Велосипедна вилка

Велосипедна вилка (англ. bicycle fork) — багатофункціональна несуча деталь (або механізм) рульового управління велосипеда, який утримує переднє колесо на велосипеді і з'єднує вісь колеса з кермом напряму.

В основні функції різних вилок входять:

• поворот колеса точно на кут повороту керма;
• утримання точної траєкторії колеса за рахунок торсіонної жорсткості власної конструкції;
• сприйняття навантажень при гальмуванні велосипеда переднім гальмом;
• утримування осі переднього колеса;
• гасіння вертикальних коливань переднього колеса при швидкісній їзді по нерівностях (у випадку з амортизаційними виделками), забезпечуючи якісне демпфірування і якість управління велосипедом;
• забезпечення безпеки їзди на велосипеді за рахунок достатньої міцності власної конструкції, розрахованої під певний тип використання.

Пристрій велосипедної вилки

Складові частини вилки показано на рисунку.

• Шток — вісь вилки, яка жорстко запресована в корону вилки. Шток вставляється в рульовий стакан рами велосипеда і міцно утримується виносом зверху. Шток може бути сталевим, алюмінієвим або карбоновим.
• Корона — деталь вилки, в яку (у однокоронных вилок) запресований шток і обидві ноги вилки(у двухкоронных верхня корона надівається на шток під винос і тримає ноги). Корона виготовляється з алюмінію литтям, з подальшою куванням (всі вилки середнього і вищого класу) або карбону (якщо шток теж карбоновий).
• Ноги (у жорстких вилок — «пір'я») — частини вилки трубчастого профілю, які або з'єднуються з віссю колеса безпосередньо (у жорстких вилок), або телескопічно засуваються всередину конструкції штанів (у амортизаційних вилок). В ногах амортизаційних вилок частково розташовуються: зовнішні регулювання вилки, пружини і демпфери.
• Штани — деталь амортизаційної вилки, що складається з двох «склянок» трубчастого перетину, з'єднаних в більшості випадків один з одним горилою у вигляді єдиної деталі (не відноситься до вилок перевернутого типу). Всередину штанів засуваються ноги вилки. Штани виготовляються з дешевих алюмінієвих сплавів (вилки нижчого класу) і дорогих міцних алюмінієвих сплавів (деякі замовні вилки для хардкорного фрірайду); сплавів алюмінію з магнієм або багатошарової конструкції з алюмінієвих сплавів і карбону (деякі вилки вищого класу аж до даунхильных). Більшість вилок має штани з магнієвого сплаву з алюмінієм.
• Дропаути — точки кріплення колеса — зазвичай являють собою єдину деталь зі штанами. Однак якщо штани карбонові, то дропаути можуть бути виготовлені з алюмінієвого сплаву. Окремі моделі вилок мають дропаути з нержавіючої сталі, що знімає поширену проблему корозії магнію в цьому місці. Дропаути бувають відкриті (під 9 мм вісь) і закриті (15 мм і 20 мм наскрізні осі).

Використовувані матеріали велосипедних вилок

Жорсткі вилки зазвичай виготовляються із сталі, алюмінієвих сплавів, вуглепластика і іноді — з титану.
Алюмінієві і сталеві вилки — найбільш прості і дешеві у виготовленні. При цьому алюмінієві вважаються найбільш гіршими для використання, тому що сильніше передають вібрації на руки. Вони так само потенційно не дуже надійні (із-за можливості швидкої втоми металу). Сталеві ж вилки більш надійні, але трохи важче.
У швидкісних шосейних велосипедах, починаючи із середнього рівня, масово використовуються карбонові вилки, причому шток у них може бути як алюмінієвим (дешевше), так і карбоновим (легше і дорожче). Дропаути у недорогих карбонових вилок, як правило, алюмінієві. Випускаються карбонові вилки і для гірських велосипедів, а так само — для даунхілу.

Титанові вилки, доступні в нашій країні, виготовляються фірмою Рапід та іншими, за одиничними замовленнями. Особливості конструкції титанових вилок цілком залежать від побажань замовника.

В амортизаційних вилках застосовуються різні матеріали в різних поєднаннях, що залежить від класу вилки. У загальному випадку, алюмінієві деталі дорожче сталевих, а карбонові — набагато дорожче алюмінієвих, і є ознакою наддорогих високоякісних гоночних вилок.
Ноги амортизаційних вилок можуть виготовлятися з таких матеріалів:
Сталь з подальшим хромуванням робочої поверхні — вилки нижчого рівня.
Алюмінієвий сплав — вилки середнього і високого рівня. Використовуються покриття робочої поверхні різних видів:

• твердий зносостійкий лак бежевого кольору,
• твердий зносостійкий тефлоновий лак чорного кольору,
• нікелювання.

Геометричні розміри вилок на велосипед

• Загальна довжина виделки. Впливає на геометрію велосипеда. При заміні вилки (особливо амортизаційної на жорстку) слід враховувати різниця їх довжин. В загальному випадку, не рекомендується ставити вилку з довжиною, що відрізняється більш ніж на 20 мм, від рекомендованої виробником.

• Загальний виліт вилки. Складається з вильоту корони і вильоту дропаутов. Впливає на керованість велосипеда — чим більше виліт, тим вище стабільність при русі по прямій, але гірша керованість. Стандартне значення — близько 45 мм для гірських велосипедів ~ 35 мм для гібридів.

Для амортизаційних вилок

Хід вилки. Чим більше хід, тим більш великі перешкоди може відпрацьовувати вилка - > тим більші удари може гасити вилка - > тим вище швидкість може бути на трамплінах - > менше можливості полетіти через кермо, так як передня частина велосипеда вище задньої - > зручне положення райдера при швидкісних спусках зі схилу. Чим менше хід, тим - > нижчий центр ваги велосипеда - > вище точність керування - > менше вилка розгойдується при силовому педалюванні - > краще пристосована для їзди в гору. Вважається, що чим рівніше дорога, тим менше повинен бути хід вилки. Типові значення ходу, залежно від стилю їзди, такі:

• Гібриди: 50-70 мм.
• Крос-кантрі: 80-100 мм.
• Велотуризм, покатушки, пригодницькі перегони: 80-120 мм
• Дьорт: 80-100 мм.
• Марафони/ендуро/трейл: 120-150 мм
• Фрірайд: 180-250 мм, однокоронные, двухкоронные, двухкоронные перевернутого типу вилки.
• Даунхіл: 170-200 мм, двухкоронные вилки.
• Хардкорних фрірайд: 250-300 мм, двухкоронные вилка перевернутого типу.

Діаметр ніг. Діаметр ніг розраховується в залежності від навантаження вилки і впливає на ресурс підшипників напрямних ковзання, у яких рухаються ноги вилки. Чим жорсткіше використання вилки, тим більша площа дотику ноги і направляючого підшипника потрібно для зменшення тертя між ними і підвищення їх ресурсу. Діаметр ніг так само впливає на загальний вага вилки і на торсіонну жорсткість.

Значення діаметрів для ніг існуючих велосипедних вилок:

• 28 мм — старі КК вилки, вилки низького рівня,
• 30 мм — деякі легкі КК вилки,
• 32 мм — вилки для КК і легкого екстриму (найбільш поширений розмір),
• 36-40 мм — поширені вилки для даунхілу та фрірайду.
• 37-42 мм — хардкорних фрірайд (вилки від «Avalanche Downhill Racing» серії MTN і вилки від «Risse racing»)

Жорсткі вилки

Карбонова вилка з короною

У таких вилках пом'якшення ударів в деякій мірі відбувається за рахунок пружної деформації матеріалу ніг, решта ударів припадає на покришки й руки байкера. Вони застосовуються на велосипедах, призначених переважно для їзди по дорогах. Випускаються величезною кількістю фірм, починаючи від абсолютно невідомих китайських і закінчуючи світовими брендами, такими як DT Swiss.
Жорсткі вилки не дозволяють розвинути велику швидкість на нерівній дорозі, але у них є і ряд переваг:

• Висока надійність;
• Нечутливість до морозу, солі, грязі;
• Немає необхідності в проведенні ТО;
• Дуже вигідну відношення вартість/вага: жорстка вилка на 1-1,5 кг легше, ніж амортизаційна за ті ж гроші;
• Практично необмежена товщина покришки;
• Металеві вилки зазвичай мають отвори для установки багажника, повного крила, іноді — додаткові флягодержателей.

Використовуються у виготовленні жорстких вилок матеріали вказані в порядку зростання ціни:

• Хромомолибденовая сталь. Вага вилки 1000-1200 м, що наближається за вагою до топової амортизаційної, зате ціна найнижча, близько 60€.
• Алюмінієвий сплав. Як не дивно, але вага не сильно відрізняється від сталевої виделки — близько 950 р. Ціна вище, близько 75€. Переваги можна записати широку колірну гамму.
• Карбон. Бувають декількох видів:

1. З алюмінієвими вузлами (дропаути, корона, шток) — мають середній вагу (близько 800 г) і ціну (120-150€);
2. Цельнокарбоновые — найбільш легкі (від 300 р), але ціна починається від 170€, плюс необхідно дотримувати акуратність при роботі з карбоновим штоком. Бувають як з вираженою короною, так і без неї.

• Титановий сплав — рідкісні вилки, випускаються переважно фірмою Рапід. Вага порядку 600-850 м в залежності від ряду факторів, ціна висока, від 170-200€. Міцність і надійність усіх цих вилок достатня навіть для участі в гонках. Проте природно, що надлегкі карбонові вилки вимагають більшої акуратності, ніж важкі сталеві — наприклад, у карбонових вилок можуть бути більш жорсткі вимоги щодо процесу встановлення та по максимальній вазі байкера.

Амортизаційні вилки

Застосовуються на велосипедах, призначених для використання на нерівних рельєфах місцевості, бездоріжжя, високошвидкісному використанні на нерівному рельєфі місцевості, екстремальному використанні і т. д. Служать двом цілям:

• Поліпшують контроль над велосипедом на високій швидкості — колесо краще тримає траєкторію і зчеплення з поверхнею землі; гасить удари, що виникають на колесі при екстремальному використанні і стрибках.
• Збільшують комфортність і безпеку високошвидкісної їзди.

Слабкі сторони таких вилок в порівнянні з жорсткими — більший вага і ціна, необхідність в систематичному технічному обслуговуванні, схильність паразитної розгойдування при силовому педалюванні.

Одноногі вилки

Це вилки, мають консольне кріплення переднього колеса.

Одноногі виделки бувають трьох типів:

• Телескопічні (Cannondale Lefty)
• Важільні (USE U. S. B Anti Dive)
• Жорсткі (Cannondale, Rapid)

Особливості одноногих вилок:

• Висока вартість;
• Для деяких моделей необхідно використовувати спеціальні передні втулки;
• Неможливість встановлення ободних гальм;
• Можливість зміни передньої покришки без зняття колеса.
• Неможливість зняти колесо без зняття гальмівний машинки.

Сумісність вилок

Дискові гальма. Як правило, сучасні амортизаційні вилки розраховані на установку дискових гальм з ротором діаметром 160 мм з допомогою кріплення Post Mount (рідше — IS Mount). Інші стандарти та/або діаметри роторів підтримуються через перехідники. Вилки для екстремальних дисциплін можуть бути спочатку розраховані на ротори 180 або 203 мм — у цьому випадку, використання роторів меншого розміру неможливо.

Гальма:

• Вибрейки і кантилевери — ряд моделей вилок має можливість встановлення таких гальм з допомогою стаціонарних або орендованих брейк-босів.
• Кліщові гальма — використовуються на шосейних велосипедах.
• FirmTech — це стандарт установки ободних гідравлічних гальм Magura[2], підтримується окремими виделками.

Дропаути

У вилках використовуються різні стандарти дропаутов:

• QR9 — стандартна тонка вісь з ексцентриковим (або болтовим на старих велосипедах) зажимом. Найбільш часто зустрічається стандарт, на всіх без винятку велосипедах нижнього цінового діапазону і на більшості не екстремальних.
• QR15 — вставна порожниста вісь діаметром 15 мм, з фіксацією ексцентриком. З'явилася порівняно недавно, стандарт просувається компаніями Shimano і Fox, тепер уже майже всі приєдналися.
• QR20 — вставна порожниста вісь діаметром 20 мм, з фіксацією ексцентриком (для екстремальних дисциплін).
• 20 mm Thru-Axle — вставна порожниста вісь діаметром 20 мм, з фіксацією болтовими хомутами (особливо міцний, для екстремальних дисциплін).

Чим більше діаметр осі, тим вище торсіонна жорсткість вилки — так, у гонитві за збільшенням жорсткості стандарт QR15 масово впроваджується і в велосипедах для крос-кантрі, де раніше застосовувався тільки стандарт QR9.
В залежності від типу дропаутов, потрібна відповідна втулка, причому втулки для осі 15 або 20 мм можуть бути конвертовані для роботи з більш тонкої віссю за допомогою відповідних проставок.

Діаметр штока

Позначається в дюймах залежить від наявних рами і рульової колонки. Старі різьбові рульові колонки використовували стандарт 1".
Стандарти безрізьбових рульових колонок:

• 11/8" — найпоширеніший стандарт.
• 11/2" — стандарт Cannondale.

Конусний шток 11/8"-11/2" (англ. tapered) — активно впроваджується в сучасні гірські велосипеди. Вимагає спеціальну рульову колонку, несумісний з неінтегрованими керманичами колонками.
Чим більше діаметр штока, тим вище міцність і жорсткість з'єднання «вилка-рама», але при цьому може збільшуватися вагу. Рама з рульовим стаканом для толстого штока може бути використана з більш тонким шляхом встановлення відповідної рульової колонки (або проставок в існуючу рульову колонку), такі комплектуючі називаються «Reducer». Так само не так давно з'явилася можливість установки виделки з конусним штоком в рульовий стакан 11/8. Для цього необхідно використовувати перехідну рульову, наприклад Nukeproof Warhead 44IETS. Сумісність досягається за рахунок виносу нижнього підшипника за межі склянки в подовжену чашку рульової.