Планетарные втулки Shimano Nexus. Задняя втулка велосипеда: устройство, техобслуживание, разборка и сборка Классификация велосипедных втулок

Велосипед – простой или сложный механизм? Все зависит от того, с какой стороны посмотреть и какой конкретно велик у нас перед глазами. Например, устройство МТБ можно назвать сложным по сравнению с сити-байком, но простым относительно автомобиля. Тем не менее даже самая заурядная модель – система взаимосвязанных узлов. Выделить какой-то один из них не получится – эксплуатацию обеспечивает слаженная работа всех механизмов. Как раз к таким относятся колесные втулки.

Велосипедные втулки отвечают за распределение круговых и радиальных нагрузок, равномерность вращения колеса, накатистость, а в некоторых случаях – за переключение передач и остановку велосипеда. Исходя из этого, понимаем, что состояние втулок напрямую влияет на качество езды. А раз так, остановимся на этом механизме подробнее: как он устроен, чем различаются между собой втулки, как обслуживать этот узел.

Устройство велосипедных втулок

Механизмы такого типа впервые появились именно на велосипедах. В основе работы втулки лежат подшипники качения – шариковые детали для передачи крутящего момента от оси на корпус втулки и вращения колеса. Распространение получили три основных типа подшипников качения – шариковая насыпь, сепараторные и закрытые (промышленные).

Классическим и универсальным устройством обладает передняя втулка:

• ось колеса с креплениями к дропаутам;
• подшипники;
• защитные вставки – пыльники;
• корпус;
• наружные крепления под спицы.

Конструкция идентична на велосипедах любого типа, начиная от стандартных дорожных моделей и заканчивая скоростными велосипедами специального назначения. Разумеется, что при схожести общего строения втулки будут различаться между собой по материалу, весу, прочности, степени защиты и ходовому ресурсу.

Втулки на передние колеса легче и проще, чем на задние. Это связано с меньшей динамической нагрузкой на переднюю часть велосипеда. Кроме этого, сложность заднего механизма по сравнению с передним связана с наличием свободного хода. Он устанавливается на всех велосипедах, кроме fix-байков. Также перед легче перебирать своими руками.

Стандартное устройство осевого колесного узла

Какими бывают корпуса втулок велосипеда? По типу производства они разделяются на:

• литые,
• штампованные,
• точеные.

По сравнению с точеными и штампованными (прокатными), литые втулки обладают низким запасом прочности, а также чуть уступают им по весу. Однако при грамотной эксплуатации и своевременном обслуживании они также могут прослужить достаточно долго без расспицовки колес. Применяемые материалы – алюминиевые сплавы для литья и точки, сталь используют в штамповке. Ось изготавливается из стали, алюминия и реже – из титана.

На большинство втулок велосипедов устанавливают конусные подшипники с радиальным упором. Деталь крепится таким образом:

1. На ось навинчивается конус.
2. Сверху на корпус насаживается подшипник.
3. Внешняя часть плотно прилегает к корпусу втулки.

Подшипники такого типа получили распространение благодаря высокому ходовому ресурсу возможности перебрать и отрегулировать по мере износа.
Некоторые модели горных и шоссейных велосипедов оснащаются радиальными пром-подшипниками. В сравнении с классическими открытыми шариковыми системами прома не требуют разборки и просты в установке. За счет меньшего сопротивления качению и более высокого КПД эти подшипники значительно увеличивают ходовой ресурс втулки.

Задние втулки – разновидности и принципиальные отличия

Устройство осевых узлов для задних колес сложнее, чем для передних – выше уже упомянули о встроенном механизме свободного хода. Кроме этого, втулки снабжаются специальными вставками под кассету, трещотку, тормозные диски. На моделях с планетарным переключением передач – это сложные шестеренчатые системы.

И конечно, на классических советских велосипедах и современных сити-байках они оснащены тормозным механизмом:

Схема задней втулки с барабанным тормозом

По конструкции задние велосипедные втулки разделяются на виды:

• классическая, без тормозов, с креплением под кассету и/или диск;
• тормозная с внутренним барабанно-колодочным механизмом;
• планетарная;
• червячная;
• flip-flop;
• без свободного хода.

Классические узкие втулки по внешнему виду схожи с передними. Устанавливаются на скоростные модели, имеют встроенный механизм свободного хода. Принцип работы заключается только в прямой передаче усилий от педалей через трансмиссию на ось. Фиксацию втулки обеспечивают собачки, которые в отсутствие приложенных усилий удерживают корпус, за счет чего колесо крутится самостоятельно по инерции.

Отличия передней и задней втулок горного велосипеда

Планетарка – модель, которая вызывает живой интерес у велосипедистов. Вся многоступенчатая трансмиссия скрыта в корпусе втулки, благодаря чему ей не требуется регулировка, она на 100% защищена от вредных погодных условий и обладает очень высоким ходовым ресурсом.

Классическая система планетарки – три передачи: стандартная, повышенная и пониженная. На картинке показана модель с ножным тормозном, как на советских сити-байках, но существуют и бестормозные планетарки. Высокоскоростные трансмиссии оснащаются пятью, семью и восемью передачами. По числу передаточных отношений они сопоставимы с 24-ступенчатыми кассетными системами.

Ремонт планетарок не предусмотрен, они служат один раз. Сложности могут возникнуть с обслуживанием осевого узла и подшипников, если они износятся раньше механизма переключения скоростей. Также есть и пара других недостатков – высокий вес и относительно низкая ударная прочность. Планетарки ставятся на городские модели, так как в агрессивных условиях быстро изнашиваются.

Червячная и барабанная тормозные втулки устанавливаются на задние колеса односкоростных велосипедов. Торможение происходит при движении педалями назад. Механизм работает по следующему алгоритму:

1. При движении ведомой звезды назад активируется механизм свободного хода. На всех ножных тормозных системах есть некоторый запас, когда звезда может провернуться назад на 1/8 оборота. Это, в свою очередь, снижает эффективность торможения.
2. Остановка корпуса.
3. Вращение барабана и раздвижка тормозных колодок, остановка колеса.
4. При отсутствии приложенных усилий на педали пружина барабана должна мгновенно отскакивать. Если этого не происходит (говорит об износе механизма), колесо необходимо растормозить, прокрутив педали вперед.

Червячный тормозной механизм отличается от барабанного тем, что к внутренней стенке корпуса при вращении звезды в обратном направлении прикладывается резьбовой шнек. Преимущества тормозных втулок:

• не требуется частое обслуживание – этому способствует герметичный корпус и большое количество смазки;
• по необходимости легко извлечь и смазать подшипниково-осевую часть, не задевая тормоза;
• относительно небольшой вес, хорошая прочность.

Flip-flop, или двухзвездочная втулка, – система, которая позволяет развернуть колесо на 180 градусов. По обоим концам расположены две звезды разного диаметра, в зависимости от предполагаемых условий езды колесо повернуть большой или маленькой звездочкой.

Велосипед на flip-flop можно считать двухскоростным

Двухзвездочная модель не имеет встроенного тормозного механизма и даже свободного хода. Задняя втулка без свободного хода передает усилия в обоих направлениях – от педалей к колесу и от колес к педалям. Благодаря этому, динамика велосипеда заметно увеличивается по сравнению с моделями на свободном ходу.

Амортизационные втулки – сравнительно новая и малоизвестная разновидность. Устанавливается на передней оси и служит гасителем колебаний колеса. При движении велосипеда совершает возвратно-поступательное движение вверх-вниз по направляющей скобе. Для достижения амортизационного эффекта снаружи окаймлена упругими эластичными вставками.

Типы креплений на раму велосипеда

Рассмотрим, какие крепления бывают на колесные оси. Традиционно представлены тремя типами:

• гайковые – на бюджетных дорожных и скоростных моделях, ось закреплена на дропауты двумя гайками;
• шлицевые – имеют аналогию с гайками, вместо них на ось накладываются плоские шлицевые накладки;
• эксцентрики – распространенное крепление на скоростных велосипедах, пружина фиксируется зажимной гайкой и рычагом.

С позиции удобства эксцентрики лучше гаек и шлицев – колеса снимаются и ставятся за полминуты, механизм простой и относительно долговечный. Однако сила закрепления не соответствует агрессивным условиям езды – слишком высокие нагрузки на крепления.

Специально для этих целей были придуманы гибридные крепления «эксцентрик-гайка». С правой стороны ось крепится к дропауту через обычную гайку, а с левой зажимается рычагом. Установка такого выглядит таким образом:

1. Ось продевается через рычажное крепление через весь корпус втулки.
2. Резьба накручивается на дропаут вилки или заднего пера.
3. Сверху накидывается гайка.
4. Зафиксированный с правой стороны эксцентрик зажимается обычным рычагом.

Рычажно-резьбовой эксцентрик Maxle

Таким образом, колесо не ослабнет на высокой скорости по бездорожью. Если обычный эксцентрик уже не спасает, есть смысл выбрать именно такой тип крепления.

Переборка втулки – просто, быстро, качественно

Рано или поздно необходимость залезть в осевую систему колеса и отремонтировать ее возникает у любого велосипедиста, даже владельца стандартного сити-бийка. Со временем смазка стареет, подшипники истираются, могут поломаться шайбы, да и ось невечная.

Неисправности втулок определяются очень просто:

• ухудшение наката, снижается средняя скорость велосипеда;
• хруст подшипников;
• люфт;
• подтекание смазки;
• трещина в корпусе.

Для устранения последней проблемы потребуется разборка колеса, в остальных случаях можно обойтись без расспицовки. Вообще операцию по снятию корпуса лучше доверить мастеру – спицы снять получится легко, а вот надеть обратно и правильно настроить получится не всегда.

Порядок действий, как разобрать втулки самостоятельно:

1. Снять колеса с дропаутов.
2. При помощи гаечных ключей подходящего размера ослабить крепежные гайки на оси. С заднего колеса необходимо с помощью съемника.
3. Подшипники могут быть застопорены колечками. Тонкой отверткой аккуратно поддеваем их.
4. Теперь мы получили доступ к подшипникам. Извлекаем их наружу и аккуратно откладываем в сторону. Нежелательно, чтобы шарики рассыпались.
5. Вытащить ось из полости корпуса.
6. Протереть внутреннее пространство и детали от застаревшей смазки. Аккуратно сложить запчасти на чистую тряпочку.

Разобранный червячный осевой узел заднего колеса

При профилактической переборке детали и корпус смазываются, и далее узел собирается в обратном порядке. Как видно, сделать переборку очень просто, полчаса от силы.

Примечание: для втулок лучше приобрести специальный смазочный состав, а отдельно на подшипники можно нанести густую смазку.

А что делать, если требуется замена подшипников, оси, шайбочек, а то и всей втулки? За заменой всего узла лучше обратиться в мастерскую. Если быть точнее, то необходима переспицовка колеса. В остальном же самостоятельно починить внутренний механизм не составит труда:

1. Подбираем подшипники по типоразмерам. На одну сторону они устанавливаются внешней, на другую – внутренней стороной, главное, не перепутать.
2. После разборки все детали лучше сложить в том порядке, в каком они были установлены на втулку – так легче потом собрать.
3. Смазывать необходимо сначала внутреннюю полость, потом ось и только в последнюю очередь подшипники.
4. После того как сборка завершена, устанавливаем колеса на велосипед и проверяем работу втулок. Люфт, затормаживания, вытекания смазки – все это признаки неправильной переборки.

Крепежные гайки должны быть затянуты, но не должны мешать вращению оси. Слабая затяжка вызовет люфт, а слишком сильная – дополнительную нагрузку на подшипники и затрудненное вращение. Разобрать и собрать втулку просто, с задней все осложняется съемом кассеты, тормозного диска. Кроме того, ее устройство за счет встроенного механизма свободного хода (как минимум) сложнее, чем у передней, поэтому перебирать следует с особой аккуратностью. 

Если у вас когда-то давно был с 3-скоростной планетарной втулкой, то вы наверное помните:

• как легко переключалась даже во время остановки;
• какой надёжной она была;
• цепь никогда не спадала;
• какой погодоустойчивой была система переключения;
• каким удобным был велосипед.

Но также вы наверное помните:

• узкий диапазон передач и большие интервалы между передачами;
• что вы часто крутили вхолостую;
• какими тяжёлыми были старые «стальные» велосипеды;
• как плохо работали тормоза в дождь.

Shimano Nexus — серия современных планетарных втулок!

В серии планетарных втулок Shimano Nexus благодаря современным материалам и технологиям сохранены всё лучшее от старой трёхскоростной втулки и устранены все недочёты.

В семействе компонентов Nexus самыми совершенными являются многоскоростные 7-, 8-скоростные втулки Nexus Inter.

11-скоростная Alfine — новая планетарная втулка с широкими возможностями, использующая малошумные роликовые муфты.

7-скоростная планетарная втулка была первой втулкой с узким диапазоном передач. Она может конкурировать с 10-скоростным дерайлером 1970-х годов. У 8- и 11-скоростных втулок широкий диапазон передач:

8-скоростные планетарные втулки Shimano Nexus.

Общий диапазон передач составляет 307%:

Для сравнения у старой трёхскоростной втулки диапазон передач составлял 177%:

Shimano Alfine 11 и 7-скоростные втулки Shimano SG-7C21 с ножным тормозом и SG-7R40 с роллерным (барабанным) тормозом — единственные без прямой передачи! Даже несмотря на то, что четвёртая передача не является прямой, она самая эффективная. Третья и пятая передачи реализованы двумя блоками шестерёнок и вероятно являются самыми неэффективными передачами.

4-скоростные планетарные втулки Shimano Nexus (сняты с производства).

Общий диапазон передач составляет 184%:

1	2	3	4
24%	21%	22,7%

В данной втулке передачи только повышаются. Первая передача — прямая. Из-за этого 4-скоростная втулка Shimano Nexus хорошо подходит для установки на велосипеды с маленькими колёсами. Из-за того, что втулка снята с производства, могут возникнуть трудности с её ремонтом, потребоваться запчасти с другой втулки. Смотрите также инструкцию по эксплуатации от Shimano.

Другие характеристики планетарных втулок Nexus:

Семискоростная планетарная втулка шимано нексус также включает в себя защищённую тормозную систему, доступную в двух вариантах:

• Ножной (педальный) тормоз,
• Ручной роллерный тормоз в задней втулке.

Тормоз хорошо работает как в дождь и снег, так и в солнечный весенний день.

Также можно купить передний роллерный тормоз, но лучше ограничиться обычным ободным тормозом. Я бы не рекомендовал использовать передний роллерный тормоз Nexus.

Также можно купить планетарную втулку Shimano Nexus с автоматическим переключением, но к сожалению цены на автоматические коплекты кусаются, да и заказать онлайн их пока невозможно.

Установка планетарной втулки на велосипед.

При переключатель должен находится на четвёртой (средней) передаче. На правой стороне втулки, как раз снаружи звёздочки, находится переключающий «муфтовый блок», который при смене передач перемещает трос назад и вперёд. Напротив него расположен неподвижный «муфтовый держатель». На них нанесены красные индексные метки: втулка настроена правильно, если метки расположены в одну линию с переключателем, установленным на четвёртую передачу.

Есть два ряда красных меток: один сверху, другой снизу. Это позволяет увидеть метки и когда велосипед повёрнут правой стороной вверх и наоборот.

Установка планетарной втулки на имеющийся велосипед.

Иногда требуется установить планетарную втулку Nexus на имеющийся велосипед.

В идеале для установки втулки Nexus рама должна иметь горизонтальные дропауты, так как на велосипедах с вертикальными дропаутами нет возможности обеспечить натяжение цепи, разве что для регулировки натяжения цепи установить натяжитель цепи (или задний переключатель скоростей).

Если на велосипеде установлены вертикальные дропауты, то для обеспечения правильного подведения троса придётся купить специальный разработанный для вертикальных дропаутов комплект шайб.

В идеальном случае расстояние между дропаутами на раме должно составлять 130 мм. Рамы на старых велосипедах обычно уже. У можно спокойно расширить задний треугольник до 130 мм. Эту процедуру может провести любой хороший веломеханик или даже можно сделать это самостоятельно. Если отказаться от роллерного тормоза и использовать тонкую конусную слева, то можно приспособить семискоростную или восьмискоростную втулку Nexus под ширину 126 мм. Если рама рассчитана на расстояние между дропаутами в 135 мм, то в таком случае для заполнения промежутка на ось можно добавить несколько шайб.

– центральная часть колеса, упирающаяся на неподвижную ось, которая в свою очередь крепится к дропаутам вилки и рамы велосипеда. Качественная втулка призвана обеспечить минимальное трение при вращении колеса, улучшая таким образом накат велосипеда. Кроме того, чем лучше втулка, тем дольше ее ресурс и меньше проблем возникает после эксплуатации велосипеда в мокрую погоду и в болоте.

Втулки обладают рядом отличительных характеристик, в перипетиях которых мы с вами будем разбираться.

Расположение

В первую очередь, втулки делятся на передние и задние. Передняя в своем устройстве несколько проще, ведь она ответственна только за крепление колеса и его вращение. Задняя же втулка, кроме данных функций, еще несет на себе трещотку или кассету. Здесь подробнее.

Что трещотка, что кассета – это набор звездочек, необходимых для переключения передач. В первом случае они представляют между собой монолитную неразборную конструкцию, как правило, из 5-7 звездочек. Во втором случае отдельные звезды могут быть заменены при необходимости. Например, когда себя изнашивает более ходовая звезда. Кассеты состоят чаще всего из 8-11 звезд. Кассета является более предпочтительным вариантом для покупки. Втулка, рассчитанная под кассету, всегда будет надежнее трещоточной и выдержит больший вес ездока.

Отдельно отметим планетарные задние втулки типа Shimano SG-3C41 . В их внутренности заключен механизм переключения передач (3-5). Переключаться можно даже стоя на месте.

Фиксация

Существует 2 способа фиксации втулки к велосипеду. Более простой и дешевый вариант – двумя гайками под ключ на 16. Более удобный и дорогой – эксцентриком . В данном случае для снятия колеса понадобится лишь отжать ручку эксцентрика. Этот процесс занимает считанные секунды. На всех качественных велосипедах в обязательном порядке будут установлены втулки под эксцентрик.

Тормоза

Кроме крепления колес, втулки еще ответственны и за тормоза. Таким образом, втулки делятся на те, которые работают лишь с тормозами типа V-brake (например, втулка задняя Novatec 802SB 36H QR white), и которые рассчитаны также под дисковые тормоза (Novatec D882SB-SS 36H QR10 black). Следует понимать, что при этом любая втулка подойдет под V-brake. Есть также втулки под барабанные тормоза, но это в наше время редкость и встречаются такие лишь на редких городских велосипедах.

Материал изготовления

Здесь все просто. Стальные втулки – дешевые, но тяжелые и подвержены коррозии; алюминиевые – дороже, но легче и не ржавеет.

Количество спиц

2 наиболее распространенных стандарта – втулки на 32 и на 36 спиц. Разумеется, чем меньше спиц, тем колесо легче, но при этом менее прочное, и наоборот. Важно, чтобы и втулка, и обод колеса были рассчитаны под одно количество спиц.

Размер

Есть разные стандарты осей втулок. Они отличаются по диаметру – чем он больше, тем надежнее втулка, но при этом и весит она будет также больше. Для обычного горного и кроссового велосипеда характерен диаметр 9-10 мм, более экстремального – 14-15 мм.

Оси втулки отличаются по длине. Передние, как правило, равны 108-110 мм, а задние более длинные – 135-146 мм.

Интересный вариант – втулка задняя Novatec D882SB-SS 36H QR10 , у которой диаметр оси может меняться с помощью переходников.

Тип подшипников

Втулки делаются на промподшипниках (они неразборные) и насыпных (их можно обслуживать и регулировать). Плюс промподшипников в том, что до поры до времени можно не обращать внимание на неприятный звук и другие проблемы, а затем просто заменить подшипники, не меняя всей втулки. Важная черта подшипников – их грязезащита. Так, у насыпных на втулках нижнего и среднего ценового диапазона защита от грязи будет лучше. На одинаково дорогих втулках разницы между насыпными и промподшипниками не будет.

Купив один раз хорошую втулку, о ее замене можно будет забыть на 10000 км.

Какая самая важная деталь велосипеда? Конечно же, это колесо. Не имеет значения, о каком типе велосипеда мы говорим, в какой ценовой категории он находится - никакой из них без колес представить просто невозможно. А что отвечает непосредственно за вращение колес? Совершенно верно, это именно втулки . Чем качественнее они будут - тем лучше у велосипеда будет "накатистость", что в свою очередь и влияет на его КПД. Также втулки ответственны за правильное и равномерное распределение радиальных и круговых нагрузок, равномерное вращение колеса еще порой – остановку велосипеда или переключение скоростей. Так как этот элемент очевидно важен - поговорим о нем детальнее.

Как устроены велосипедные втулки:

Самыми главными в жизни веловтулки являются подшипники качения – это такие детали шариковые, используемые для того, чтобы на корпус детали передать крутящий момент от оси и, как следствие, вращать колеса. На сегодняшний день существуют три самых распространенных вида подшипника качения, применяемых в велоиндустрии: шариковая насыпь, промышленные или закрытые, а также сепараторные.

Устройство передней втулки выглядит следующим образом:

1 - контргайка;

2, 8 - конуса;

3, 7 - фланцы;

4 - набор шариков подшипника;

5 - корпус;

9 - шайба;

10 - гайка или эксцентрик;

Стоит отметить, что в "велоконях" всех типов и разновидностей втулки подобны по своему строению. Естественно, различия могут заключаться в используемом материале при их производстве, степени защиты, весе, запасе прочности, ходовом ресурсе и долговечности.

Если сравнивать передние втулки и задние, то по конструкции они проще, потому как попадает на них, как и на весь перед велосипеда, меньше динамической нагрузки. Еще сложность заднего механизма сводится к тому, что там есть возможность свободного хода, это не касается fix-байков. Данным образом подтверждается факт того, что в ремонте и периодическом обслуживании втулки передние менее прихотливы.

Теперь давайте подробнее остановимся на разных видах втулок и их особом устройстве. Если говорить о типе производства, то они могут быть штампованными, литыми либо точечными. Штампованными и точечными укомплектовано большинство современных велосипедов. Точечные выделяются следом в виде спирали на поверхности с внешней стороны. Что касается литых, то их ставят на модели для новичков, на подростковые и модели для детей, потому что они менее прочные и больше весят.

Для производства корпусов втулок используются следующие материалы: титан и алюминий - для точечных и литых, сталь - для штампованных. Кроме этого, бывают втулки, корпуса у которых сделаны из карбона - так велосипед становится значительно легче, ведь вес карбоновой втулки (которая при этом не уступает по прочности другим) равен 49 граммам, а алюминиевые при этом весят 245 грамм.

Оси втулок производятся в основном из алюминия и стали, иногда еще из титана. Диаметр у них возможен различный.

Выделим самые часто встречающиеся размеры осей:

Таблица стандартов осей для передних втулок

Таблица стандартов осей для втулок задних

Диаметр оси любой втулки определяет такие характеристики соединения, как жесткость и прочность: чем он больше - тем большие параметры предусмотрены могут быть. Это влияет в то же время и на совокупный вес. Кроме этого, для снятия колеса с такой осью необходимы большие затраты по времени и усилия.

Зачастую задние втулки являются ассиметричными, чтобы на них можно быть ставить кассеты. По этой причине правый фланец располагается к середине ближе и его спицы короче с правой стороны на несколько миллиметров. Этот факт необходимо учитывать при спицовке колеса.

Теперь остановимся на подшипниках - важной детали втулок. Сейчас чаще можно встретить втулки, имеющие насыпные подшипники, а с сепараторными - реже. Их распространение объясняется высоким ходовым ресурсом и простотой производства, а также по мере износа их легко регулировать и перебирать. Такой известный производитель в велоиндустрии, как Shimano, использует исключительно те веловтулки, которые имеют насыпные подшипники.

Втулки, имеющие радиальные промышленные подшипники, являются менее распространенными. Если сравнить их со стандартными шарикоподшипниковыми системами, то они не нуждаются в разборке и при установке очень просты. Такие подшипники способны сильно увеличить ходовой ресурс детали, имеют лучшие показатели пыле- и влагозащиты за счет более высокого КПД и меньшего сопротивления качению. Однако это сильно влияет на вес запчасти, так как вес закрытых систем больше, как и корпус втулки для них. Встречается такой тип в тех велосипедах в большей степени, которые используются в экстремальных видах спорта.

Разновидности задних втулок и их отличия

Как уже говорили выше - на задних колесах более сложные осевые, нежели на передних. Помимо этого, у втулок имеются особые вставки под трещотку, кассету и тормозные диски. На тех моделях велосипедов, где имеется планетарное переключение передач, втулки сзади представляют собой шестеренчатые системы, которые по сложности вполне можно сравнить с автомобильной коробкой передач. На сегодняшних ситибайках и СССРовских великах (классика) у втулок сзади еще есть тормозные механизмы.

Задняя втулка выглядит следующим образом:

1 –эксцентрик;

2 - сборка деталей на оси втулки;

3, 15 –контргайки;

4, 5, 7, 13, 14 –шайбы;

8, 12 - уплотнительные кольца;

9, 11 - конуса подшипников;

10 –ось;

16 –пыльник;

17 - полый болт крепления барабана втулки к корпусу;

18 - набор шариков подшипника;

19 - барабан ("орех");

20 –шайба;

Виды задних веловтулок по строению:

классический вариант, имеющий крепление под трещотку или кассету. На многих моделях еще есть крепление для тормозного диска, т.е. ротора;

червячная;

планетарная;

с фиксированной передачей, свободный ход отсутствует;

Планетарная втулка представляет собой деталь, способную вызывать у велолюбителей массу интереса. Ее корпус вмещает в себя всю трансмиссию многоступенчатую, поэтому частая регулировка и настройка ей не нужна, у нее отличный ходовой ресурс и 100%-я защита от плохих условий погоды. Очень важный момент: когда есть планетарная втулка - передачи могут быть переключены даже стоя на месте, но на ряду с этими достоинствами стоит отметить больший размер и вес этой детали.

Червячный тип втулок ставится на велосипедах с одной скоростью. Главное различие заключается в том, что торможение осуществляется при обратном ходе педалей. Частое обслуживание таким втулкам не требуется - они имеют герметичный корпус с обилием смазки, поэтому являются еще и достаточно долговечными.

Поклонники fixed велосипедов безумно любят втулки с отсутствующим свободным ходом , обеспечивающие кручение педалей непрерывно во время движения.

Двухзвездочные или flip-flop втулки являются такой системой, позволяющей колесу разворачиваться аж на 180 градусов. С обоих концов имеются крепления под звезды, где могут быть размещены 2 звезды с разным диаметром. Необходимый размер звездочки определяется с учетом предполагаемых возможных условий езды. Помимо этого, у таких втулок может быть одновременно как возможность фиксированного, так и свободного хода - "велоконь" может выполнять роль как односкоростного, так и имеющего фиксированную передачу.

Еще одна экзотическая разновидность - амортизационная втулка. Она достаточно много весит, ее конструкция сложна и использовать ее повсеместно просто нецелесообразно, так как выполнение непосредственно амортизационных функций у нее весьма посредственное. Осуществляется такая амортизация здесь следующим образом: втулка двигается по направляющей скобе на оси, в свободном пространстве у нее - упругий элемент, поглощающий вибрации, являясь одновременно пружиной и демпфером. Сильных амортизационных способностей нет, поэтому и малоизвестны такие втулки.

Есть различия втулок и по типу крепления задних звезд. Есть резьбовой и шлицевой тип. Первый из велопроизводства постепенно уходит, так как имеется много минусов у резьбового соединения втулки: во время установки легко сорвать резьбу, малая жесткость и прочность, неравномерный износ механизма и самих звезд, много потерь энергии в узле. Установка таких задних звезд осуществляется из-за дешевизны и простоты производства.

Что касается шлицевого соединения, то тут много достоинств: меньший вес, большая жесткость за счет большего расстояния между подшипниками, меньше потерь энергии - больше накатистости колес, хорошая надежность крепления, при правильном использовании сорвать со шлицов кассету почти невозможно, можно менять не всю кассету, а отдельные ее звезды при необходимости.

Как выбрать втулку:

Прежде всего нужно решить, где и насколько часто вы будете на велосипеде ездить. Важно обращать внимание на вес датели, ее устойчивость перед нагрузками и вибрациями, влаго- и пылезащищенность. К примеру, втулку из шоссейного велосипеда никак нельзя использовать при агрессивной езде по пересеченной местности.

В том случае, если заниматься серьезно каким-нибудь велоспортом вы не планируете, а хотите просто ездить по городу и несложным условиям, то тут можно опираться исключительно на ваши финансовые возможности. Потому как чем выше уровень втулки - тем она прочнее и лучше, естественно.

Еще необходимо знать, сколько на фланцах отверстий под спицы. Наиболее распространенными вариантами являются 36 и 32, однако в некоторых разновидностях велосипедов, например в шоссейных, все может быть иначе. А если во втулке будет неправильное число отверстий - совместить ее с ободом не выйдет.

Какой выбрать подшипник, промышленный или насыпной, решаете вы самостоятельно исходя из условий езды, об этом мы писали выше.

Обратить внимание нужно еще на способ крепления задних звезд и их тип, который может быть шлицевым или резьбовым. Шлицы кассет различных производителей могут быть разными по высоте и ширине, поэтому совмещать их порой бывает невозможно. Если случайно ваша втулка имеет более широкий барабан, чем необходимо, в свободное пространство можно поместить проставки, т.н. "спейсеры".

Помимо прочего, обратите внимание на тип крепления тормозного ротора. Самыми распространенными среди всех являются резьбовое «Centerlock» и с помощью шести болтов.

Если финансовые возможности позволяют и при определенных условиях езды очень хороши планетарные втулки. По удобству и длительности срока использования им равных нет, но они дороже, естественно.

Обслуживание втулки.

Исправная работа втулки нуждается с периодическим ее обслуживанием. Важно проводить такие манипуляции, как:

замена подшипников в обойме или шариков подшипников;

подтяжка конусных гаек периодическая;

на тормозной втулке нужно регулировать колодки;

смазка с внутренней стороны всех деталей, а через каждые 500 км - полная замена смазки.

Если не выполнять такие необходимые меры - может потребоваться ремонт либо даже замена втулки. Симптомами, подтверждающими необходимость замены или ремонта принято считать: шатание и громыхание втулки, колеса люфтит при движении, наличие посторонних звуков во время вращения, хруста изношенных подшипников, трение в подшипниках и плохой накат.

Расшатанную, гремящую или люфтующую втулку можно подправить подтягиванием с помощью специальных ключей. Но тут важно не перетянуть, иначе колесо начнет плохо вращаться, что приведет к порче подшипников.

Плохой накат и посторонние звуки можно исправить хорошей смазкой или же заменой подшипников.

Еще хочется посоветовать не заниматься самостоятельным ремонтом без наличия необходимых знаний, опыта и инструментов. Профессиональные работники велосервисов могут сделать все качественно и быстро, выявив точную причину.

Будем рады ответить на оставшиеся вопросы и помочь с выбором!

Втулка - весьма серьезный узел, без которого велосипед невозможен, как класс. Если колесо - это рычаг, то втулка - это та самая опора, или шарнир, вокруг которой вращается весь велосипедный мир.

Втулки прошли длинный путь развития: от втулок на подшипниках скольжения до втулок с высокоточными промышленными подшипниками.

И, естественно, существует устойчивые мифы, связанные с втулками.

МИФ № 1. От втулок зависят потери энергии

Очень распространенное заблуждение. Вращение втулок практически не влияет на потери энергии (мощности) во время движения велосипеда. Неоднократно ставились различные эксперименты и проводились оценки, но результат был один: втулка с шарикоподшипниками - настолько совершенный узел, что потерями энергии можно практически пренебречь. В качестве примера приведем данные из книги Успенского «Теория велосипеда» (см. рис.). Потери во втулках заднего и переднего колес дорожного велосипеда на скорости 25 км/ч в сумме равны 0,47%! При этом потери энергии в кареточном узле с цепью - 4,5%, в переднем колесе - 7,4%, а в заднем - 18% от общих потерь. Потери в каретке с цепью и во втулках отличается в 10 раз, как минимум.

Рис. Суммарные потери мощности велосипеда («Теория велосипеда» И.А.Успенский)

Вывод простой: от втулок ничего не зависит.

МИФ № 2. Новые втулки крутятся легче, чем бывшие в работе

Не менее широко распространенное заблуждение. Есть такая наука трибология, которая объясняет, что такое износ, и как с ним бороться. И есть не менее известная «кривая износа» (см. рис.), которая показывает, что в начале работы правильно собранная втулка имеет минимальные зазоры и сравнительно тугое вращение.

Рис. Кривая износа

Затем начинается период приработки, длящийся иногда десятки часов, после чего узел (втулка) готов к нормальной работе и крутится уже легче, чем вначале. Это легко проверяется по вращению колеса: до приработки колесо после толчка сделает меньше оборотов и быстрее остановится, чем колесо, втулка которого находится в области постоянного износа (области 2 на рисунке). Дольше и легче всего крутится колесо с сильно «езженной» втулкой. Если дальше изучать кривую износа, заметим, что около точки 3 начинается область катастрофического износа узла с последующими гигантскими люфтами, хлябанием и выходом втулки из строя.

Дорогие втулки самых верхних групп, например, XTR, имеют, как правило, качественную сталь подшипников, тщательную закалку и обработку поверхностей и жесткие допуски и посадки. Но все равно, период приработки, пусть и чуть более короткий, остается. Вращение дорогих втулок несколько плавнее, чем дешевых, но кривая износа остается в силе. Разница же в легкости качения, по сравнению со втулками нижних групп, если и есть, то совершенно ничтожна, отличается на сотые и тысячные доли процента, и по мере износа быстро сходит на нет.

МИФ № 3. Конусные или промышленные

Главный узел втулки - подшипник. Существуют и конкурируют два типа подшипников: конусные (насыпные) и промышленные (радиальные, радиально-упорные, игольчатые). Много дискуссий было устроено, много копий сломано, много чая, кофе, пива, кваса, пепси... (ненужное подчеркнуть) выпито разгоряченными участниками, но воз и ныне там. Каждый остается при своем, как тупоконечники с остроконечниками из книги Свифта. В общем-то, существенной разницы между этими типами узлов по весу, габаритам, ресурсу, легкости вращения (само собой!) и т.д. - нет. Есть некоторые особенности каждой конструкции, не более. Нагрузка в конусных подшипниках направлена более удобно, и конструкторам втулок под промышленные подшипники приходиться изощряться, дабы получить простой и технологичный узел. Нередко им это удается.

Втулки с конусными подшипниками встречаются гораздо чаще, пример - все втулки фирмы Shimano. Их особенности: с одной стороны, ремонтопригодность и регулировка по мере износа, а с другой стороны - их сложнее собирать и точно настраивать.

Втулки с промышленными подшипниками от CRISS KING, CANE CREEK, DT Swiss и т.д в последнее время постепенно догоняют по массовости конусные. Из их особенностей отметим простоту сборки/разборки, они не нуждаются в регулировке, торцевое и радиальное биение стандартных промышленных подшипников меньше; недавно появились и регулируемые промоподшипники, но регулировать зазоры радиальных подшипников по мере износа затруднительно, к тому же они плохо переносят осевые нагрузки. Такие подшипники легко заменить, но в отечественных условиях их бывает сложно найти.

Резьбовая трещотка или шлицевой барабан

Традиционные задние втулки имеют справа стандартную резьбу, на которую навинчена трещотка Freewheels с блоком звездочек. Храповой механизм (свободного хода) с собачками расположен внутри трещотки. Важным достоинством конструкции является полная стандартизация и взаимозаменяемость трещоток и втулок. Но недостатков у нее было гораздо больше:

• избыточный вес по сравнению с кассетными втулками;
• недостаточная прочность и жесткость узла (из-за габаритов трещотки расстояние между подшипниками было уменьшено, и оси колес часто гнулись и ломались);
• трещотка изнашивалась значительно дольше, чем звездочки, а заменять их было не всегда просто;
• возникали лишние потери энергии при вращении подшипников большого диаметра в трещотке;
• существовала неприятная возможность сорвать резьбу, особенно если корпус втулки сделан из алюминиевого сплава.

Много лет назад втулки нового стандарта Freehub Shimano в значительной степени заменили традиционные резьбовые. Их особенности и преимущества по сравнению с трещотками:

• меньшии вес;
• шлицевое крепление блока звездочек (кассеты);
• храповой механизм уменьшен и спрятан внутрь шлицевого барабана (ореха);
• уменьшились потери на вращение в подшипниках храпового механизма;
• расстояние между подшипниками возросло, а значит, втулка стала прочнее и жестче, нагрузки на подшипники уравнялись;
• сорвать кассету со шлицов практически нереально;
• заменять кассету,тасовать звезды стало проще и дешевле.

Рис. Втулка резьбовая под трещотку
1 - контргайка, 2 - стопорная шайба, 3 - левый регулировочный конус, 4- ось, 5 - левый пыльник, б - шарики левого насыпного подшипника, 7 - левая чашка подшипника, 8 - корпус втулки, 9 - правая чашка подшипника, 10 - шарики правого насыпного подшипника, 11 - правый конус, 12 - пыльник, 13 - стопорная шайба, 14 - внутренняя гайка, 15 - проставочная шайба, 16 - контргайка

Втулки раньше делали из стали, а сейчас основной материал их изготовления - алюминиевые сплавы. Изредка, как экзотику, используют титан. В любом случае стальными остаются сами подшипники (конусные или промышленные) и механизм свободного хода. Сталь всем хороша, но имеет большой удельный вес. Возможно, в будущем и стали найдут достойную замену.

Шлицевые барабаны обычно делают из стали. Но для гонок и ради уменьшения веса бывают барабаны из алюминия или титана (Shimano XTR). Дабы жизнь наша не казалось медом, в пику Shimano фирма COMP AGNOLO создала свой стандарт шлицевого барабана (ореха). В результате кассеты и барабаны Shimano и COMP AGNOLO не взаимозаменяемы.

Движущая часть задней втулки - храповой механизм (механизм свободного хода). Устройство этого механизма у трещоток и кассетных втулок, в принципе, одинаково, отличаются только размеры. Две, три или четыре (у втулок American Classic - шесть) подпружиненные собачки цепляются за зубцы храповика и раскручивают заднее колесо. Во время холостого (свободного) хода цепь не движется, собачки прижаты, а храповик свободно вращается. Такова начинка массовых задних втулок. Работают они достаточно надежно, но их слабое место - собачки и пружинки, которые сильно нагружены и, бывает выходят из строя.

Производятся и более продвинутые задние втулки, не имеющие таких недостатков, в них просто нечему ломаться. Это, например, CRISS KING, DT SWISS и некоторые другие, они имеют на оси два стальных зубчатых кольца и слшмающую их пружину. На холостом ходу кольца свободно крутятся рядом. А при нажатии на педали благодаря пружине сближаются, сцепляются и передают усилия на колесо.

Кроме того, существуют втулки с роллерным механизмом свободного хода. Можно сказать, что роллерная втулка - это роллерный тормоз наоборот. Эти втулки, несмотря на свои достоинства - большой ресурс, отсутствие собачек и зубчатых венцов, не заменили все остальные и занимают относительно скромную нишу на рынке.

Диаметры фланцев - отверстий во втулке, куда крепятся спицы, весьма важны для «крутильной» и боковой жесткости колеса. Большие фланцы дают больше жесткость и прочность колеса. Но при увеличении размера фланцев возрастают вес и вредный момент инерции колеса. Новые бесфланцевые втулки, с прорезями, а не круглыми отверстиями под спицы в теле втулки, «не пошли», несмотря на то, что замена спиц с ними заметно упростилась.

Втулки могут иметь устройства для торможения: дисковые, роллерные, барабанные или быть оснащены внутренним ножным тормозом типа «Торпедо» (у Shimano таким является ножной тормоз NEXUS). У втулок под дисковые тормоза слева имеется узел для установки ротора. Есть два стандарта таких узлов: более распространенный 6-болтовый (ротор крепится болтами к левому фланцу втулки) и разработанный фирмой Shimano шлицевой Center Lock. У последнего на цилиндр со шлицами устанавливается ротор и зажимается контргайкой. Тормоза роллерные и типа «Торпедо» чаще всего применяются на городских (ситибайках) и комфортных велосипедах. Барабанные тормоза - раритет, их почти 100 лет назад разработала и до сих пор использует для своих велосипедов фирма Sturmey-Archer.

Втулки обычно имеют защиту от осадков, пыли, песка и грязи. Это могут быть простые резиновые пыльники или более сложные уплотнения (контактные, лабиринтные). С одной стороны это благо - ресурс, срок службы значительно возрастает, а с другой стороны несколько возрастают потери. Увеличенный ресурс перевешивает. К сожалению, никакие, даже весьма изощренные конструкции пыльников и уплотнений велосипедной втулки не защищают ее полностью. Ежели пришлось окунуть велосипед в воду или пересечь на ходу глубокий (выше ступицы) брод, особенно если вода соленая, то выход один - переборка и смазка втулок, во избежание!

Крепление колеса (осевые стандарты)

Втулки выполняют еще одну важную задачу, помогают крепить колеса к дропаутам вилок и задних перьев рамы. Основой для этого является силовой элемент втулки - ось. Оси втулок бывают стальными, алюминиевыми и, изредка, из титана. Стандартов осей много: 17, 15, 12, 10,9 мм. Для экстремальных дисциплин достаточно давно стандартом стали передние втулки с осями 20 мм.

Ось втулки вставляется в вырез дропаута, и на дешевых или детских велосипедах зажимается с помощью гаек. При этом такие оси бывают обычно сплошными. Большинство велосипедов сейчас имеют втулки с полыми осями и комплектуются эксцентриками типа Quick Release. Тяга эксцентрика вставляется внутрь оси втулки, а с обратной стороны тяги навинчивается специальная гайка. После чего поворотом рычага втулка с колесом прочно прижимается к дропаутам.

При развитии байков для экстремальных дисциплин выяснилось, что обычным втулкам не хватает прочности и жесткости. И появились втулки со стальными осями диаметром 20 мм (QR20). При этом требовалась намертво зажимать стягивающую гайку эксцентрика с помощью ключей. Прочности им было не занимать. Но не радовал и вес и необходимость носить с собой инструмент для установки и снятия колеса. И в 2005 году модельный ряд вилок Rock Shox был создан для использования с новым типом эксцентрика «MAXLE» фирмы Sram. Идея новинки состоит в отсутствии стягивающей гайки на противоположном конце эксцентрика. Резьба, которая держит ось, нарезана внутри одного из дропаутов вилки, и эксцентрик также имеет соответствующую резьбу.

Сначала ось эксцентрика вдевается в один из дропаутов, а затем ввинчивается в дропаут с внутренней резьбой, и при повороте рычага в закрытое положение, рассеченная на четыре лепестка трубка-корпус раскрывается и крепко блокируется внутри дропаутов.

Втулка с такой экстремальной 20 мм осью (Thru Axle) может быть использована только с дисковыми тормозами. Эксцентрик аналогичной системы разраоотан и для заднего колеса. В 2008 Г. появился новый, облегченный почти на 40% и предназначенный для кросс-кантри и марафонов вариант «Maxle Lite». Вес снижен за счет более тонкой стенки алюминиевой трубки-корпуса, облегчения всей конструкции эксцентрика с заменой некоторых деталей на алюминиевый сплав. Первая ХС вилка RockShox линейки Reba с креплением «Maxle Lite» выйдет уже в 2009 году.

Почти одновременно с «Maxle Lite» появился очередной стандарт крепления переднего колеса E-thru, сконструированный совместно фирмами Shimano и Fox. При диаметре оси в 15 мм им удалось сделать более легкий и весьма прочный аналог известным 20 мм осям. Длина втулки OLD - 100 мм, и предназначена она для All-Mountain, кросскантри и марафонских гонок. Пока применяется только в группах XTR и DEORE XT, но, вероятно, список скоро будет расширен. Новый стандарт под названием 100x15, или, как написано в мануале Fox, 15QR, будет открыт для производителей втулок, вилок и колес.

Рис. Дисковая втулка FRM с промышленными подшипниками Rear Hub for МТВ FL-M TEAM DISC - Modified
1 - ось (135 мм), 2 - колпачок оси, 3 - регулировочная гайка, 4-пыльник, 5-шлицевой барабан храпового механизма в сборе, 6 - контргайка, 7 - шайба, 8 - левый подшипник втулки, 9 - фланец тормозного диска на б болтов, 10 - контргайка фланца, 5а - правый подшипник втулки, 5Ь - шайба, 5с, 5i -подшипники храпового механизма, 5d - шлицевой барабан, 5е - пыльник храпового механизма, 5f - пружинное кольцо, удерживающее собачки, 5h - две собачки, 5д - болт-фиксатор храпового механизма

Существует еще один стандарт крепления заднего колеса, достаточно давно представленный группой SAINT фирмы Shimano. Задняя втулка имеет вставную ось с головкой под шестигранный ключ (слева), а справа стягивается фиксирующей (зажимной) гайкой, которая встроена в задний переключатель на место монтажного болта. То есть переключатель «висит» на оси задней втулки, хотя обычно его устанавливают ниже - на «петухе». Более высокая подвеска переключателя дает много плюсов с точки зрения надежности, прочности и уменьшения вероятности повреждений во время гонок. Втулки имеют два типоразмера: классический размер (OLD) 135 мм и быстро развивающийся - 150 мм с 12 мм осью.

Динамо-втулки

И последнее. Получая 3 Вт электроэнергии, мы тратим на это собственные силы и энергию. Как оценить, много ли это? Профи высокого уровня в часовой гонке развивает мощность порядка 450-480 Вт. Так что дополнительные затраты составят всего порядка 0,6%. При обычных поездках по дорогам с твердым покрытием длительная мощность велосипедиста составляет 100-200 Вт. И потери, соответственно, составят от 3% до 1,5%, что совсем немного.

Втулки с амортизацией

Есть и такие. Фирма Pantour suspension Hub решила удивить мир, предложив передние и задние втулки с внутренним амортизирующим элементом. Самую малость покрутив шарики в голове, легко сообразить, что пресловутый элемент не может быть стальной или даже титановой пружиной. На таких малых ходах, как 1/2 -1 дюйма, подобрать жесткость пружины не просто. Или она будет слишком «дубовой», или, что вероятнее, начнет пробивать при больших скоростях и на плохих дорогах. Эластомерный «ластик» к недостаткам пружины прибавит свою сильную зависимость от температуры, на холоде он просто затвердеет.

Кроме того, «нежные» эластомеры через пару-другую часов сильной нагрузки бывают подвержены «усушке и утруске», и требуется несколько часов для их «релаксации» - 3 восстановления размеров и упругих свойств. Остается только пневматика, что и было осуществлено. Цилиндрическая резиновая камера вставляется внутрь втулки и накачивается воздухом через клапан Шредера. Передняя втулка весит от 160 до 260 гр, задняя - около 490 гр. Идея, конечно, интересная, но вряд ли перспективная. Такие втулки с малыми ходами не много пользы дадут на плохой, «убитой» грунтовке. Они приспособлены для города, асфальта, парков и прочей цивилизации. Но тогда их легко можно заменить шинами-баллонами больших габаритов, и получить аналогичную амортизацию за смешные деньги без лишних проблем.

Рис. Втулка с внутренней амортизацией
1 - направляющая скоба, 3 - фланец втулки,4 - упругий элемент, 5 - конус, 6 - внутренний барабан, 7 - перо вилки, v - ход амортизации, до 24 мм, h - горизонтальное смещение оси втулки, менее 5 мм. В - направление движения.

О планетарных втулках читайте в главе «Коробки передач, вариаторы, планетарные втулки».