выбора, кроме как заменить раму, особенно если рама сделана из алюминия. сплав (титан и стали потенциально могут быть отремонтированы, но обычно это дорого обходится потребителю). Кинг также утверждает, что интегрированная гарнитура в значительной степени снижает затраты для многих крупных производителей велосипедов, поскольку встроенные гарнитуры несколько дешевле и требуют меньше времени на установку.

Внутренний

Иногда называемые полуинтегрированными гарнитурами, внутренние гарнитуры включают в себя все части обычных безрезьбовых гарнитур, но размещают подшипники внутри рулевой трубы, а не снаружи. В отличие от встроенных гарнитур, внутренние гарнитуры по-прежнему используют чашки между подшипниками и самой рамой. Выдающиеся стандарты в области внутренних гарнитур включают InSet Криса Кинга и ZeroStack Cane Creek. В этих конструкциях используется внутренний диаметр рулевой трубы 44,0 мм.^[6][7]

Сравнение гарнитур с резьбой и без резьбы

Резьбовая гарнитура недавно была заменена на безрезьбовую на более качественных велосипедах по нескольким причинам:

• Вилы с рулевой колонкой без резьбы дешевле для производителей, потому что их можно обрезать до нужного размера в точке продажи, а производитель может использовать одни и те же вилы на рамах разных размеров. Для сравнения, вилки с резьбовой штангой рулевого управления должны соответствовать длине рулевой колонки рамы; поэтому производители велосипедов должны изготавливать или покупать вилки разного размера для каждого размера рамы.
• Для регулировки безрезьбовых подшипников гарнитуры можно использовать обычные шестигранные ключи. Для сравнения, для регулировки резьбовых подшипников головной гарнитуры требуются большие и относительно дорогие гаечные ключи; их размер обычно не позволяет брать их с собой в дорогу.
• Гарнитуры и вилки без резьбы устанавливаются быстрее, что снижает производственные затраты.
• Гарнитура и вилка без резьбы немного легче, чем аналогичные наушники и вилка с резьбой.
• Шток без резьбы более жестко прикреплен к вилкам, что обеспечивает повышенную жесткость руля.
• На велосипедах, которые не обслуживались, вода может попасть между штоком и рулевой колонкой резьбовых головок, вызывая коррозию и заедание.

Резьбовые гарнитуры также имеют ряд преимуществ:

• Резьбовые рулевые колонки подгоняются к раме на заводе, что упрощает регулировку высоты руля.
• В гарнитурах с резьбой используется гусиный стержень, который можно регулировать по вертикали в более широком диапазоне, чем у обычных безрезьбовых стержней.

Регулируемый угол наклона головы

По крайней мере, один производитель, Cane Creek, предлагает послепродажные комплекты подшипников без резьбы для гарнитуры, которые позволяют менять угол поворота оси.^[8] Когда все остальное остается прежним, это меняет геометрическая тропа велосипеда.

Типы подшипников

Подшипники велосипедной гарнитуры обычно шарикоподшипники либо незакрепленные шарики, шарики в обойме или запечатанные в картридже; игольчатые подшипники также доступны.^[9]

Важно различать различные стандарты картриджных подшипников в интегрированных 1⅛-дюймовых гарнитурах. Существуют три интегрированных стандарта, которые несовместимы друг с другом. Числа (45/45, 36/45, 36/36) относятся к углу на они используют картриджный подшипник Все эти подшипники выглядят одинаково.

Стандарт Campagnolo: 45/45. (часто называемый стандартом Campagnolo). Это распространено в рамах BMX, рамах для грунтовых прыжков, полученных из BMX (например, Transition Trail-Or-Park). Они также распространены на шоссейных велосипедах. Три самых распространенных производителя - Campagnolo, FSA и Cane Creek. Головные трубы этого стандарта имеют внутренний диаметр 42,0 мм.

Стандарт Кейн Крик: 36/45. Очень часто встречается на рамах горных велосипедов и большом количестве дорожных рам. Большинство рам, производимых Giant со встроенными рулевыми трубами, используют этот стандарт (это касается многих велосипедов). Два основных производителя: FSA и Cane Creek. Головные трубы этого стандарта имеют внутренний диаметр 41,1 мм, и Cane Creek утверждает, что их гарнитуры CC Standard подходят для рулевой трубы Campagnolo Standard с использованием прокладки 0,25 мм под верхней крышкой гарнитуры.

Стандарт FSA: 36/36. Никто не использует этот стандарт для полностью интегрированных гарнитур (подшипников в раме), за исключением нескольких нишевых брендов. По-прежнему существует много подшипников 36/36, поскольку они используются во всех полуинтегрированных (с внутренней чашкой) гарнитурах FSA, а также в некоторых их стандартных гарнитурах.

Стандартные измерения

Производители рамок и гарнитур разработали несколько стандартов размеров:^[10]

Размеры вилки

Головные трубы с цилиндрическим отверстием

(Традиционный и полуинтегрированный / ZeroStack)

Встроенные головные трубы (с фаской)

Режимы износа и отказов

Наушники на велосипедах, особенно без крыльев, подвергаются воздействию воды и песка, отбрасываемого передним колесом, что вызывает ржавчину и быстрый износ. В лучших гарнитурах используются резиновые манжеты или уплотнительные кольца (грязевая юбка), чтобы с разной степенью успеха не пропускать воду. Внешний Неопрен группы с Липучка доступны крепления для обертывания и защиты нижней обоймы, а также съемные для очистки. Некоторые велосипедисты снимают вилку и снова собирают ее, используя старую часть. внутренняя труба над нижней расой, которая выполняет ту же функцию, хотя и с меньшим удобством.

На велосипедах, на которых ездят только в сухих условиях и / или с крыльями, нормальным режимом отказа является прогрессирующая зазубрина в рулевом управлении, которая в мире велосипедов описывается как «индексация», вызванная питтингом гонок или гонок. ложный бринеллинг, хотя этот термин происходит от неправильного понимания причины; истинный бринеллинг Это вызвано простым вдавливанием шара в дорожку качения в осевом направлении, и практически невозможно воспроизвести это повреждение, даже многократно ударяя по головке вилки молотком. Ямки намного глубже в передней и задней части рулевой колонки, и на самом деле они вызваны изгибом лезвий вилки, который передается на рулевую трубу. Это смещает подшипники и вызывает беспокойство, малая амплитуда, большая нагрузка - движение, которое отрывает металл от дорожек в точках, где лежат шары.^[11]

Решение состоит в том, чтобы иметь интерфейс под углом 45 градусов в гарнитуре, где это изгибающее движение может быть выполнено, сохраняя относительное выравнивание дорожек качения и позволяя шарикоподшипникам воспринимать чистые осевые и вращательные нагрузки. Гарнитуры Shimano с картриджными подшипниками делают это, позволяя картриджам перемещаться относительно вдавленных чашек, в то время как гарнитуры с роликовыми подшипниками Stronglight и большинство безрезьбовых гарнитур теперь имеют свободные верхние и нижние кольца, которые могут перемещаться относительно чашек. Поэтому современные гарнитуры редко страдают от ложного бринеллинга.

Менее распространенный сбой гарнитуры - это сбой корпуса. Головная труба может растягиваться, что позволяет чашке гарнитуры, которая должна быть плотно прилегающей к трубке, ослабнуть в трубке. Рамы без проушин наиболее уязвимы; в раме с проушинами проушина усиливает верх и низ рулевой трубы и, как правило, предотвращает такое растяжение. Незакрепленная чашка может быть зафиксирована фиксирующим составом, например Loctite 660, и некоторые производители выпускают чашки немного завышенного размера, чтобы справиться с этой ситуацией. Обычно поражается нижняя чашечка.

Дополнения

Чтобы обеспечить кабель остановка для фронта консольные тормоза или centerpull тормоз, вешалка может быть включена в гарнитуру, либо в качестве части стиральной машины между верхней гонкой и контргайкой в ​​случае резьбовых гарнитур, или как часть спейсера между верхней расой и штоком в случае безрезьбовых гарнитур.

Рекомендации

внешняя ссылка

• Типы и стандарты гарнитур от Park Tool
• Простыня для детской кроватки к Шелдон Браун