Велосипедные рамы: виды и как выбрать

История велосипедов

Первые велосипеды появились около 200 лет назад и прежде, чем стать комфортным и удобным транспортным средством, они прошли длинный путь. Родоначальником велосипедов можно считать изобретение Карла фон Дреза, создавший в 1817 году макет двухколёсного самоката. Изобретение было снабжено рулём и выглядел как велосипед без педалей, а его рама была выполнена из дерева. В период с 1839 по 1840 годы кузнец из шотландии Киркпатрик Макмиллан улучшил изобретение Дреза, добавив к конструкции седло и педали. В результате этих модификаций миру был представлен прототип велосипеда, напоминавший уже более современные модели. В середине 19 века французский мастер по созданию детских колясок, 19-летний Пьер Лалман, внес свои улучшения в «беговую машину» Дреза, укомплектовав её педалями на переднем колесе. В 1863 году Лалман переезжает в Париж, где изготовил первый образец велосипеда, близкого к современной конструкции. Отметив потенциал устройства Лалмана, французские предприниматели, братья Оливье, в партнерстве с каретным инженером Пьером Мишо, заложили производство велосипедов в промышленных масштабах. Мишо привнес свой вклад, создав металлическую раму для велосипеда, а также, согласно некоторым источникам, придумал термин "велосипед". Лалман, некоторое время сотрудничавший с Оливье и Мишо, впоследствии эмигрировал в США, где в 1866 году получил патент на свое изобретение. Общее мнение сводится к тому, что фактическим создателем велосипеда является именно Пьер Лалман.

Современные велосипеды с того времени претерпели существенные изменения в конструкции. Рама велосипеда является основой, на которой крепятся остальные детали, определяя характеристики велосипеда, такие как устойчивость, маневренность, комфорт и скорость. Однако широкое разнообразие рам может запутать, поэтому понимание конструкционных особенностей, видов и материалов, из которых они сделаны, позволит грамотно подойти к выбору велосипеда.

Геометрия и конструктивные особенности велосипедных рам

Обычно рама велосипеда изготавливается путем сварки профилей, которые образуют два элемента, называемых "треугольниками" — передним и задним. Передний треугольник сформирован следующими элементами: подседельной трубой, объединяющей седло и каретку; нижней трубой, связывающей каретку с рулевой колонкой (рулевым стаканом); верхней трубой, объединяющей рулевую колонку и подседельную трубу.

Задний треугольник образуется посредством соединения двух пар труб. Верхняя пара пролегает от подседельной трубы к узлам крепления втулки заднего колеса, известным как дропауты. Нижняя пара труб соединяет каретку с дропаутом. Однако для каждой категории людей, будь это дети или взрослые, мужчины или женщины, существуют свои типы рам, обеспечивающих максимально комфортную посадку. Стоит подробнее рассмотреть каждый элемент узла велосипедной рамы.

Рулевая труба (рулевой стакан)

Диаметр рулевой трубы определяет тип и размер рулевой колонки, которая обеспечивает свободное вращение руля. Существуют различные стандарты на диаметр рулевых труб, но наиболее распространены два: 1 дюйм (25,4 мм) и 1 1/8 дюйма (28,6 мм). Первый чаще встречается на дорожных велосипедах, второй — на горных. Некоторые производители создают конические рулевые трубы с изменяющимся диаметром: от нижней части диаметр составляет 1 1/2 дюйма (38,1 мм) к верхней части, где диаметр равен 1 1/8 дюйма. Такой формат повышает жесткость рулевого узла и улучшает управляемость велосипеда.

Кареточный узел

Каретка соединяет систему ведущих звёзд с рамой. Существует несколько типов велосипедных кареток.

• BSA — стандарт крепления каретки, которая ввинчивается внутрь рамы и крепится с помощью резьбы. BSA является наиболее распространенным стандартом крепления каретки и используется на большинстве дорожных и горных велосипедах.

• Press-Fit — система крепления каретки велосипеда, которая использует технологию нажима. Это позволяет сделать раму легче и жестче, а также увеличить диаметр трубы каретки, что улучшает жесткость и эффективность передачи энергии от педалей к заднему колесу.

• Эксцентриковый кареточный узел - обеспечивает возможность натяжения цепи (на определенных типах рам велосипедов, у которых не предусмотрено натяжение с помощью смещения каретки в горизонтальной плоскости. Этого достигается путем того, что каретка вращается вокруг собственной оси и может быть смещена относительно центра рамы.

Тип тормозной системы

Разные рамы могут иметь разные типы крепления тормозов, что влияет на характеристики и удобство езды. Возможность поддержки различных тормозных систем может быть предусмотрена в конструкции отдельных рам. Так, существуют рамы, которые предлагают монтажные точки как для дискового тормоза, так и для тормозов типа V-brake. Это позволяет выбирать тормозную систему в зависимости от предпочтений и условий езды.

Дропауты

Для крепления втулки заднего колеса используются специальные элементы – дропауты. Существуют различные виды дропаутов, которые отличаются по форме и функционалу:

• Вертикальные дропауты обеспечивают быстрое и точное закрепление колеса вместе с задним переключателем-натяжителем;

• Горизонтальные дропауты позволяют регулировать натяжение цепи у велосипедов с односкоростной системой или с планетарной втулкой;

• Регулируемые дропауты позволяют изменять базу велосипеда в небольших пределах. Основные преимущества подвижных дропаутов – возможность превращения велосипеда в односкоростной вариант для улучшения ходовых характеристик.

Подседельный хомут

Подседельный хомут фиксирует подседельный штырь в велосипедной раме. Существуют разные типы хомутов: с эксцентриком, с болтом, со специальным креплением для фонаря или багажника. Выбор хомута зависит от диаметра подседельной трубы, стиля езды и личных предпочтений. Хомут должен надежно удерживать штырь, но не пережимать его, чтобы не повредить раму. В последнее время стало популярным делать разрез для подседельного хомута спереди рамы. Это улучшает защиту от грязи и влаги, но ограничивает возможность использования дополнительных аксессуаров.

Подвеска

Один из популярных видов рам — это рамы с жесткой задней подвеской. Их преимущества - простота конструкции. Производства и низкая цена. Рамы с упругой задней подвеской обладают более комплексной и массивной конструкцией. Упругий компонент подвески может быть представлен в форме пружины или пневматической системы, в то время как амортизационный элемент, как правило, реализован в виде эластомера или масляного картриджа.

Крепления для багажника и «крыльев»

Для установки багажника и крыльев на велосипед, необходимо наличие специальных отверстий на раме. Желательно, чтобы на дропаутах присутствовало по два отверстия: одно для крыла, другое для багажника. Отсутствие или недостаток отверстий можно компенсировать специальными адаптерами или хомутами.

Основные виды велосипедных рам

Несмотря на общую конструкцию, рамы велосипедов могут существенно отличаться в зависимости от возраста, пола и предпочтений. Данные аспекты требуют учета для обеспечения максимального уровня комфорта во время велосипедной поездки.

Классические (открытые и закрытые) рамы

Самыми распространенными видами рам являются классические рамы, которая формируется двумя треугольниками, созданными из труб. Классические рамы делятся на закрытые (мужские), так и открытые (женские) типы. Закрытый вариант рамы обладает верхней трубой, которая соединяет рулевую колонку и подседельную трубу. Открытый тип рамы производится без верхней трубы или с верхней низкорасположенной трубой. Открытая рама удобна для посадки на велосипед в юбке или брюках, но менее жесткая и тяжелая, чем закрытая, так как необходимо обеспечить высокую прочность конструкции при более сложной компоновке.

Женские рамы учитывают различия в анатомии и пропорциях женского тела. Например, женские рамы имеют более короткую верхнюю трубу и длинную подседельную трубу, чтобы соответствовать более короткому торсу и более длинным ногам женщин.

Складные рамы

Складные рамы имеют разъемы или шарниры, позволяющие уменьшить габариты велосипеда для удобства хранения и перевозки. Складной тип подходит для частого перемещения в общественном транспорте, размещения в маленькой квартире или транспортировки велосипеда в поездку. В этой категории большинство рам имеют открытую конструкцию, которая предполагает наличие одного соединения (или петли).

Складные рамы бывают разных видов и конструкций. Некоторые складываются пополам, другие - в треугольник или в четырехугольник. Некоторые имеют откидную рулевую колонку или подседельную трубу, другие - съемные колеса или седло.

Среди преимуществ складных рам выделяется компактность, легкость, удобство и экономию пространства. Среди недостатков - меньшая жесткость, прочность и управляемость, а также сложность обслуживания.

Детские рамы

Детские рамы бывают разных видов и конструкций. Некоторые имеют классический закрытый тип с двумя треугольниками, другие – открытый тип. Детские рамы имеют дополнительные элементы, позволяющие навесить боковые колеса, ручки или корзину. Часто встречаются детские рамы, имеющие складную конструкцию, которая позволяет уменьшить размер велосипеда для удобства хранения или перевозки.

Типы велосипедных рам

Существует множество типов рам, каждый из которых разработан для определенных условий езды и предпочтений велосипедистов. Например, рамы горных велосипедов обычно делают более прочными и тяжелыми, чтобы выдерживать жесткое внешнее воздействие, в то время как рамы шоссейных велосипедов стремятся быть как можно легче и аэродинамичнее для достижения максимальной скорости.

Рамы для горных велосипедов

Горные велосипеды изначально были разработаны для езды по сложной пересеченной местности, такой как горы и леса. Это означает, что рамы горных велосипедов должны быть прочными, но в то же время достаточно лёгкими, чтобы не затруднять подъёмы и спуски.

Современные горные велосипеды оснащаются подвеской на передней вилке (hardtail) или двухподвесной системой (full suspension). Двухподвесные велосипеды обеспечивают лучшую амортизацию на неровной местности, но они обычно тяжелее и существенно дороже.

Кросс-кантрийные рамы ориентированы на скорость, легкость и эффективность. Они имеют короткую колесную базу, короткий вынос и крутой угол рулевой колонки. Рамы для кросс-кантри часто изготавливаются из карбона для уменьшения веса и увеличения жесткости. Жесткость способствует эффективности педалирования, поэтому многие кросс-кантри велосипеды имеют конструкцию hardtail. Однако в последние годы все больше популярности набирают двухподвесные кросс-кантри рамы, которые имеют амортизатор с ходом от 100 до 120 мм. Компоненты на кросс-кантри велосипеде также направлены на снижение веса и повышение скорости: легкие 29-дюймовые колеса, относительно короткий руль для маневренности и легкая трансмиссия.

Рамы для трейл велосипедов являются занимают промежуточное положение между кросс-кантри и эндуро. Этот тип хорошо подходит для технических подъемов и спусков. Трейл-рамы обладают более длинной колесной базой, а угол рулевой колонки, наоборот, менее крутой, по сравнению с кросс-кантри. Это дает велосипеду идеальный баланс между контролем и скоростью. Для дополнительного комфорта большинство трейл-рам имеют полную подвеску с ходом от 120 до 150 мм. В зависимости от производителя трейл-велосипед может быть ближе к кросс-кантри или эндуро по своим характеристикам.

Для эндуро велосипедов разрабатывают рамы, ориентированных на спуск по неровной местности. Длинная колесная база и более пологий угол рулевой колонки облегчает управление на спусках и дает возможность агрессивного катания. Все эндуро-велосипеды имеют полную подвеску с ходом от 140 до 180 мм, а рамы оснащены более крепкими компонентами, чем кросс-кантрийные аналоги: большие тормоза до 200 мм, колеса 29 или 27,5 дюймов, или даже смешанные варианты (29 дюймов спереди и 27,5 сзади) с широкими покрышками для большего сцепления и контроля.

Рамы для городских велосипедов

Рамы дорожных велосипедов обычно бывают двух типов: закрытого (мужского) и открытого (женского). Велосипед с открытой рамой удобен для посадки не только в женском платье, но и в зимних одежде, так как нет необходимости поднимать ногу высоко, чтобы перебросить её через раму. Однако для обеспечения нужной жесткости открытая рама часто делается более тяжелой и массивной, поэтому, если важен вес, лучше рассмотреть варианты с закрытой рамой. Закрытые рамы для городских велосипедов могут иметь прямую или наклонную верхнюю трубу, что обеспечивает комфорт при посадке и спешивании с велосипеда, особенно при ношении длинной одежды.

Рамы для шоссейных велосипедов

Рамы для шоссейных велосипедов имеют более прямые и узкие трубы, которые обеспечивают жесткость, легкость и аэродинамику. Угол наклона подседельной трубы обычно составляет 73–75 градусов, а угол наклона рулевого стакана — 72–74 градуса. Это позволяет велосипедисту занимать более низкую и агрессивную позицию на велосипеде, уменьшая сопротивление воздуха и повышая скорость. Протяженность верхней трубы также влияет на посадку: чем она длиннее, тем больше вытянут торс и руки велосипедиста. В шоссейных велосипедах обычно используются рамы с длиной верхней трубы от 50 до 60 см в зависимости от роста.

Рамы для трюковых велосипедов

Трюковые BMX велосипеды имеют разные типы рам в зависимости от стиля катания. Некоторые из наиболее распространенных типов рам— это гоночные, стритовые, парковые и трейловые рамы.

Гоночные рамы BMX предназначены для максимальной скорости, поэтому их изготавливают из легких материалов, таких как алюминий или карбон, а длинная колесная база, низкая подседельная труба и узкие покрышки позволяют лучше контролировать велосипед на большой скорости.

Стритовые и парковые рамы BMX больше всего подходят для катания как по городским препятствиям, таким как лестницы и перила, так и по специальным площадкам с рампами, трамплинами и боулами. Данные рамы изготавливают из прочных материалов, таких как хромолиевая сталь, и обладают короткой колесной базой и широкими покрышками.

Трейловые рамы BMX предназначены для катания по земляным холмам. Они имеют схожесть со стритовыми и парковыми рамами, однако выполнены с более длинной колесной базой и предназначены под установку более широких покрышек.

Материалы велосипедных рам

Самыми распространенными материалами для велосипедных рам являются алюминий, сталь, титан и углеродное волокно (карбон). Каждый материал имеет свои особенности по весу, жесткости, стоимости, долговечности и характеристикам езды.

Алюминиевые рамы

Алюминий часто используется для бюджетного и среднего класса рам, обеспечивая сочетание жесткости с низким весом и невысокой ценой. Алюминиевые рамы обычно изготавливаются с добавлением других элементов для повышения прочностных свойств. Трубки их алюминиевого сплава легко формовать и утолщать в нужных местах для экономии веса и повышения прочности. Трубы свариваются вместе, после чего проводится термическая обработка  для повышения прочности конструкции. Алюминий имеет высокую жесткость, но может подвергаться усталостному разрушению со временем. Алюминий также имеет относительно низкую амортизацию ударов, хотя современные технологии изготовления рам и использование широких шин на дорожных велосипедах помогают улучшить качество езды.

Стальные рамы

Сталь является традиционным материалом для рам велосипедов, который использовался на протяжении более 100 лет. Стальные рамы обычно изготавливаются из хромомолибденовой стали, которая имеет высокую прочность и устойчивость к коррозии. Стальные трубки обычно утолщены для повышения прочности и могут быть соединены с помощью литых стальных фланцев или сварены без них. Сталь имеет высокую плотность, а соответственно и вес в сравнении с алюминием, но обладает также более высокими прочностными качествами. Это означает, что стальные рамы могут быть сделаны с меньшим диаметром или более тонкостенными трубками при сохранении необходимого уровня жесткости. Сталь также обладает высокой усталостной прочностью, способной выдерживать знакопеременные нагрузки ниже своего предела прочности большое количество раз без нарушения целостности. К основным недостаткам стали можно отнести ее вес и стоимость. Сталь тяжелее алюминия и дороже в массовом производстве из-за более сложной технологии формования труб.

Титановые рамы

Титан является дорогим вариантом, который часто характеризуется своими высокими механическими свойствами и стоимостью. Титановых сплавов существует множество видов, одним из самых распространенных из которых является сплав Ti-3Al-2.5V (содержащий 3 % алюминия и 2,5 % ванадия). Ti-6Al-4V - более прочный сплав, который иногда используется для высокопроизводительных рам или отдельных элементов, где важна жесткость, например, рулевой стакан или втулка каретки. Титановые сплавы также обладают высокой усталостной прочностью, что позволяет деформироваться раме без разрушения. Титановые сплавы имеют ряд преимуществ перед другими сплавами, в том числе это меньшая плотность по сравнению со сталью, что позволяет делать раму более легкой. Титановая труба вдвое легче стальной трубы при одинаковой прочности, а также он не подвержен коррозии и иногда их даже не красят, позволяя выделяться велосипеду среди других моделей. С другой стороны, титан сложнее обрабатывать, чем сталь, что также является одной из причин дороговизны титановых рам.

Карбоновые рамы

Углеродное волокно или карбон — это универсальный материал, который можно формовать и настраивать под конкретные требования, балансируя жесткость, комфорт и аэродинамическую эффективность. Углеродная рама состоит из слоев углеродного волокна (волокон, сплетенных в листы), встроенных в матрицу из эпоксидной смолы. Углеродные волокна придают ей прочность, а смола удерживает волокна вместе. Большинство рам изготавливаются путем наложения множества листов углеродного волокна/смолы, называемых «препрег». После того, как разные слои в раме вручную собраны, рама помещается в тяжелую металлическую форму и нагревается под давлением для соединения разных слоев. Основное преимущество углеродного волокна заключается в том, что оно может быть спроектировано так, чтобы соответствовать конкретным требованиям к раме и типу езды, для которого она предназначена. Углеродное волокно может быть использовано для создания рамы, которая очень легкая и очень жесткая, с возможностью обворачивать углерод в сложные аэродинамические формы трубок, сохраняя при этом качество езды и комфорт. Однако углеродное волокно также имеет свои недостатки. Углеродные рамы дорогие и могут быть более подвержены повреждениям при падении или случайном ударе, чем другие материалы. Так, нередки случаи, когда карбоновые рамы лопаются от ударов, когда в свою очередь при таких же условиях стальная рама просто бы погнулась.

Существуют и другие материалы, используемые для изготовления рам велосипедов, хотя встречаются они при этом гораздо реже. Иногда можно увидеть рамы, выполненные из сплава алюминия с небольшим процентом скандия и других металлов. Скандий добавляется для повышения прочности сплава трубки. Некоторые велосипеды и детали изготавливают из магниевого сплава, отличаясь меньшим весом и более высокой прочность, по сравнению с алюминием.

Также в производстве велосипедов используют натуральные материалы, которые также нашли свою нишу в рамах велосипедов. Некоторые бренды, такие как Calfee, Bamboobee и Boo Bicycles, изготавливают велосипеды с рамами из бамбука. Велосипедисты отмечают, что такие рамы более комфортны и хорошо гасят дорожные вибрации. Лен также используется как компонент рам велосипедов, что в сочетании с углеродным волокном позволяя лучше поглощать вибрации по сравнению с чисто карбоновой рамой. Рамы из льна используется в дорожных велосипедах LOOK 765, который был представлен в середине 2000-х годов гоночной легендой Йоханом Мюзеу.

Заключение

Выбор велосипедной рамы зависит от многих факторов, таких как тип езды, вес, материалы и личные предпочтения. Не существует одного идеального решения для всех случаев, поэтому важно тщательно изучить различные варианты и сравнить их преимущества и недостатки. Велосипедная рама, являясь основной частью велосипеда, определяет его характеристики и поведение на дороге или трассе, поэтому к выбору рамы нужно подходить обдуманно и основанным на собственных целях и потребностях. Знание о конструктивных особенностях и материалах рам позволяет выбрать именно то, что действительно нужно для максимально качественных и комфортных поездок.