هيكل دراجة هوائية

في الإطار الماسي، لا يُعدّ "المثلث" الرئيسي مثلثًا بالمعنى الحرفي، إذ يتكون من أربعة أنابيب: أنبوب الرأس، والأنبوب العلوي، والأنبوب السفلي، وأنبوب المقعد. أما المثلث الخلفي فيتكون من أنبوب المقعد المتصل بزوج من دعامات السلسلة ودعامات المقعد.

يحتوي أنبوب الرأس على سماعة الرأس ، وهي نقطة الاتصال مع الشوكة . يربط الأنبوب العلوي أنبوب الرأس بأنبوب المقعد من الأعلى. يمكن وضع الأنبوب العلوي أفقيًا (موازيًا للأرض)، أو قد يكون مائلًا للأسفل باتجاه أنبوب المقعد لتوفير مساحة أكبر للوقوف. يربط الأنبوب السفلي أنبوب الرأس بغلاف المحور المركزي .

يتصل المثلث الخلفي بنهايتي الشوكة الخلفية ، حيث تُثبّت العجلة الخلفية. ويتكون من أنبوب المقعد ومجموعتي دعامات السلسلة ودعامات المقعد. تمتد دعامات السلسلة لتوصيل المحور المركزي بنهايتي الشوكة الخلفية. أما دعامات المقعد، فتربط الجزء العلوي من أنبوب المقعد (غالباً عند أو بالقرب من نفس نقطة الأنبوب العلوي) بنهايتي الشوكة الخلفية.

تاريخيًا، كانت هياكل الدراجات المصممة للنساء تتميز بأنبوب علوي متصل بمنتصف أنبوب المقعد بدلًا من أعلاه، مما يُقلل من ارتفاع الدراجة . كان الهدف من ذلك هو تمكين الراكبة من النزول بسهولة حتى وهي ترتدي تنورة أو فستانًا . ومنذ ذلك الحين، يُستخدم هذا التصميم في دراجات الاستخدام اليومي للجنسين لتسهيل الصعود والنزول، ويُعرف أيضًا باسم الإطار المفتوح أو الإطار ذي الفتحة الجانبية. ^{[ 3 ]} وهناك نمط آخر يُحقق نتائج مماثلة وهو الإطار المختلط (mixte ).

في إطار الدراجة الكابولية، تمتد دعامات المقعد بعد عمود المقعد وتنحني للأسفل لتلتقي بالأنبوب السفلي. ^{[ 4 ]} تحظى الإطارات الكابولية بشعبية في دراجات كروزر ، ودراجات لو رايدر ، ودراجات ويلي . في العديد من الإطارات الكابولية، يكون الأنبوبان المستقيمان الوحيدان هما أنبوب المقعد وأنبوب التوجيه.

تُحرك الدراجة الهوائية المائلة ذراعَي الدواسة إلى الأمام بدلاً من الأسفل، مما يُحسّن انسيابية الهواء حول الراكب دون الانحناء الحادّ المعتاد عند الخصر الذي يستخدمه متسابقو الدراجات ذات الإطار الماسي. وقد مُنعت الدراجات المائلة من سباقات الدراجات في فرنسا عام 1934 لتجنب جعل الدراجات ذات الإطار الماسي قديمة الطراز في السباقات، ^{[ 5 ]} وظلّ إنتاجها راكداً لنصف قرن آخر، ولكن بحلول عام 2000، توفرت العديد من الطرازات من مجموعة متنوعة من الشركات المصنعة.

الدراجة غير الشائعة التي تُوضع على البطن تنقل ذراعي الدواسة إلى الجزء الخلفي من الراكب، مما ينتج عنه وضعية ركوب يكون فيها الرأس للأمام والصدر للأسفل.

يتكون الإطار المتقاطع بشكل أساسي من أنبوبين يشكلان صليبًا: أنبوب المقعد من المحور السفلي إلى السرج، والعمود الفقري من أنبوب الرأس إلى المحور الخلفي. ^{[ 6 ]}

يستخدم الإطار الجمالوني أنابيب إضافية لتشكيل الجمالون . ^{[ 7 ]} ومن الأمثلة على ذلك جمالونات هامبر ، وجمالونات بيدرسن ، والجمالون الموضح في الصورة.

يتكون الإطار أحادي الهيكل من غلاف مجوف فقط بدون بنية داخلية. ^{[ 8 ]}

تتميز إطارات الدراجات القابلة للطي بقدرتها على الطي إلى شكل مضغوط للنقل أو التخزين.

تتميز دراجات بيني فارثينج بعجلة أمامية كبيرة وعجلة خلفية صغيرة. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

تدعم الإطارات المزدوجة والاجتماعية عدة راكبين .

توجد العديد من الاختلافات في تصميم الإطار الماسي الأساسي.

• الإطارات بدون أنابيب المقعد ، مثل Trek Y-Foil و Zipp 2001 و Kestrel Airfoil ومعظم الإطارات من Softride .
• إطارات بدون أنابيب علوية مثل "Old Faithful" من تصميم غرايم أوبيري .
• الإطارات التي تستخدم الكابلات للأجزاء التي تتعرض للشد فقط، مثل دراجة دورسلي بيدرسن الموضحة في الصورة، ودراجة بوكيت ، ودراجة فيفا واير لعام 2009، ^{[ 11 ]} ودراجة واير من تصميم إيونوت بريديسكو، ^{[ 12 ]} أو سلسلة دراجات سلنجشوت القابلة للطي. ^{[ 13 ]}
• إطارات ذات حلقات تحل محل أنبوب المقعد، ودعامات السلسلة، ودعامات المقعد: تسمى "ذيل دائري". ^{[ 14 ] [ 15 ]}
• كانت الدراجة ذات دعامات السلسلة المرتفعة شائعة في أوائل التسعينيات. تميزت هذه الدراجة بمثلث خلفي ذي دعامات إطار سفلية مرتفعة، مما ألغى الحاجة إلى تمرير السلسلة عبر الإطار الخلفي. سمح هذا بقاعدة عجلات أقصر وتحسين التحكم أثناء الصعود على الطرق الوعرة، على حساب ضعف المتانة وزيادة مرونة المحور المركزي (ما لم يتم تدعيمه) مقارنةً بالإطار ذي دعامات السلسلة التقليدية. ^{[ 16 ]}

تتناول المقالة أنواع الدورات التدريبية التي تصف اختلافات إضافية.

من الممكن أيضًا إضافة وصلات إما أثناء التصنيع أو كتحديث لاحق بحيث يمكن تفكيك الإطار إلى قطع أصغر لتسهيل التعبئة والسفر.

يحتوي أنبوب الرأس على سماعة الرأس، ومحامل الشوكة عبر أنبوب التوجيه . في سماعة الرأس المتكاملة، تتصل محامل الخرطوشة مباشرة بالسطح الداخلي لأنبوب الرأس، أما في سماعات الرأس غير المتكاملة، فتتصل المحامل (سواء كانت داخل خرطوشة أم لا) بـ "أكواب" مضغوطة داخل أنبوب الرأس.

الأنبوب العلوي ، ^{[ 18 ]} أو العارضة ، ^{[ 19 ]} يربط الجزء العلوي من أنبوب الرأس بالجزء العلوي من أنبوب المقعد.

في إطار الدراجة الماسي ذي التصميم الهندسي التقليدي، يكون الأنبوب العلوي أفقيًا (موازيًا للأرض). أما في الإطار ذي التصميم الهندسي المضغوط، فيميل الأنبوب العلوي عادةً نحو الأسفل باتجاه أنبوب المقعد لتوفير مساحة أكبر للوقوف. وفي إطار الدراجة الجبلية ، يميل الأنبوب العلوي دائمًا تقريبًا نحو الأسفل باتجاه أنبوب المقعد. وقد تتطلب الأنابيب العلوية ذات الميل الحاد، والتي تُضعف متانة الإطار الماسي التقليدي، أنابيب تقوية إضافية، أو تصميمًا بديلًا للإطار، أو مواد مختلفة لتحقيق قوة مماثلة. ^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]} ( للمزيد من المعلومات حول التصاميم الهندسية، انظر دراجات الطرق والدراجات الثلاثية ) .

تتميز إطارات الدراجات ذات التصميم المنخفض عادةً بأنبوب علوي مائل بشدة لأسفل لتسهيل صعود ونزول الراكب من الدراجة. تشمل التصاميم البديلة لهذه الإطارات الاستغناء عن الأنبوب العلوي تمامًا، كما هو الحال في تصميمات الإطار الرئيسي أحادي الهيكل باستخدام أنبوب مقعد منفصل أو مفصلي، أو استخدام أنبوبين علويين يمتدان إلى نهايتي الشوكة الخلفية كما هو الحال في إطار "ميكست" . توفر هذه البدائل لإطار "دايموند" مرونة أكبر، وإن كان ذلك على حساب زيادة الوزن لتحقيق نفس القدر من القوة والصلابة. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

تُمرر كابلات التحكم على طول نقاط تثبيت على الأنبوب العلوي، أو أحيانًا داخله. يشمل ذلك عادةً كابل الفرامل الخلفية، ولكن بعض الدراجات الجبلية والهجينة تُمرر أيضًا كابلات ناقل الحركة الأمامي والخلفي على طول الأنبوب العلوي. يحمي التوجيه الداخلي، الذي كان مقتصرًا في السابق على الفئات السعرية الأعلى، الكابلات من التلف والأوساخ، مما قد يؤدي، على سبيل المثال، إلى عدم موثوقية تغيير التروس. ^{[ 23 ]}

تُسمى المسافة بين الأنبوب العلوي للدراجة ومنطقة العانة للراكب أثناء جلوسه على الدراجة ووقوفه على الأرض "الخلوص". ويُسمى الارتفاع الكلي من الأرض إلى هذه النقطة "رافعة الارتفاع".

يربط الأنبوب السفلي أنبوب التوجيه بغلاف المحور المركزي. في دراجات السباق وبعض الدراجات الجبلية والهجينة، تمتد كابلات ناقل الحركة على طول الأنبوب السفلي أو داخله. في دراجات السباق القديمة، كانت أذرع ناقل الحركة مثبتة على الأنبوب السفلي، أما في الدراجات الأحدث، فهي مثبتة مع أذرع الفرامل على المقود.

توجد حوامل زجاجات المياه أيضًا على الأنبوب السفلي للدراجة، عادةً في الجزء العلوي، وأحيانًا في الجزء السفلي. بالإضافة إلى حوامل الزجاجات، يمكن تركيب مضخات هواء صغيرة على هذه الحوامل أيضًا.

يحتوي أنبوب المقعد على عمود المقعد الخاص بالدراجة، والذي يتصل بالسرج. يمكن تعديل ارتفاع السرج بتغيير مدى إدخال عمود المقعد في أنبوب المقعد. في بعض الدراجات، يتم ذلك باستخدام ذراع تحرير سريع . يجب إدخال عمود المقعد لمسافة معينة على الأقل؛ ويتم تحديد هذه المسافة بعلامة الحد الأدنى للإدخال .

قد يحتوي أنبوب المقعد أيضًا على حوامل ملحومة لحامل زجاجة أو محول سرعات أمامي .

تمتد دعامات السلسلة بالتوازي مع السلسلة، رابطةً غلاف المحور المركزي (الذي يحمل المحور الذي تدور حوله الدواسات والذراع) بنهايات الشوكة الخلفية أو أطرافها. وتعني دعامات السلسلة الأقصر عمومًا أن الدراجة ستتسارع بشكل أسرع وستكون أسهل في الصعود، على الأقل طالما أن الراكب قادر على تجنب فقدان العجلة الأمامية تلامسها مع الأرض. ^{[ 23 ]}

عندما يمر كابل ناقل الحركة الخلفي جزئيًا على طول الأنبوب السفلي، فإنه يمر أيضًا على طول دعامة السلسلة. في بعض الأحيان (وخاصةً في الإطارات المصنعة منذ أواخر التسعينيات)، تُثبّت قواعد فرامل القرص على دعامات السلسلة. قد يوجد دعامة صغيرة تربط دعامات السلسلة أمام العجلة الخلفية وخلف غلاف المحور المركزي، وتُسمى "جسر دعامة السلسلة".

يمكن تصميم دعامات السلسلة باستخدام أنابيب مدببة أو غير مدببة. ويمكن أن تكون مخففة أو بيضاوية أو مثنية أو على شكل حرف S أو مرتفعة لتوفير مساحة إضافية للعجلة الخلفية أو السلسلة أو أذرع الكرنك أو كعب القدم.

تربط دعامات المقعد الجزء العلوي من أنبوب المقعد (غالبًا عند نفس نقطة الأنبوب العلوي أو بالقرب منها) بفتحات شوكة العجلة الخلفية. يستخدم الإطار التقليدي مجموعة بسيطة من الأنابيب المتوازية المتصلة بجسر فوق العجلة الخلفية. عندما يمر كابل ناقل الحركة الخلفي جزئيًا على طول الأنبوب العلوي، فإنه يمر عادةً أيضًا على طول دعامة المقعد.

ظهرت على مر السنين العديد من البدائل لتصميم دعامة المقعد التقليدية. يُطلق على نوع دعامة المقعد التي تمتد إلى الأمام من أنبوب المقعد، أسفل الطرف الخلفي للأنبوب العلوي، وتتصل بالأنبوب العلوي أمام أنبوب المقعد، مُشكّلةً مثلثًا صغيرًا، اسم "الدعامة الهيلينية" نسبةً إلى صانع الإطارات البريطاني فريد هيلينز، الذي قدّمها عام 1923. ^{[ 24 ]} تُضفي دعامات المقعد الهيلينية لمسة جمالية على حساب زيادة الوزن. وقد شاع استخدام هذا النوع من دعامات المقعد مجددًا في أواخر القرن العشرين بفضل شركة GT Bicycles (تحت اسم "المثلث الثلاثي")، التي أدمجت هذا التصميم في إطارات دراجات BMX الخاصة بها، حيث ساهم أيضًا في زيادة صلابة المثلث الخلفي (ميزة في السباقات)؛ كما استُخدم هذا التصميم في إطارات دراجات الجبال الخاصة بها لأسباب مماثلة.

في عام 2012، حصلت شركة فولاجي سايكلز على براءة اختراع لتعديل دعامة المقعد التقليدية التي تتجاوز أنبوب المقعد وتتصل بشكل مباشر بالأنبوب العلوي . ^{[ 25 ]} أضاف هذا العنصر الإطاري طولاً إلى التصميم التقليدي لدعامات المقعد، مما أدى إلى ركوب أكثر سلاسة على حساب صلابة الإطار.

من بين أنواع دعامات المقعد الشائعة الأخرى دعامة الترقوة ، أو دعامة المقعد المفردة ، أو الدعامة الأحادية ، ^{[ 26 ]} حيث تُربط الدعامات معًا فوق العجلة الخلفية مباشرةً لتشكيل أنبوب أحادي متصل بأنبوب المقعد. يُضيف تصميم الترقوة صلابةً رأسيةً دون زيادة الصلابة الجانبية، وهي سمة غير مرغوب فيها عمومًا للدراجات ذات العجلات الخلفية غير المُعلقة. ^{[ 27 ]} يُعد تصميم الترقوة الأنسب عند استخدامه كجزء من الإطار الفرعي المثلثي الخلفي في دراجة ذات نظام تعليق خلفي مستقل.

يشير مصطلح دعامة المقعد المزدوجة إلى دعامات المقعد التي تلتقي بالمثلث الأمامي للدراجة عند نقطتين منفصلتين، وعادة ما تكونان جنبًا إلى جنب.

تتصل دعامات المقعد الخلفية السريعة بأنبوب المقعد من الخلف بدلاً من جانبي الأنبوب. ^{[ 28 ]}

في معظم دعامات المقعد، يُستخدم عادةً جسر أو دعامة لربط الدعامات فوق العجلة الخلفية وتحت نقطة اتصالها بأنبوب المقعد. بالإضافة إلى توفير الصلابة الجانبية، يوفر هذا الجسر نقطة تثبيت للمكابح الخلفية والرفارف والحوامل. كما يمكن تزويد دعامات المقعد نفسها بحوامل للمكابح. غالبًا ما تكون حوامل المكابح غائبة عن دعامات مقاعد الدراجات ذات التروس الثابتة أو دراجات المضمار.

غلاف المحور المركزي عبارة عن أنبوب قصير وكبير القطر نسبيًا مقارنةً بأنابيب الإطار الأخرى، يمتد من جانب إلى آخر ويحمل المحور المركزي . عادةً ما يكون ملولبًا، وغالبًا ما يكون ملولبًا باتجاه اليسار على الجانب الأيمن (جانب القيادة) من الدراجة لمنع الارتخاء الناتج عن الاحتكاك ، وملولبًا باتجاه اليمين على الجانب الأيسر (الجانب الآخر). توجد العديد من الأنواع المختلفة، مثل المحور المركزي اللامركزي ، الذي يسمح بضبط شد سلسلة الدراجة. عادةً ما يكون أكبر حجمًا، وغير ملولب، وأحيانًا يكون مقسمًا. تتصل دعامات السلسلة وأنبوب المقعد والأنبوب السفلي عادةً بغلاف المحور المركزي.

توجد عدة عروض قياسية تقليدية لأغلفة الإطارات (68، 70، أو 73  مم). ^{[ 29 ]} تستخدم دراجات الطرق عادةً عرض 68  مم؛ بينما تستخدم دراجات الطرق الإيطالية عرض 70  مم؛ وتستخدم دراجات الجبال القديمة عرض 73  مم؛ أما الطرازات الأحدث (1995 وما بعدها) فتستخدم عرض 68  مم بشكل أكثر شيوعًا. تتميز بعض الدراجات الحديثة بعرض أغلفة يبلغ 83 أو 100  مم، وهي مخصصة لتطبيقات ركوب الدراجات الجبلية أو الثلجية المتخصصة . يؤثر عرض الغلاف على عامل Q أو نقشة الإطار. توجد عدة أقطار قياسية للأغلفة (34.798 - 36  مم) مع درجات لولبية مرتبطة بها (24 - 28 سنًا لكل بوصة).

في بعض الدراجات المزودة بعلبة تروس ، قد يتم استبدال غلاف المحور السفلي بعلبة تروس مدمجة أو بمكان تثبيت لعلبة تروس قابلة للفصل.

كان يُقاس حجم إطار الدراجة تقليديًا على طول أنبوب المقعد من مركز المحور السفلي إلى مركز الأنبوب العلوي. يبلغ حجم "المتوسط" النموذجي 54 أو 56  سم (حوالي 21.2 أو 22  بوصة) لدراجات السباق الأوروبية للرجال، أو 46  سم (حوالي 18.5 بوصة) لدراجات الجبال  للرجال . وقد أدى التنوع الكبير في أشكال إطارات الدراجات المتوفرة حاليًا إلى ظهور طرق أخرى لقياس حجم الإطار. ^{[ 39 ]} تميل إطارات الدراجات السياحية إلى أن تكون أطول، بينما تكون إطارات دراجات السباق أكثر انضغاطًا.

صُممت دراجة السباق على الطرق لنقل الطاقة بكفاءة عالية مع أقل وزن ومقاومة هواء. وبشكل عام، تُصنف هندسة دراجة الطريق إلى نوعين: هندسة تقليدية ذات أنبوب علوي أفقي، وهندسة مدمجة ذات أنبوب علوي مائل.

غالباً ما ترتبط إطارات الدراجات الهوائية ذات التصميم الهندسي التقليدي براحة أكبر وثبات أعلى، وتتميز بقاعدة عجلات أطول تُسهم في هذين الجانبين. أما التصميم الهندسي المُدمج فيسمح بأن يكون الجزء العلوي من أنبوب التوجيه أعلى من الجزء العلوي من أنبوب المقعد، مما يُقلل من ارتفاع الوقوف، وبالتالي يزيد من الخلوص الأرضي ويُخفض مركز الثقل. تتباين الآراء حول مزايا ركوب الإطار المُدمج، لكن العديد من الشركات المصنعة تُشير إلى أن نطاقاً محدوداً من المقاسات يُناسب معظم الدراجين، وأن بناء إطار بدون أنبوب علوي مُستوٍ تماماً أسهل.

تميل دراجات الطرق المخصصة للسباقات إلى امتلاك زاوية أنبوب مقعد أكثر حدة ، مقاسة من المستوى الأفقي. هذا يُحسّن من انسيابية الراكب، ويُمكن القول إنه يُساعده على التحكم بشكل أفضل في دواسة الدراجة. لكن على حساب الراحة. أما دراجات الرحلات والدراجات المريحة، فتميل تقليديًا إلى امتلاك زاوية أنبوب مقعد أكثر انبساطًا (أقل عمودية). هذا يُساعد الراكب على الاعتماد بشكل أكبر على عظام الجلوس، ويُخفف الضغط عن الرسغين والذراعين والرقبة، ويُحسّن الدورة الدموية في الجهاز البولي والتناسلي لدى الرجال. مع زاوية أكثر انبساطًا، يُطيل المصممون دعامة السلسلة بحيث يُعاد تموضع مركز الثقل (الذي يكون عادةً أبعد إلى الخلف فوق العجلة) بشكل مثالي فوق منتصف هيكل الدراجة. تُساهم قاعدة العجلات الأطول في امتصاص الصدمات بشكل فعال. في الدراجات السياحية ودراجات الراحة الحديثة المصنعة بكميات كبيرة، تكون زاوية أنبوب المقعد أقل انحناءً بشكل ملحوظ، ربما لتقليل تكاليف التصنيع عن طريق تجنب الحاجة إلى إعادة ضبط قوالب اللحام في العمليات الآلية، وبالتالي لا توفر راحة الإطارات المصنوعة بالطريقة التقليدية أو المصممة حسب الطلب والتي تتميز بزوايا أنبوب مقعد أكثر انحناءً بشكل ملحوظ.

تخضع دراجات السباق على الطرق المستخدمة في السباقات المعتمدة من قبل الاتحاد الدولي للدراجات (UCI) للوائح الاتحاد ، والتي تنص، من بين أمور أخرى، على أن يتكون هيكل الدراجة من مثلثين. وبالتالي، فإن التصاميم التي تفتقر إلى أنبوب المقعد أو الأنبوب العلوي غير مسموح بها.

تتميز دراجات الترياتلون ، أو دراجات سباق الزمن، بتصميم يسمح للراكب بالدوران للأمام حول محور الدواسة مقارنةً بدراجات الطرق العادية. يهدف هذا التصميم إلى وضع الراكب في وضعية أكثر انخفاضًا وانسيابية. ورغم انخفاض مستوى التحكم والثبات، إلا أن هذه الدراجات مصممة للقيادة في بيئات أقل ازدحامًا. تتميز هذه الدراجات بزوايا حادة لأنبوب المقعد، وأنابيب رأس منخفضة، وقاعدة عجلات أقصر لتوفير المسافة المثالية بين السرج والمقود. إضافةً إلى ذلك، ولأنها غير خاضعة للوائح الاتحاد الدولي للدراجات (UCI)، تتميز بعض دراجات الترياتلون، مثل Zipp 2001 وCheetah وSoftride، بتصميمات غير تقليدية للإطارات، مما يُحسّن من انسيابيتها الهوائية.

تتشابه إطارات دراجات المضمار إلى حد كبير مع إطارات دراجات الطرق ودراجات سباق الزمن، ولكنها تأتي بنهايات شوكة خلفية أفقية مواجهة للخلف، ^{[ 40 ]} بدلاً من نهايات المحور الخلفي، ^{[ 41 ]} مما يسمح بضبط موضع العجلة الخلفية أفقيًا لضبط شد السلسلة المناسب. تبلغ المسافة بين محوري العجلة الخلفية 120 مليمترًا (4.7 بوصة) بدلاً من 130 مليمترًا (5.1 بوصة) أو أكثر في إطارات دراجات الطرق. كما أن انخفاض المحور المركزي أصغر، ويتراوح عادةً بين 50 و60 مليمترًا (2.0 و2.4 بوصة) . بالإضافة إلى ذلك، فإن زاوية أنبوب المقعد أكثر حدة من دراجات سباق الطرق.   

لتحسين راحة الركوب والتحكم، تُستخدم ممتصات الصدمات عادةً؛ وهناك عدة أنواع منها، بما في ذلك طرازات التعليق الكامل التي توفر امتصاصًا للصدمات للعجلتين الأمامية والخلفية؛ وطرازات التعليق الأمامي فقط ( الدراجات ذات الإطار الصلب ) التي تتعامل فقط مع الصدمات الناتجة عن العجلة الأمامية. وقد أدى تطوير أنظمة التعليق المتطورة في التسعينيات إلى إدخال العديد من التعديلات على الإطار الماسي الكلاسيكي.

تتميز الدراجات الجبلية الحديثة المزودة بنظام تعليق خلفي بمثلث خلفي محوري لتفعيل ممتص الصدمات الخلفي. وتختلف تصاميم هياكل الدراجات الجبلية ذات التعليق الكامل اختلافًا كبيرًا بين الشركات المصنعة، كما تختلف التصاميم لتناسب أغراض ركوب متنوعة.

تتميز دراجات الرودستر تقليديًا بزاوية أنبوب المقعد وأنبوب التوجيه المنخفضة نسبيًا، والتي تتراوح بين 66 و67 درجة، مما يوفر وضعية ركوب مريحة للغاية ومستقيمة. تشمل خصائصها الأخرى قاعدة عجلات طويلة، تصل إلى 40  بوصة (غالبًا ما بين 43 و47  بوصة، أو 57  بوصة للدراجات الطويلة )، وانحناء شوكة طويل، يبلغ عادةً حوالي 3  بوصات (76 ملم مقارنةً بـ 40 ملم لمعظم دراجات الطرق). شهد هذا النوع من الدراجات رواجًا متجددًا في السنوات الأخيرة نظرًا لراحته الأكبر مقارنةً بدراجات الجبال أو دراجات الطرق. ومن أنواعها المختلفة دراجة "الرودستر الرياضية" (المعروفة أيضًا باسم "الرودستر الخفيفة")، والتي تتميز عادةً بإطار أخف وزنًا، وزاوية أنبوب المقعد وأنبوب التوجيه الأكثر حدة، والتي تتراوح بين 70 و72 درجة.

تُصنع هياكل الدراجات الفولاذية عادةً باستخدام أنواع مختلفة من سبائك الفولاذ، بما في ذلك الكرومولي . وهي قوية وسهلة التشكيل وغير مكلفة نسبيًا. مع ذلك، فهي أكثر كثافة (وبالتالي أثقل وزنًا بشكل عام) من العديد من المواد الإنشائية الأخرى. ومن الشائع (اعتبارًا من عام 2018، في الدراجات الهجينة المخصصة للتنقل) استخدام الفولاذ في صناعة شوكة الدراجة حتى عندما يكون باقي الهيكل مصنوعًا من مادة مختلفة، لأن الفولاذ يوفر امتصاصًا أفضل للاهتزازات . ^{[ 23 ]}

يُعدّ استخدام الأنابيب الفولاذية الأسطوانية القياسية، المتصلة بوصلات ، نمطًا كلاسيكيًا في صناعة الدراجات الهوائية، سواءً كانت دراجات الطرق أو الدراجات الجبلية. هذه الوصلات عبارة عن قطع فولاذية سميكة تُركّب داخلها، ثم تُلحم بها. تاريخيًا، كانت درجات الحرارة المنخفضة المستخدمة في اللحام (خاصةً لحام الفضة) أقل تأثيرًا على متانة الأنابيب مقارنةً باللحام عالي الحرارة، مما سمح باستخدام أنابيب خفيفة نسبيًا دون فقدان المتانة. أما التطورات الحديثة في علم المعادن (" الفولاذ المُقسّى بالهواء ") فقد أدت إلى ابتكار أنابيب لا تتأثر سلبًا، بل وتتحسن خصائصها، بدرجات حرارة اللحام العالية، مما سمح للحام TIG و MIG بالاستغناء عن استخدام الوصلات في معظم الدراجات باستثناء عدد قليل من الدراجات الفاخرة. تتميز الدراجات ذات الإطارات الملحومة الأغلى ثمنًا بوصلات تُشكّل يدويًا بأشكال مميزة، وذلك لتوفير الوزن ولإظهار براعة الصنع. على عكس الإطارات الملحومة بتقنية MIG أو TIG، يُمكن إصلاح الإطار ذي العروات بسهولة أكبر في الموقع نظرًا لبساطة تصميمه. كما أن الإطار ذي العروات يسمح باستبدال الأنابيب بسرعة دون إلحاق أي ضرر مادي تقريبًا بالأنابيب المجاورة، وذلك لأن الأنابيب الفولاذية قابلة للصدأ (مع أن الطلاء وبخاخات مقاومة التآكل تُعدّ فعّالة في منع الصدأ عمليًا). ^{[ 42 ] [ 43 ]}

تُعدّ طريقة لحام الأنابيب الفولاذية الأسطوانية بتقنية اللحام القوسي بالغاز الخامل (TIG) طريقةً اقتصاديةً أكثر لبناء هياكل الدراجات ، إذ لا تتطلب هذه الطريقة استخدام وصلات معدنية لتثبيت الأنابيب معًا. وبدلًا من ذلك، تُحاذى أنابيب الهيكل بدقة في قالب وتُثبّت في مكانها حتى اكتمال اللحام. يُعدّ اللحام بالنحاس طريقةً أخرى لربط أنابيب الهيكل دون استخدام وصلات معدنية، إلا أنها تتطلب جهدًا بشريًا أكبر، وبالتالي فهي أقل استخدامًا في هياكل الإنتاج. وكما هو الحال مع لحام TIG، تُشقّ أنابيب الهيكل الملحومة بالنحاس بدقة أو تُقطع بزاوية 45 درجة ^{[ 44 ] [ 45 ]} ، ثم يُلحم شريط من النحاس الأصفر على الوصلة، على غرار عملية بناء الهياكل ذات الوصلات المعدنية. ويُمكن للهيكل الملحوم بالنحاس الأصفر أن يحقق مظهرًا جماليًا أكثر تناسقًا (مظهرًا منحنيًا ناعمًا) من الهيكل الملحوم.

في مجال الهياكل الفولاذية، يقلل استخدام الأنابيب ذات السماكة المتغيرة من الوزن ويزيد التكلفة. وتعني هذه العملية تغيير سماكة جدار الأنبوب من سميكة عند الأطراف (لزيادة المتانة) إلى رقيقة في المنتصف (لتقليل الوزن).

تُصنع إطارات الدراجات الهوائية الرخيصة من الفولاذ الطري، المعروف أيضًا بالفولاذ عالي الشد ، وهو نفس النوع المستخدم في صناعة السيارات وغيرها من المنتجات الشائعة. أما إطارات الدراجات عالية الجودة، فتُصنع من سبائك فولاذية عالية القوة (عادةً سبائك الكروم والموليبدينوم ، أو ما يُعرف بـ" الكرومولي ")، والتي يمكن تصنيعها على شكل أنابيب خفيفة الوزن ذات جدران رقيقة جدًا. كان فولاذ رينولدز "531" ، وهو سبيكة منجنيز -موليبدينوم ، من أنجح أنواع الفولاذ القديمة . أما الآن، فيُستخدم فولاذ 4130 كرومولي أو سبائك مشابهة. تُعدّ شركتا رينولدز وكولومبوس من أشهر الشركات المصنعة لأنابيب الدراجات. استخدمت بعض الدراجات متوسطة الجودة هذه السبائك الفولاذية في بعض أنابيب الإطار فقط. ومن الأمثلة على ذلك دراجة شوين لو تور (في بعض طرازاتها على الأقل)، التي استخدمت فولاذ الكرومولي للأنابيب العلوية والسفلية، بينما استخدمت فولاذًا أقل جودة لبقية الإطار.

الإطار الفولاذي عالي الجودة أخف وزنًا بشكل عام من الإطار الفولاذي العادي. وبافتراض تساوي جميع العوامل الأخرى، فإن هذا النقص في الوزن يُحسّن من تسارع الدراجة وأدائها في صعود المرتفعات.

في حال فقدان ملصق الأنابيب، يمكن تمييز الإطار الفولاذي عالي الجودة (من الكروم والموليبدينوم أو المنغنيز) بالنقر عليه بقوة بظفر الإصبع. يُصدر الإطار عالي الجودة رنينًا يشبه صوت الجرس، بينما يُصدر الإطار الفولاذي العادي صوتًا مكتومًا. كما يمكن تمييزها من خلال وزنها (حوالي 2.5  كجم للإطار والشوكة) ونوع وصلات التثبيت ونهايات الشوكة المستخدمة.

تتميز سبائك الألومنيوم بكثافة وقوة أقل مقارنةً بسبائك الصلب؛ إلا أنها تتمتع بنسبة قوة إلى وزن أفضل، مما يمنحها مزايا ملحوظة من حيث الوزن مقارنةً بالصلب. وقد أظهرت الهياكل المصنوعة من الألومنيوم في بداياتها أنها أكثر عرضةً للإجهاد ، إما بسبب استخدام سبائك غير فعالة أو تقنيات لحام غير مثالية. وهذا على عكس بعض سبائك الصلب والتيتانيوم، التي تتمتع بحدود إجهاد واضحة ، كما أنها أسهل في اللحام أو الصهر. ومع ذلك، فقد تم التخفيف من بعض هذه العيوب بفضل العمالة الماهرة القادرة على إنتاج لحامات ذات جودة أفضل، والأتمتة، وتوفر سبائك الألومنيوم الحديثة بشكل أكبر. إن نسبة القوة إلى الوزن الجذابة للألومنيوم مقارنةً بالصلب، وبعض الخصائص الميكانيكية، تضمن له مكانةً بين مواد بناء الهياكل المفضلة.

تُعد سبائك الألومنيوم 6061 و 7005 من السبائك الشائعة المستخدمة في صناعة إطارات الدراجات .

يُعدّ استخدام أنابيب سبائك الألومنيوم المتصلة ببعضها البعض بواسطة لحام التنجستن بالغاز الخامل (TIG) أكثر أنواع البناء شيوعًا اليوم . ولم تبدأ إطارات الدراجات المصنوعة من الألومنيوم الملحوم بالظهور في السوق إلا بعد أن أصبح هذا النوع من اللحام اقتصاديًا في سبعينيات القرن الماضي.

يختلف سمك الجدار الأمثل للألمنيوم عن الفولاذ، حيث يكون في أقصى قوته عند نسبة قطر إلى سمك الجدار تبلغ حوالي 200:1، بينما لا تتجاوز هذه النسبة في الفولاذ جزءًا صغيرًا. مع ذلك، عند هذه النسبة، يصبح سمك الجدار مماثلًا لسمك علبة مشروبات، ما يجعله هشًا للغاية عند تعرضه للصدمات. لذا، تُعد أنابيب الدراجات المصنوعة من الألمنيوم حلًا وسطًا، إذ توفر نسبة سمك جدار إلى قطر ليست مثالية، لكنها تُتيح لنا أنابيب ذات قطر أكبر بأبعاد مقبولة ديناميكيًا هوائيًا ومقاومة جيدة للصدمات. ينتج عن ذلك إطار أكثر صلابة من الفولاذ. في حين يدّعي العديد من راكبي الدراجات أن إطارات الفولاذ توفر قيادة أكثر سلاسة من إطارات الألمنيوم لأن إطارات الألمنيوم مصممة لتكون أكثر صلابة، إلا أن هذا الادعاء محل شك: فإطار الدراجة نفسه شديد الصلابة رأسيًا لأنه مصنوع من مثلثات. في المقابل، تُشكك هذه الحجة نفسها في ادعاء أن إطارات الألمنيوم تتمتع بصلابة رأسية أكبر. ^{[ 46 ]} من ناحية أخرى، تُحسّن الصلابة الجانبية والالتوائية التسارع والتحكم في بعض الظروف.

تُعرف إطارات الألومنيوم عمومًا بخفة وزنها مقارنةً بالفولاذ، مع أن هذا ليس صحيحًا دائمًا. فقد يكون إطار ألومنيوم منخفض الجودة أثقل من إطار فولاذي عالي الجودة. ويستخدم بعض المصنّعين أنابيب ألومنيوم ذات سماكة متفاوتة - حيث تكون سماكة جدران الأجزاء الوسطى أقل من سماكة جدران الأجزاء الطرفية - لتوفير الوزن. وتُستخدم الأنابيب غير الدائرية لأسباب عديدة، منها الصلابة، والديناميكية الهوائية، والتسويق. وتركز الأشكال المختلفة على هدف أو أكثر من هذه الأهداف، ونادرًا ما تحقق جميعها.

يُعدّ التيتانيوم مادةً متخصصةً نسبيًا في صناعة هياكل الدراجات. فهو يتمتع بالعديد من الخصائص المرغوبة، بما في ذلك قوة نوعية عالية ، ومقاومة عالية للإجهاد ، ومقاومة ممتازة للتآكل. ^{[ 47 ]} ورغم أنه ليس بخفة ألياف الكربون، إلا أن دراجات التيتانيوم توفر تجربة قيادة أكثر راحة، مما يجعلها شائعة بين راكبي الدراجات الذين يفضلون الراحة على الأداء. ^{[ 48 ] [ 49 ]} ومع ذلك، فإن تكلفة التيتانيوم مرتفعة، كما أن تشكيله أصعب من تشكيل الفولاذ أو الألومنيوم، مما يعني أن هياكله أغلى نسبيًا مقارنةً بالفولاذ والألومنيوم وألياف الكربون. ^{[ 48 ] [ 49 ]}

تستخدم إطارات التيتانيوم عادةً سبائك وأنابيب من التيتانيوم طُوّرت في الأصل لصناعة الطيران . أكثر السبائك استخدامًا في إطارات دراجات التيتانيوم هي 3AL-2.5V (3.5% ألومنيوم و2.5% فاناديوم )، تليها 6AL-4V (6% ألومنيوم و4% فاناديوم). يجرب بعض المصنّعين سبائك أخرى مصممة خصيصًا للدراجات. ^{[ 47 ] [ 49 ]} يمكن سحب الأنابيب على البارد وتشكيلها هيدروليكيًا بأشكال مختلفة، مما يسمح بتمرير الكابلات داخليًا. ^{[ 50 ]} عادةً ما تتم عملية اللحام في ظروف خاملة لحماية اللحامات من الأكسدة. ^{[ 48 ] [ 50 ]}

يُعدّ مركب ألياف الكربون مادة غير معدنية شائعة الاستخدام في صناعة هياكل الدراجات. ^{[ 51 ] [ 52 ] [ 53 ] [ 54 ]} ورغم ارتفاع سعره، إلا أنه خفيف الوزن، ومقاوم للتآكل، وقوي، ويمكن تشكيله بأي شكل تقريبًا. والنتيجة هي هيكل يمكن ضبطه بدقة لتحقيق قوة محددة في المناطق المطلوبة (لتحمّل قوى الدواسة)، مع توفير المرونة في أجزاء أخرى من الهيكل (لراحة المستخدم). بل يمكن تصميم هياكل دراجات مخصصة من ألياف الكربون بأنابيب فردية قوية في اتجاه واحد (مثل الاتجاه الجانبي)، ومرنة في اتجاه آخر (مثل الاتجاه الرأسي). ولا يمكن تحقيق هذه القدرة على تصميم أنبوب مركب فردي بخصائص تختلف باختلاف الاتجاه في أي هيكل معدني شائع الإنتاج. ^{[ 55 ]} تستخدم بعض هياكل ألياف الكربون أنابيب أسطوانية متصلة بمواد لاصقة ووصلات، بطريقة مشابهة إلى حد ما لهيكل فولاذي ذي وصلات. وهناك نوع آخر من هياكل ألياف الكربون يُصنع من قطعة واحدة، ويُسمى هيكل أحادي .

أظهرت سلسلة من الاختبارات التي أجرتها شركة سانتا كروز للدراجات أن إطار الكربون، عند تصميم هيكل ذي شكل ووزن متقاربين، أقوى بكثير من إطار الألومنيوم عند تعرضه لحمل قوة إجمالي (يشمل الشد والضغط) ومقاومة الصدمات. ^{[ 56 ]} ورغم أن إطارات الكربون تتميز بخفة وزنها وقوتها، إلا أنها قد تكون أقل مقاومة للصدمات مقارنةً بالمواد الأخرى، وقد تكون عرضة للتلف في حال الاصطدام أو سوء الاستخدام. ويمكن أن ينتج التصدع والكسر عن الاصطدام، وكذلك عن الإفراط في شد المكونات أو تركيبها بشكل غير صحيح. ^{[ 57 ]} وقد أشير إلى أن هذه المواد قد تكون عرضة للتلف الناتج عن الإجهاد، وهي عملية تحدث مع الاستخدام على مدى فترة طويلة، ^{[ 58 ]} على الرغم من أن هذا غالبًا ما يقتصر على التشققات بين الطبقات أو التشققات في المادة اللاصقة عند الوصلات، حيث يمكن التحكم في الإجهادات بشكل جيد من خلال ممارسات التصميم السليمة. ويمكن إصلاح إطارات الكربون المكسورة، ولكن نظرًا لاعتبارات السلامة، يجب أن يتم ذلك فقط من قبل شركات متخصصة وفقًا لأعلى المعايير الممكنة. ^{[ 59 ]}

تستخدم العديد من دراجات السباق المصممة لسباقات الزمن الفردية والترياتلون مواد مركبة ، لأن هيكلها يسمح بتصميم انسيابي لا يمكن تحقيقه باستخدام الأنابيب الأسطوانية، أو يكون ثقيلاً للغاية في حال استخدام مواد أخرى. ورغم أن هذا النوع من الهياكل قد يكون أثقل من غيره، إلا أن كفاءته الانسيابية قد تساعد الدراج على تحقيق سرعة إجمالية أعلى.

يمكن إضافة مواد أخرى إلى جانب ألياف الكربون، مثل البورون المعدني ، إلى المادة الأساسية لزيادة الصلابة. وتُدمج بعض الإطارات الحديثة عالية الجودة ألياف الكيفلار في نسيج الكربون لتحسين امتصاص الاهتزازات ومقاومة الصدمات، لا سيما في الأنابيب السفلية ودعامات المقعد ودعامات السلسلة.

اللدائن الحرارية هي فئة من البوليمرات التي يمكن إعادة تسخينها وتشكيلها، وهناك عدة طرق لاستخدامها في صناعة هياكل الدراجات. أحد تطبيقات هياكل الدراجات المصنوعة من اللدائن الحرارية هو هياكل ألياف الكربون المدمجة في مادة لدنة حرارية، بدلاً من مواد الإيبوكسي المتصلبة حرارياً الأكثر شيوعاً. كانت شركة GT Bicycles من أوائل الشركات المصنعة الكبرى التي أنتجت هياكل من اللدائن الحرارية، وذلك من خلال نظام STS الخاص بها في منتصف التسعينيات. تم نسج ألياف الكربون بشكل فضفاض في أنبوب مع ألياف اللدائن الحرارية. وُضع هذا الأنبوب في قالب مزود بكيس هوائي، ثم نُفخ هذا الكيس لدفع أنبوب الكربون والبلاستيك نحو داخل القالب. بعد ذلك، سُخّن القالب لإذابة اللدائن الحرارية. بمجرد أن تبرد اللدائن الحرارية، أُخرجت من القالب بشكلها النهائي.

تُصنع بعض هياكل الدراجات من المغنيسيوم ، الذي تبلغ كثافته حوالي 64% من كثافة الألومنيوم. في ثمانينيات القرن الماضي، ابتكر المهندس فرانك كيرك شكلاً جديداً للهيكل يُصبّ في قالب قطعة واحدة، ويتكون من عوارض فولاذية على شكل حرف I بدلاً من الأنابيب. تأسست شركة "كيرك بريسيجن المحدودة" في بريطانيا لتصنيع هياكل دراجات الطرق والدراجات الجبلية باستخدام هذه التقنية. مع ذلك، ورغم بعض النجاح التجاري المبكر، ظهرت مشاكل تتعلق بالموثوقية، وتوقف الإنتاج عام 1992. ^{[ 60 ]} أما العدد القليل من هياكل المغنيسيوم الحديثة قيد الإنتاج، فتُصنع بالطريقة التقليدية باستخدام الأنابيب. ^{[ 61 ]}

تصنع بعض شركات تصنيع الدراجات هياكلها من سبائك الألومنيوم التي تحتوي على السكانديوم ، والتي يُشار إليها عادةً باسم السكانديوم لأغراض التسويق، على الرغم من أن نسبة السكانديوم فيها أقل من 0.5%. يُحسّن السكانديوم خصائص اللحام لبعض سبائك الألومنيوم، ويمنحها مقاومة فائقة للإجهاد، مما يسمح باستخدام أنابيب ذات أقطار أصغر، وبالتالي يُتيح مرونة أكبر في تصميم الهيكل.

عرضت شركة American Bicycle Manufacturing في سانت كلاود، مينيسوتا، لفترة وجيزة هيكل دراجة مصنوع من أنابيب البريليوم (ملحومة بوصلات من الألومنيوم)، بسعر 26000 دولار. وأفادت التقارير بأن ركوب الدراجة كان قاسياً للغاية، لكن الهيكل كان يتمتع أيضاً بمرونة جانبية كبيرة. ^{[ 62 ]}

صُنعت العديد من هياكل الدراجات من أنابيب الخيزران المتصلة بوصلات معدنية أو مركبة. وغالبًا ما كان الجانب الجمالي دافعًا قويًا بقدر ما كانت عليه الخصائص الميكانيكية. ^{[ 63 ] [ 64 ]}

صُنعت العديد من هياكل الدراجات من الخشب، سواءً كان صلبًا أو مُرقّقًا. ورغم أن أحدها صمد لمسافة 265 كيلومترًا شاقة في سباق باريس-روبيه ، إلا أن الجاذبية الجمالية كانت في كثير من الأحيان دافعًا قويًا بقدر خصائص الركوب. ^{[ 65 ]} يُستخدم الخشب في صناعة الدراجات في شرق أفريقيا. ^{[ 66 ]} كما استُخدم الكرتون أيضًا في صناعة هياكل الدراجات. ^{[ 67 ]}

يمكن أن يوفر الجمع بين مواد مختلفة الصلابة أو المرونة أو التخميد المطلوب في مناطق مختلفة بشكل أفضل مما يمكن تحقيقه باستخدام مادة واحدة. عادةً ما تكون المواد المركبة من ألياف الكربون ومعدن، إما الفولاذ أو الألومنيوم أو التيتانيوم. أحد تطبيقات هذا النهج يتضمن أنبوبًا سفليًا معدنيًا وسلاسل جانبية مع أنبوب علوي وأنبوب مقعد وسلاسل جانبية من الكربون. ^{[ 68 ]} تطبيق آخر هو مثلث رئيسي معدني وسلاسل جانبية مع سلاسل جانبية من الكربون فقط. ^{[ 69 ]} أصبحت شوكات الكربون شائعة جدًا في دراجات السباق المصنوعة من جميع مواد الإطارات. ^{[ 70 ]}

تتناول المقالة أنواع الدراجات الهوائية وتصف اختلافات إضافية.