Втулки (огляд конструкції)

1. особливості конструкції
2. Втулки Mavic Deemax
3. Втулки Shimano з порожнистої віссю E-thru (XTR / DEOREXT / SLX)
4. кріплення роторів
5. Про заміну спиць
6. Кріплення осі втулки на раму велосипеда
7. Виробники
8. обслуговування
9. підсумки

Сучасні втулки розрізняються за багатьма параметрами: призначенням, матеріалами з яких зроблені, "начинку". Втулки, призначені для гірських, гібридних і туристичних, шосейних або міських велосипедів розрізняються за такими показниками, як вага, міцність, якість захисту від зовнішніх впливів. Втулки передніх і задніх коліс також істотно різняться.

По-перше, навантаження на переднє колесо багато менше, ніж на заднє, а значить, деталі можна робити миниатюрнее і легше.

По-друге, на задню втулку покладений ряд додаткових функцій, таких як передача крутного моменту від педалей до колеса і багатьох інших: задні втулки велосипедів майже завжди включають в себе механізми вільного ходу, нерідко гальмівні механізми і, іноді, механізми внутрішнього перемикання передач. Втулки з внутрішнім перемиканням передач (internal gear hubs), так звані планетарні втулки, мають стільки відмінностей від традиційних, що будуть розглянуті пізніше в окремій статті.

Втулка є одним з найдорожчих вузлів велосипеда. Від їх якості багато в чому залежить скільки ви будете витрачати сил, на те щоб подолати деяку відстань.
Серед компанії, які випускають втулки для велосипедів можна виділити Shimano, DT Swiss, American Classic, Tune, Hope, Nuke Prof, Chris King. Найбільше поширення набули втулки Shimano. Вони мають широкий модельний ряд і ціни в дуже великому діапазоні - від дешевих до дорогих.
Втулки розрізняються за наявністю додаткових пристроїв, міцності, типу захисту від зовнішніх впливів, вагою та ціною. Втулки «простого» типу, які встановлюються на гірських і шосейних велосипедах мають схожу будову, але існують інші втулки, з вбудованим гальмами (барабанними) і втулки з внутрішнім перемиканням передач (планетарні), які відрізняються кардинально і мають складну систему.

особливості конструкції

Загальний вигляд більшості втулок приблизно однаковий. Найпростішою конструкцією мають втулки переднього колеса звичайного велосипеда. Це циліндричний корпус, по торцях якого розташовуються фланці з отворами для кріплення спиць. Усередині корпусу знаходяться вісь і підшипникові вузли, закриті тими або іншими по конструкції пильовиками.

Втулка передня Shimano Alivio MC12

Втулка передня дискова Shimano Alivio M475

Втулка M475 - найпопулярніша і одна з найдешевших втулок для дискових гальм - надійна, але важкувата. Випускається в конструкції на 32 і 36 спиць.

Пристрій задньої втулки велосипеда складніше, так як має передбачати не тільки можливе кріплення ротора для гальма, але так само кріплення для системи зірок (касета / тріскачка) - механізм хропіння.
Залежно від того, як кріпиться механізм хропіння втулки розрізняються на два види. Дешеві і застарілі різьбові втулки, де блок зірок разом в с храповим механізмом - тріскачка, накручується на втулку. І сучасні - барабанні (Freehub, FH), які мають механізм хропіння на самій втулці і набір зірок - касета, надівається окремо.

Загальний вигляд Deore LX представлений нижче.

Позначення на схемі:

• 1 - ексцентрик
• 2 - збірка деталей на осі втулки
• 3, 15 - контргайки
• 4, 5, 7, 13, 14 - шайби
• 8, 12 - ущільнювальні кільця
• 9, 11 - конуса підшипників
• 10 - вісь
• 16 - пильовик
• 17 - порожнистий болт кріплення барабана втулки до корпусу
• 18 - набір кульок (у втулці M475 їх 10 з кожного боку)
• 19 - барабан ( "горіх")
• 20 - шайба

Технічна документація на втулку Shimano HB-M475 .

Втулка задня Shimano Deore M530

Корпуси втулок можуть бути точеними, литими або штампованими, виготовленими зі сталі, алюмінієвих сплавів або сплавів титану, хоча сталеві вже можна віднести до застарілим. Точені і штамповані втулки володіють кращими ваговими і міцності, ніж литі. Візуально точені втулки можна відрізнити по слідах різця на зовнішній поверхні (спіральний слід, схожий на дуже дрібну різьблення). Втулки, призначені для коліс з радіальним спиці набором, мають зміцнені фланці, здатні витримувати чисто радіальні навантаження, звичайні втулки для цього не застосовні. Осі втулок можуть бути сталевими, алюмінієвими або титановими. Останнім часом серед втулок високого рівня з'явилася виразна тенденція до використання порожнистих осей великого діаметру, що мають меншу вагу і велику жорсткість.

Втулка задня дискова Shimano Deore LX M585

До справжнього моменту найбільшого поширення набули втулки з радіально-наполегливими конусними підшипниками кочення. Такі підшипники складаються із зовнішнього і внутрішнього обойми, набору кульок і, іноді, сепаратора. В якості внутрішньої обойми виступає конус, Навинчивающийся на вісь втулки, як зовнішня - корпус втулки. Головні переваги таких підшипників - ремонтопридатність і можливість регулювання по мірі зносу. Досить серйозна незручність - складність збірки (багато деталей) і необхідність регулювання.

Інший тип підшипників, що зустрічався раніше тільки в окремих моделях втулок для шосейних велосипедів, це радіальні промислові (нерозбірні) підшипники, так звані "промисло". Зараз вони все ширше розповсюджуються не тільки серед шосейних, але і серед гірських велосипедів. До їх переваг можна віднести кращий ККД, простоту установки, відсутність необхідності регулювання. З урахуванням легкої заміни підшипника, ресурс втулки збільшується багаторазово. Цікава особливість деяких втулок високого класу полягає в тому, що вони розбираються за допомогою лише одного шестигранного ключа. Але радіальні підшипники погано переносять осьові навантаження, іноді виникають у велосипедних колесах.

Втулки Mavic Deemax

Ці втулки Mavic ставить на свої однойменні безкамерні колеса топового класу. Ці втулки окремо від коліс не продаються. Задня втулка розбирається за 20 секунд за допомогою ключа для регулювання підшипників (йде в комплекті) і двох шестигранників на 5 мм. Влаштовано там все надзвичайно просто (дивіться схему нижче). Два підшипника, дві собачки, вісь, що складається з трьох частин. Все абсолютно доступно для чищення / ремонту своїми силами навіть для тих, хто особливо не навчений досвідом метушні з веложелезом. Зрозуміло, підшипники у втулках - закриті і не обслуговуються (т.зв. "промислові") - по два в кожній втулці. Однак Mavic пропонує їх періодично регулювати і дає для цього спеціальний ключ. При цьому в інструкції написано, що для цієї "делікатної операції" слід звернутися в сервіс Giant-Russia в Москві.

Внутрішній устрій втулок Deemax 02

Внутрішній устрій втулок Deemax 05

Втулки Shimano з порожнистої віссю E-thru (XTR / DEOREXT / SLX)

Також для топових лінійок компонентів Shimano відносно недавно розробила систему ексцентрика порожнистої осі E-thru, що не вимагає інструментів, оптимізує жорсткість і балансування ваги і забезпечує легкість дії з внутрішнім кулачковим механізмом і новою структурою кріплення. Система порожнистої осі 15 мм на 15% жорсткіше по крутний момент і на 25% жорсткіше на поперечний зсув, ніж традиційна система передньої осі 9 мм з ексцентриком. Є також система порожнистої осі 8 мм для втулки туристського велосипеда / гібрида і динамо-втулки.

Такі втулки представлені в лінійках XTR, XT, SLX і мають цифру 8 в кінці номера моделі НВ-М978, НВ-М778, НВ-М758, НВ-М668.

кріплення роторів

Втулки велосипедів поділяються на звичайні та дискові. Дискові втулки передбачають можливість установки дискових гальм на велосипед, тому що ротор дискового гальма розміщений на втулці.

Розрізняють два стандарти кріплення ротора, які не сумісні один з одним:

• ISO. Кріплення ротора за допомогою 6 болтів.
• Center Lock. Шлицевое кріплення ротора, що використовується компанією Shimano.

Втулки E-thru використовують тільки кріплення Center Lock:

Про заміну спиць

Для передньої втулки, що не має дискового або барабанного гальма, заміна лопнули спиць не представляє жодної проблеми, так як спицю можна легко завести у фланець втулки збоку. Але цей варіант малопріменім в разі, якщо розглядається втулка з дисковим гальмом або задня втулка. Для установки спиці у фланець, доведеться знімати ротор гальма і зірки, що сильно ускладнює роботу і вимагає застосування спеціальних інструментів. Для спрощення цих операцій компанії Mavic і Shimano розробили втулки з нетрадиційним способом кріплення спиць.

Mavic використовує втулки з сегментованими фланцями під спеціальні прямі спиці. Замінити спицю в колесі, зібраному на таких втулках, дуже просто. Але зараз колеса на таких втулках виробляє, наскільки я знаю, тільки сам Mavic і їх вартість дуже висока.

Shimano пішли іншим шляхом, створивши нові безфланцеві втулки DDH (directional design hub) в групі Deore (HB-M555 і FH-M555). Спиці традиційної форми (з загнутої розклепаною головкою) вставляються в ізольовані від підшипників порожнини через прорізи на корпусі втулки. Заміна спиць проводиться без зняття будь-яких деталей, що дуже зручно. Вартість безфланцеві втулок не надто сильно відрізняється від традиційних, що є їх істотним плюсом. Єдиний серйозний недолік - в процесі експлуатації, прорізи на корпусі забиваються брудом, і зняти спиці з колеса стає вельми проблематично.

Кріплення осі втулки на раму велосипеда

Колесо кріпиться на велосипеді шляхом закладу кінців осі втулки в пази на пір'ї рами і їх подальшого затягування, яка може здійснюватися або гайками, накрученнимі на кінці осі, або за допомогою ексцентрикового механізму або, як його ще називають, механізму quick release. Зручність використання ексцентрикової стяжки полягає в можливості швидкого зняття і установки колеса без використання інструментів, яка при необхідності іноді залишати де-небудь велосипед, в умовах нашої країни іноді перетворюється в недолік. Друга перевага - незмінність регулювання підшипників при затягуванні ексцентрика після установки колеса на велосипед. Всі сучасні втулки, окрім найдешевших, забезпечуються ексцентриковим механізмом.

Виробники

Найбільшого поширення на даний момент отримали втулки Shimano. Особливо це стосується задніх втулок, що мають помітно більш складну конструкцію, ніж передні: багато велосипедів комплектуються задніми втулками Shimano і дешевими передніми втулками інших виробників. Shimano випускає втулки тільки на конусних підшипниках. Серед втулок задніх коліс для гірських велосипедів лише втулка групи Tourney має вкрай застарілу конструкцію з різьбовою трещеткой, інші - більш прогресивну типу FreeHub. Втулки груп Tourney і Altus / Acera мають найпростішу грязезащиту, Alivio - більш розвинену, Deore - подвійну, Deore LX і Deore XT - подвійний захист і поліпшену обробку бігових доріжок підшипників, XTR - найкращу обробку, грязезащиту і кульки з нержавіючої сталі. На мій погляд - втулки Deore LX - кращі втулки Shimano по співвідношенню ціна / якість: Deore сильно поступається за своїми характеристиками, а Deore XT значно дорожче. Інший відомий виробник обладнання для гірських велосипедів, що випускав втулки на конусних і промислових радіальних підшипниках - SRAM з 2002 перестав їх випускати. Точніше, він продовжує випускати тільки втулки з внутрішнім перемиканням передач.

Більшість недорогих гірських велосипедів комплектується втулками Formula (з Тайваню), що володіють Середненько характеристиками. На відміну від них, інша Formula (з Італії) випускає втулки, призначені для установки дискових гальм, на промислових підшипниках. Правда, відгуки про їх продукції дуже неоднозначні - від захоплених до відверто негативних. Дорогі і якісні втулки випускають такі компанії, як DT Swiss, Hope, Hayes, American Classic, Hadley, DMR, Novatec і деякі інші. Зустрічаються і непогані втулки від дочірніх компаній виробників велосипедів: Coda, Scott Components та ін.

обслуговування

Відразу обмовлюся, що тут мова йде тільки про найбільш поширені типи втулок. Їх обслуговування зводиться до обслуговування несучих підшипників: їх чищенні і заміні мастила, а також регулюванню, так як тріскачкові механізми ( "горіхи") втулок умовно-нерозбірні, механізми втулок типу "Торпедо" необслуговувані, а інші типи механізмів зустрічаються вельми рідко і повинні мати якісь конкретні вказівки по обслуговуванню в паспорті велосипеда. При помірній експлуатації перегородку втулок для заміни мастила слід проводити раз в сезон або раз в 5000 км., При агресивному використанні, обслуговування необхідно проводити частіше. У випадках появи люфта в підшипниках або сторонніх звуків при обертанні колеса перегородку або регулювання необхідно проводити по можливості швидше. Якщо у втулки потрапила вода, також бажано перебрати їх. Втулки шосейних і міських велосипедів можуть перебиратися рідше в силу більш щадного режиму експлуатації. Втулки на промислових підшипниках також повинні обслуговуватися.

Треба сказати, що для розбирання втулки на радіально-наполегливих підшипниках потрібні конусні ключі і знімач касети, в разі задньої втулки, тому зазвичай простіше здати велосипед на перегородку в майстерню. При заміні мастила необхідно використовувати пластичне мастило типу Літола, ШРУС, мастило № 158 або іншій якісній пластичного мастила. (Прочитайте окрему статтю про мастила )

У разі використання конусних підшипників варто оглянути поверхню кульок і бігових доріжок на предмет наявності тріщин і відколів і, в разі необхідності, замінити кульки і конуса. Перед закладанням свіжої мастила, необхідно як слід вичистити втулку від залишків відпрацьованої. Не варто розріджувати консистентне мастило рідкими маслами, інакше мастило буде легко вимиватися і швидко спрацьовуватися. Крім обслуговування підшипників, користуючись випадком бажано оглянути втулки на предмет появи тріщин в корпусах і, головне, на фланцях в зоні розташування спиць отворів.

підсумки

Робота втулки дуже сильно залежить від типу підшипників, якості їх обробки, а також якості ущільнень. М'якість і легкість обертання підшипників визначається точністю виготовлення, типом поліровки бігових доріжок, і їх поверхневим зміцненням. Чим вище поверхнева міцність бігових доріжок, тим менше опір обертанню втулки, особливо під навантаженням, але при цьому може знижуватися довговічність через схильність до викришування матеріалу.

Надмірно щільний сальник істотно гальмуватиме обертання втулки, а вільний погано виконуватиме свої функції. Всі сучасні втулки окрім найнижчого рівня мають подвійне ущільнення. У дорогих втулках, наприклад DT Swiss, застосовується лабіринтове ущільнення, яке ефективніше захищає внутрішню порожнину втулки. У той же самий час, будь-яка подібна захист допомагає захистити підшипники лише від грязі, що летить і води, тому не варто зайвий раз занурювати втулки у воду.