Разновидности и установка шатунов на велосипед

Шатуны на велосипед: конструкция, типы, способы крепления

В велосипеде передача возвратно-поступательного движения совершается за счет шатуна. При этом он отдельно работать не может, сочетается со звездочкой, кареткой и велосипедной рамой. Конструктивные особенности шатуна во многом зависят от стоимости велосипеда и многих других моментов.

Из чего состоит шатун велосипеда?

На первый взгляд шатун велосипеда представлен простой конструкцией, предназначение которой заключается в передаче усилия на заднее колесо.

Конструктивными особенностями можно назвать следующее:

1. В большинстве случаев система представлена сочетанием левого и правого шатуна.
2. В основном конструктивном элементе есть отверстие, предназначенное для крепления педалей.
3. На звездочке есть определенные крепежные отверстия, которые позволяют равномерно распределить нагрузку.
4. Устанавливается и защита от звезды. Она защищает одежду от повреждения и грязи.
5. Посадочный элемент для крепления каретки.

Материал шатунов

При изготовлении шатунов могут применяться самые различные материалы.

Наиболее распространенными назовем:

• Углеродистая сталь. Сегодня она применяется при изготовлении практически всех изделий, что связано прежде всего с высокой прочностью и надежностью. Обычная сталь из-за воздействия повышенной влажности покрывается коррозией, но есть и нержавеющая сталь.
• Алюминий. Подобный сплав получил широкое распространение по причине небольшого веса. Кроме этого, материал не реагирует на воздействие повышенной влажности. Однако не стоит забывать о том, что алюминий мягкий сплав, при передаче высокой нагрузки конструкция может деформироваться. Поэтому служат алюминиевые шатуны на протяжении относительно недлительного периода.
• Титан. Этот материал сегодня применяется крайне часто, так как характеризуется повышенной устойчивостью к различного рода воздействию. Недостатком титана можно назвать его довольно высокую стоимость. Производство подобного сплава определяет то, что в его структуре редко образуются пустоты, которые могут стать причиной снижения прочности. Кроме этого, на поверхности даже при длительном применении в условии повышенной влажности не появляется коррозия. Титан легче стали и при этом обладает высокой прочностью.
• Карбон. Современные технологии позволили получить материалы, обладающие повышенной прочностью, износоустойчивостью и легкостью. При этом карбон выглядит довольно привлекательно, может прослужить в течение длительного периода. Карбоновые шатуны устанавливаются в большинстве случаев на спортивных велосипедах.

При выборе изделия стоит учитывать, что производители идут на самые различные ухищрения для снижения стоимости шатунов. Примером можно назвать создание полых изделий или с различными канавками. За счет этого существенно снижается вес конструкции.

Стальные шатуны на сегодняшний день изготавливаются трубчатыми или цельными. На ответственных велосипедах устанавливается цельный вариант исполнения, характеризующийся повышенной прочностью.

Разновидности и установка шатунов на велосипед

6 минут Автор: Михаил Скворцов 538

Велосипедный шатун (педальный рычаг) – знакомая и значимая деталь трансмиссии. Является связующим звеном при передаче усилий на кареточный вал и передние звезды. Исправное состояние и надежное закрепление шатунов на каретку гарантирует максимальную эффективность передачи крутящего момента и безопасность движения.

Шатуны велосипедные: общие сведения

Трансмиссия велосипеда имеет пару шатунов, расположенных по обе стороны от каретки. Детали устанавливаются на кареточном валу с помощью специальных креплений. В зависимости от производителя и типа велосипеда, крепления различаются, и чуть позже обязательно об этом поговорим.

Шатунная пара вместе с передними звездами образует систему. Она может быть разборной и неразборной. Первый тип встречается на бюджетных моделях велосипедов, включая односкоростные дорожники. Здесь износ звездочек развивается одновременно с усталостью материала рычагов. В случае преждевременной поломки шатунов система полностью подлежит замене.

По стандарту звезды располагаются справа по ходу движения, следовательно, к звездочкам закреплен правый шатун. На байках среднего и высокого уровня звездочки могут меняться отдельно от шатунной пары. Его можно снять и, таким образом, заменить лишь часть системы – изношенные звезды.

Шатунная пара и каретка – самые нагруженные узлы велосипедной трансмиссии, так как напрямую принимают толкательно-вращательные усилия от ног велосипедиста. В изготовлении деталей используются материалы:

• закаленная сталь;
• алюминий;
• титан;
• углеродное волокно (профессиональный шоссейный байк).

Значительную роль в динамике передвижения играют вес и форма шатунов. Производители стараются сделать их максимально легкими и компактными. Так, для уменьшения веса внутри детали специально делаются полости. Идея принадлежит японскому производителю Shimano:

Разобрать систему обычным гаечным ключом не получится, для этого потребуется специальный съемник шатуна. При вдавливании инструмента деталь свободно откручивается с оси каретки, не повреждая ее.

Типы шатунов и способы их крепления

Динамика движения на велосипеде зависит от многих факторов, в том числе и длины педальных рычагов. Размеры варьируются от 150 до 185 мм. Чем длиннее шатун, тем меньше частота педалирования и больше сила вытягивания, и наоборот. Эта закономерность помогает подобрать оптимальный размер для удобного катания.

На гонных велосипедах ставятся удлиненные рычаги более 177.5 мм, на трековых моделях предпочтительны укороченные детали. Традиционно длина шатунов на взрослый байк колеблется от 165 до 185 мм. Подростковые, детские и трековые модели оснащаются короткими рычагами размером от 150 до 177.5 мм. Диапазон 165 – 177.5 мм можно считать неким универсалом для всех моделей.

Тип шатунов по способу установки и демонтажа:

• монолитные (односоставные) – рычаги интегрированы с валом каретки (BMX и детские модели);
• двусоставные: правый шатун + ведущие звездочки, левый рычаг отдельно;
• разборные: правый шатун крепится к звездам с помощью болтов, распространенная конструкция на большинстве моделей (можно разобрать систему и заменить только изношенные звезды или рычаги).

Крепление к валу каретки бывает:

• под клин (ромб) – устаревшая конструкция встречается на старых моделях и детских велосипедах;
• под квадрат – фиксация на квадратных наконечниках оси, подтяжка производится с помощью гаек внутри входной полости рычага, снаружи устанавливается пластиковая защита-пыльник (встречается на бюджетных дорожных велосипедах);
• шестигранное – установка и фиксация шатунов с помощью шестигранного ключа (распространенная конструкция на скоростных моделях);
• шлицевое: ось имеет сквозную полость, на креплениях к шатунам диаметр увеличен, рычаги сопряжены канавками с выступами на валу (шлицы) и затягиваются шестигранниками.

Какая резьба нарезается на шатунную пару и в какую сторону крутить съемник при разборке системы? Резьба на оба рычага правая: раскручивание против, закручивание – по часовой стрелке.

На внешней стороне рычага находится отверстие для педали. Традиционный размер ключа для снятия и установки – 15 мм. Резьба на педалях направлена только по ходу движения. В комплекте педали помечаются буквами R и L. Поставить левую педаль на правый шатун и наоборот не получится.

Демонтаж и установка шатунов

Зачем надо снимать шатуны? Причин может быть несколько:

• поменять изношенные звезды на разборной системе;
• переборка и ремонт каретки (снятие рычагов лишь предыстория);
• подтягивание (эффективнее будет именно с полным снятием и установкой).

Трогать систему просто так не рекомендуется, хотя для тренировки в обслуживании велосипеда приветствуется. Главное ‒ потом правильно все установить на место.

Ход работы:
1.Снять защитную заглушку.

2.Вставить съемник внутрь полости и скрутить фиксирующую гайку. Если гайка идет плохо, сбрызнуть WD-40 или другой смазкой. В случае имбусового крепления подбираем соответствующий ключ.

3.Вставить съемник в шатун другим концом и ввинтить до упора в резьбу.

4.Закрутить болт инструмента при помощи гаечного ключа.

5.Шатун выдавится с вала.

6.Делаем все, что нужно, и приступаем к обратной установке.

7.Очистить и смазать место крепления рычага к оси каретки.

8.Надеть шатун на вал, вставить съемник и с усилием закрутить в обратную сторону.

9.Надеть фиксирующую гайку и заглушку.

Внимание! Закручивать максимально крепко, иначе при езде шатун будет люфтить.

Достаточно прозрачный вопрос, как снять шатуны, если под рукой имеется съемник. Гораздо интереснее этот процесс выглядит без использования этого инструмента.

Несколько кустарных методов:

1. Скрутить фиксирующие болты и выкатить велосипед на прогулку. При длительном максимальном нагружении шатуны должны отвалиться сами. Правда, есть риск повредить крепления.
2. Выбить молотком с отверткой. Наконечник обмотать мягкой тканью. Направлять удары по направлению «против часовой стрелки». Делать очень аккуратно, иначе можно повредить резьбу и подшипники каретки.
3. Надрезать и сорвать крепление. Варварский метод для снятия неисправных деталей.

Какой из этих способов выбрать? Самое верное решение – купить новый съемник, тем более стоит он недорого.

Устройство системы достаточно простое, и поменять ее компоненты реально самостоятельно. Для снятия шатунов потребуется съемник и немного свободного времени. Немаловажную роль играет отслеживание состояния системы, чтобы вовремя поменять изношенные компоненты. Поэтому не забываем проводить визуальную диагностику своего велосипеда.

Системы шатунов

Добавить про звёздыы и ширину каретки

Шатуны (или кривошипно-шатунный механизм) велосипеда — деталь, которая передаёт мышечную силу колесам велосипеда. Эта форма привода была запатентована в 1869 году Иоганном Ф. Трефцем, и несмотря на то, что она развивалась на протяжении многих лет, принцип работы.

Компоненты шатунов

Типы монтажа шатунов

Существует множество систем шатунов, которые отличаются способом монтажа на ось. В недорогих велосипедах, наиболее популярным способом монтажа шатунов является крепление на ось в виде «квадрата» или шлицевого посадочного места. В велосипедах средней ценовой категории, доминируют системы с независимыми внешними подшипниками и шатунами со встроенными осями.

Виды монтажа шатунов на оси

Клиновидный штифт

Самый старый стандарт. Шатун устанавливается на оси каретки с усечённой цилиндрической секцией, в которую вставляется металлический штифт. Такой тип монтажа можно встретить почти на всех велосипедах, выпущенных в СССР.

Под квадрат

Эта система заменила клиновидный штифт и используется в настоящее время на недорогих велосипедах разных типов. В такой системе ось каретки имеет посадочное место в виде квадрата, а шатун — соответствующее под её отверстие. После соединения этих двух деталей, они фиксируются винтом. Это дает жесткое и прочное соединение, которое практически не изнашивается.

Шлицевые соединения

Принцип монтажа аналогичен предыдущему, только посадочное место оси выполнено не в виде квадрата, а имеет более сложную форму, специально разработанную выдерживать большие нагрузки. Для такого соединения требуется точное совпадение пазов обеих деталей. Система гарантирует прочное и практически не изнашиваемое соединение.

В настоящее время, самым популярным видом шлицов является Shimano Octalink V2. Американский конкурент SRAM продвигает свой стандарт — ISIS.

Системы со встроенной осью

Шатуны, объединённые с осью — это результат работы инженеров над повышением жесткости, и, следовательно, эффективности езды. Такой тип соединения позволяет увеличить площадь подшипников и сократить расстояние между рамой и шатунами.

Shimano — Hollowtech II

Shmano в своих продуктах использует систему Hollowtech. Её особенность заключается в использовании пустотелых рычагов, что увеличивает жесткость и снижает вес. Развитием этой системы, стала система Hollowtech II, в которой ось объединена с правым шатуном. В нижних группах, таких как Deore, Shimano отказалось от пустотелых шатунов, такое решение получило название 2-Piece-Crankset.

Truvativ — GXP i Howitzer

Компания Truvativ назвала свою систему со встроенной осью — GXP. В целом, эта система идентична Hollowtech, единственное отличие в типе шлица, использованного в правом рычаге. Кроме того, GXP шатуны изготавливаются из сплава OCT, благодаря чему они более прочные и лёгкие.

Ещё одна система шатунов от Truvativ называется — Howitzer. В ней используются подшипники с увеличенным диаметром, что стало возможным благодаря сдвигу подшипников наружу каретки. В этой системе удалось объединить жесткость GXP и прочность традиционной ISIS.

Campagnolo — Power-Torque и Ultra Torque

Campagnolo понимает, что не всем велосипедистам нужно одно и то же, поэтому компания предлагает две системы шатунов — Power-Torque и Ultra Torque.

Power-Torque — очень похожа на GXP или Hollowtech. Её преимущество заключается в том, что для сборки и эксплуатации не требуется никаких специальных ключей.

Ultra Torque — полностью уникальное решение от Campagnolo. Ось каретки разделена на две части, которые вставляются в оба шатуна и соединяются посередине взаимно блокируя друг друга, а затем скручиваются специальным винтом.

Race Face – X-Type

Race Face предлагает систему интегрированных шатунов под названием – X-Type. Система похожа на Hollowtech II от Shimano, за исключением того, что ось, изготовленная из хромомолибденовой стали, интегрирована с левым шатуном, а правый шатун крепится шлицевым соединением.

FSA – MegaExo

Компания FSA продвигает свою систему под названием Mega Exo. Как и в X-Type, решение основано на Hollowtech II. Ось интегрирована с левым шатуном.

Сравнение способов монтажа шатуна на ось каретки

Тип

Преимущества

Недостатки

• Дешевая и простая конструкция

• Низкое качество соединения

• Дешевая и простая конструкция
• Универсальность

• Низкая жесткость.
• Низкая эффективность

• Длительный срок службы
• Большая жесткость

• Не универсальность систем

Интегрированный с осью

• Очень высокая жесткость и эффективность передачи мощности

• Малый срок службы
• Высокая цена

Длина рычагов шатуна

Расстояние между осью каретки и осью педали может составлять от 165 до 180 мм. Производители предлагают свои модели в основном в этом диапазоне с шагом 2,5 мм. Для горного велосипеда длина особой роли не играет, для него подойдут стандартные модели 170 мм или 175 мм. Не всё так просто с этим параметром в спортивных дисциплинах, в них она должна быть выбрана в соответствии с длиной ног и расстоянием между кареткой и землёй. С увеличением длины шатунов каденция уменьшается, а их жесткость и расстояние от педали до земли уменьшаются. По ссылке можно подробнее узнать о выборе длины шатуна.

Крепление звёзд

Совершенно другой вопрос — используемые в шатуне звёзды. Их размеры и способ крепления зависят от шатуна и стиля езды.

Есть 4 основных интервала между крепёжными отверстиями звезд.

Стандарт

Количество винтов

Расстояние

Паук на пять отверстий

Кроме того, существует очень большая группа шатунов, в которых используются нестандартный монтаж или интервалы между крепёжными отверстиями. Поэтому, перед покупкой звезд вам нужно измерить расстояние между болтами.

Размер звездочек

Подбор размера звездочек (с правильным количеством зубьев) является очень важным моментом при езде. Слишком большая звезда, потребуют от велосипедиста большего усилия, с другой стороны, слишком маленькая, будет его передавать не эффективно. Для туристических поездок применяются звёздочки с диапазоном от 44 до 48 зубьев, для шоссейных — от 50 до 53 зубов. Для повседневного использования велосипеда, рекомендуются передаточные соотношения, для шоссейного — 50/39/29, и 48-42/32-34/22 — для остальных, с предположением, что чем более сложная местность, по которой мы передвигаемся, тем меньшую звезду необходимо выбирать.

Материалы и обработка

Подавляющее большинство шатунов изготавливается из алюминия. Использование других материалов (например, углеродных композитов) и технологий, хотя и повышает надёжность и жесткость или снижает вес, при этом оказывает негативное влияние на цену. В более дорогих моделях шатунов часто используют алюминиевую ковку, что улучшает структуру материала и жесткость. Высокое качество продукта (и цены) обеспечивается изготовлением шатунов и звёздочек на станках с числовым программным управлением (ЧПУ). Иногда, производители используют обе технологии в производстве.

Шатуны для BMX

Шатуны, предназначенные для велосипедов BMX, имеют другой диаметр каретки и сделаны иначе, по сравнению с шатунами классического горного велосипеда. Рычаги фиксируются на специальных осях с микрошлицами, а звезда привинчивается к рычагу одним болтом. Существуют также шатуны, в которых оба рычага и ось сделаны из одного цельного куска материала и образуют несъемное целое.

Выбор подходящих шатунов для велосипеда

Велосипедист рано или поздно сталкивается с вопросом замены шатуна. Этот вопрос актуален в случае, если деталь поломалась, повредилась либо если требуется замена звёздочек в неразборных конструкциях. Замена шатуна требует от владельца велосипеда базового понимания вопроса. На какие свойства и характеристики нужно обратить особое внимание при покупке детали и как выбрать шатуны для велосипеда?

Устройство системы крепления

Шатун — это неотъемлемая часть трансмиссии байка, обеспечивает преобразование возвратно-поступательных движений во вращение заднего колеса. С этой деталью соединены звездочки, каретка и рама велосипеда, в отдельности элемент не функционирует. Как правило, у бюджетных велосипедов основная звезда соединяется с правым шатуном в неразборную конструкцию. Более дорогие модели дают возможность отсоединить передние звёздочки от системы в случае необходимости.

Если звёздочки источились и есть необходимость в их замене — вероятнее всего, придётся снимать всю систему, т. к. в большинстве случаев нет возможности устранить проблему точечно. С передними звёздами нужно приобрести соответствующие шатуны, хотя сами они довольно износостойкие. Повредить их можно только в случае аварии. Деталь может изогнуться, переломаться, посадочные места — разноситься.

При покупке этой детали нужно помнить о разновидностях кареток, имеющих разные способы крепежей к валу, поэтому возьмите с собой в магазин образец. Возможно, вы найдёте конструкцию кареточного узла с шатунами в сборке.

Какие материалы используются для шатунов

В зависимости от заявленных требований байку, производители делают шатуны алюминиевыми, стальными, титановыми или карбоновыми. Для достижения поставленных целей производители также совершенствуют и форму этих деталей. Так, снизить вес позволяет сложная форма полой внутри детали, с канавкой снаружи. Кроме того, что облегчённый элемент конструкции делает легче сам велосипед, он позволяет легче раскрутить и достигнуть более быстрого ускорения. При этом пустотелые детали прочные и жёсткие.

Так, шатуны из стали бывают как цельные, так и полые. Цельные детали используют для шоссейников, а вот трубчатые чаще предназначены для горных велосипедов и спортбайков ВМХ для облегчения моделей.

Велосипедная система из алюминия

Детали из алюминия производятся с помощью горячей или холодной ковки. Это усиливает прочные свойства материала и сводит к минимуму поломку. Шатуны из алюминия могут делать полыми для уменьшения веса.

Титан и карбон в изготовлении шатунов встречается реже, обычно для спортивных байков. Это может быть однородная карбоновая деталь либо с алюминиевыми или титановыми вставками. Сложность технологии сказывается на стоимости байка в сторону увеличения.

Размер имеет значение

При выборе размера шатуна важно учитывать стиль катания, рост велосипедиста и ваши личные предпочтения. Разница даже в 5 мм на каждой детали довольно ощутима.

Левый шатун велосипеда

Длина шатуна велосипеда измеряется от центра оси каретки до центра оси педали и может быть 145–180 мм, с шагом 5 и иногда 2,5 мм. Понятно, что чем выше велосипедист, тем длиннее нужны детали. Но нужно также учитывать размер рамы и стиль езды. Если у вас низкая рама и слишком длинные рычаги, то при малейшей неровности (бордюры, рельсы) вы будете за них цепляться, что приведёт к неудобству.

Ключевой параметр, на который напрямую влияет размер шатуна велосипеда, — каденция. Каденция — это единица измерения скорости оборотов, сколько оборотов может сделать байкер за определённое время. Высокой каденции можно достичь при коротких рычагах, соответственно, длинные рычаги сокращают количество оборотов. Поэтому для гонок лучший выбор — короткие шатуны. И наоборот, для горных велосипедов — длинные.

Выбор размера — личные предпочтения каждого велосипедиста, учитывая стиль езды, рост и поставленные перед байком цели.

Каким способом крепятся шатуны

Разберёмся, какими способами крепят рычаги к оси каретки.

• Клиновидным штифтом. В современных моделях такое крепление практически не встречается, используется только для детских байков.
• Квадратным торцом вала. Наиболее распространённое крепление. В этом способе на скошенных плоскостях квадратного сечения клином зафиксированы оба рычага. Подтянуть рычаг на клине можно с помощью винта или гайки. Для удобства в соединительных местах предусмотрены пыльники из пластмассы.
• Шестигранным торцом вала. Похожий принцип с предыдущим способом.
• Шлицевым соединением. В вале каретки делается сквозное отверстие по оси с преувеличенным диаметром, торцы вала имеют круглую форму. Шатуны крепятся крупным пустотелым болтом под шестигранник, снаружи предусмотрен пыльник.
• С использованием интегрированной оси. Ось каретки и один шатун составляют единую деталь. Второй крепится любым из перечисленных выше способов.

Правильный выбор Q-фактора

Важно уделить внимание правильному выбору Q-фактора. Это поможет велосипедисту повысить эффективность прилагаемых усилий до 4%. Это параметр расстояния между плоскостями, в которых осуществляется вращение головки шатунов. Максимальное давление ногой человек может осуществить, если направление прилагаемых усилий находится под углом 90 градусов к поверхности. Если расположение ног велосипедиста близко друг к другу, то коленным суставам тяжело перенести длительные нагрузки. Естественно, строение ног у людей разное. При потоковом производстве байков особенности строения конкретного человека учесть невозможно. Но спортсмены, использующие байки профессионально, вполне могут подобрать Q-фактор с учётом индивидуальных особенностей. Следует отметить, что увеличенный Q-фактор обычно предусмотрен в моделях горных велосипедов.

Разбираем типы шатунов

• Односоставный— цельная конструкция, которая объединяет вал и два рычага. Представляет собой толстый пруток, который согнут в разных направлениях под прямыми углами. Такая конструкция использовалась ранее. На сегодня её можно встретить на BMX или детских байках.
• Двухсоставный— левый рычаг представлен отдельной деталью, закреплённой на сводном краю вала, а к правому шатуну с ведущими звёздочками приварен вал каретки. Сегодняшние производители эту конструкцию усовершенствовали с помощью картриджной каретки, имеющей подшипники крупного диаметра. Конструкция активно используется различными производителями.

Нестандартная роторная система RS4X

Рассмотрим новейшую конструкцию — роторную систему шатунов для велосипеда RS4X. Принципиальное отличие от стандартных рычагов — расположение со смещением угла на несколько градусов (стандартное закрепление — по одной прямой линии). При стандартном закреплении нога велосипедиста сильно сгибается в колене в верхней точке и это негативно сказывается на коленных суставах, не позволяет велосипедисту применить свою силу в полном объёме.

Роторная система позволяет увеличить КПД за счёт занижения верхней мёртвой точки и исключения провала момента силы. Согласно исследованиям, мощность возрастает на 16%. Эта велосипедная система шатунов довольно дорогая (стоимость около 400 евро), но хороша тем, что облегчает нагрузку на коленные суставы байкера и на сухожилия.

Учитывая особенности шатунов разных систем, размер, материал, вы сможете подобрать для вашего велосипеда наиболее подходящий вариант и покупка оправдает все ваши ожидания.

Многие спорят о том, какая рама велосипеда лучше — стальная или алюминиевая. Для того чтобы понимать, какая рама удовлетворит потребности велосипедиста — разберёмся подробно, какой материал будет соответствовать заявленным требованиям.

Как определиться с выбором мотор-колеса для электровелосипеда. На какие факторы обратить внимание при выборе. Преимущества и недостатки разновидностей двигателей мотор-колеса.

Какие ставить на велосипед тормоза: дисковые или ободные — частый вопрос, который волнует многих велосипедистов. Чтобы разобраться с ним, необходимо изучить положительные и отрицательные стороны каждого вида тормозной системы.