Не клюет, или Заумь о подвеске Telelever. Угол наклона вилки мотоцикла

Угол наклона передней вилки.

Спорт Угол наклона передней вилки.
просмотров - 575

Стабильность двухколесного аппарата

То и дело мы видим, как какой-нибудь мотоциклист на шоссейной скорости отпускает руль и откидывается на спинку сиденья. Можно поражаться его беспечности перед лицом выбоин на дороге, в которые может попасть переднее колесо. И все же это отличный пример сохранения мотоциклом равновесия. Геометрия передней подвески автоматически направляет мотоцикл по прямой линии, и сама корректирует мелкие изменения угла наклона. Можно сказать так: "самоцентрирование" является результатом самоориентирующего действия переднего колеса, следующего за осью траверсы, подобно работе передних колесиков у тележки в супермаркете. Вот только мотоцикл немного сложнее магазинной тележки. Взять хотя бы его наклон при повороте. Передняя часть мотоцикла сохраняет равновесие, потому что одновременно в действие вступает несколько факторов: угол наклона передней вилки, след, рабочий ход подвески, смещение массы, расположение пятна контакта и поперечное сечение шины. Можно здорово гонять, не зная никаких технических премудростей. Удерживать в равновесии движущийся мотоцикл и вести его по более-менее прямой линии не так уж сложно. Когда байк немного уходит в сторону, его легко вернуть на прежнюю траекторию. В случае если хочешь повернуть, просто разверни мотоцикл в нужную сторону. Проще некуда, правда? А вот и нет. Многие мотоциклисты контролируют аппарат лишь отчасти, это видно даже со стороны.

В случае если встать сбоку от мотоцикла и посмотреть на угол наклона передней вилки, будет видно, что верхняя часть вилочных трубок скошена назад. На самом деле эти трубки не лежат точно на одной линии с осью поворотного подшипника. Говоря о наклоне, мы имеем в виду полный угол наклона, на который вилка отклоняется назад от вертикали по оси поворотного опорного подшипника.

Ты, наверное, видел длинные, почти прогибающиеся вилки чопперов. На противоположном полюсе - внедорожники с почти нулевым углом наклона. В целом, чем больше наклон, тем устойчивее мотоцикл при скоростной езде по прямой. В то же время, с меньшим наклоном легче рулить. При вождении мотоцикла пилот может пожаловаться на тяжелое руление после пробной поездки. Это будет значить, что машина очень устойчива при езде по прямой, но ее трудно наклонять при входе в вираж. Когда машину называют "шаткой" или "нервной", значит, она относительно нестабильна и легко наклоняется или выпрямляется. Угол наклона спортбайков может достигать 24°, тогда как у круизеров он ближе к 30°. Но угол наклона - это еще далеко не все.

Все так же стоя сбоку от мотоцикла, представь себе лазерный луч, который проходит через ось опорного подшипника вилки до самой земли. Он представляет собой центр, или ось, поворотного подшипника всей передней части машины. У большинства мотоциклов эта ось на земле упрется чуть дальше места соприкосновения переднего колеса с поверхностью дороги (пятна контакта). Расстояние на земле от оси поворотного подшипника до центра пятна контакта принято называть следом, потому что пятно контакта следует за этой осью. У дорожников длина следа обычно составляет 7.5-15 см.

След - это измеряемое на земле расстояние между осью поворотного подшипника и пятном контакта.

Так как передняя вилка расположена под углом, рулевая колонка при поворотах руля опускается и поднимается.

При вождении мотоцикла общая закономерность такова: у машин, которые труднее наклонить в поворот, след длиннее. Чем короче след, тем быстрее и легче управление - такая машина ввинчивается в поворот практически на грани фола. Так как угол наклона и след зависят друг от друга, в технической характеристике мотоцикла они обычно стоят рядом - угол наклона/след.

Про рейк, трейл и прочие приблуды | OPPOZIT.RU | мотоциклы Урал, Днепр, BMW

Перевод статьи про геометрию передней части байка. Взята с какого-то янковского сайта, который нашел Wong. В принципе, тема уже сто раз обсосанная, но эта статья стоит того, чтобы ее прочитать.

Угол наклона («Рейк») – это термин, используемый для описания углового отношения между рулевой колонкой мотоцикла и воображаемой вертикальной линией, опущенной из места крепления рулевой колонки к раме. У мотоцикла с рейком в 0 градусов рулевая колонка перпендикулярна земле.

Такое устройство не работает должным образом из-за того, что колесо движется в направлении противоположном прилагаемой к нему силы. Если сила приложена прямо сверху, то колесо просто будет вращаться на месте вокруг своей вертикальной оси и никуда не сдвинется (Рис.1).

Рис. 1

Однако если мы изменим угол прилагаемой силы с прямо перпендикулярного земле, то колесо будет следовать по линии, начинающейся под осью колеса и заканчивающейся в точке пересечения линии действия силы с плоскостью земли (Рис. 2).

Рис. 2

Чем большую силу мы прикладываем и/или чем меньше угол этой силы по отношению к земле, тем устойчивее колесо движется по прямой линии. Однако если уменьшить прикладываемую к колесу силу или сделать угол приложения силы больше, то у колеса появится тенденция к вращению вокруг своей вертикальной оси и сила притяжения, действующая сверху вниз, возможно будет «преодолевать» угловые силы как показано на рисунке 3 ниже.

Рис. 3

По этой причине ваш байк ведет себя нестабильно на очень малых скоростях. Если движущую силу уменьшить, то сила притяжения «возобладает» и это закончится тем, что вы будете балансировать передним колесом, чтобы удержать равновесие. С увеличением скорости угол приложения движущей силы также возрастает по мере того как она «преодолевает» силу притяжения, даже несмотря на угол наклона рулевой колонки, и на очень больших скоростях угол движущей силы становится почти «касательным» к поверхности дороги и управление становится опять-таки нестабильным.Чтобы преодолеть эту особенность всех мотоциклов и велосипедов, был сделан механизм, позволяющий сдерживать силы, прикладываемые к переднему колесу под таким углом, который обеспечивает относительно хорошую маневренность на малых скоростях, и стабильность на больших.Этот механизм называется «угол наклона рулевой колонки» (перевод дословный).

Рис. 4

Два примера различного угла наклона рулевой колонки показаны на рисунке 4 выше. Слева изображена фактически серийная рулевая колонка, а справа более радикальная, обычно применяемая на тюнинговых чопперных рамах.Сдвиг назад и наклон рулевой колонки относительно оси колеса заставляют мотоцикл двигаться по прямой линии, даже если вы его толкаете вручную. Без этого наклона рулевой колонки переднее колесо будет только вращаться относительно вертикальной оси, например, если вы захотите затолкать его на парковочное место руками.

Почти у всех серийных мотоциклов угол наклона рулевой колонки около 25-30 градусов. У тюнингованных мотоциклов: чопперов, бобберов и других, этот угол увеличен ещё на 5-10 градусов, а у радикальных чопперов угол наклона может доходить до 50 градусов.

По общему правилу меньший угол наклона рулевой колонки благоприятствует хорошей маневренности на малых скоростях, а больший – стабильности и устойчивости при больших в ущерб манёвренности на малых. Но это утверждение очень общее, так как есть много других факторов влияющих на управление, таких как: центр тяжести, вес байка, предпочтительная скорость движения, размер шин, дорожное покрытие, жёсткость пружин, тип задней подвески, длина и тип передней вилки.

Хотя это руководство посвящено чопперам, нужно отметить, что увеличение угла наклона рулевой колонки по сравнению со стандартными мотоциклами делается только ради внешнего вида за исключением дрегстеров, которые создаются для движения по прямой. Чтобы выглядеть круто, вам придется пожертвовать некоторой долей управляемости, хочется вам того или нет. Чем эффектнее вы хотите выглядеть, тем больше вам придется жертвовать.

Рис. 5

На рисунке 5 изображен, возможно, максимальный угол наклона вилки при котором мотоцикл остаётся относительно управляемым благодаря низкому расположению рулевой колонки, траверсам с углом коррекции и небольшой колёсной базе по сравнению с традиционными чопперами.

На следующих иллюстрациях изображена одна и та же рама с четырьмя разными углами наклона вилки для того, чтобы показать его влияние на весь профиль отдельно взятого байка. В возрастающем порядке показаны углы в 30; 35; 40 и 45 градусов.

Рис. 5-1

Рис. 5-2

Рис. 5-3

Рис. 5-4

Стандартный байк с углом 30 градусов может развернуться на маленькой скорости в пределах круга с радиусом 2,5 м., тогда как чопперу с углом 45 градусов для этого потребуется еще 3 метра пространства. Иногда это означает разницу между простым поворотом и головокружительным манёвром.

След (Трейл) – термин, описывающий ещё одну переменную, которая сильно затрагивает управляемость мотоцикла, возможно ещё более важную, чем «Рейк», особенно в том отношении, как будет вести себя на дороге конкретное сочетание отдельно взятой рамы и вилки.

Трейл – расстояние, отложенное на горизонтальной линии находящейся на уровне земли между точкой лежащей под осью колеса и линией, являющейся продолжением продольной оси рулевой колонки (Рис.6).

Рис. 6

На этом примере, демонстрирующем стандартную геометрию, трейл равен трём дюймам, а угол наклона рулевой колонки 30 градусов, вследствие чего байк имеет хорошее управление, как на малых, так и на больших скоростях. Если мы увеличим угол наклона до 40 градусов и соответственно удлиним вилку, оставив все остальное, как есть, то трейл увеличится до 9 дюймов как показано на рисунке 7.

Рис. 7

Теперь мы имеем байк, который очень стабилен на больших скоростях, возможно, даже чересчур стабилен, с замедленной реакцией на поворот руля, тогда как на малых скоростях он требует предельного внимания для сохранения прямолинейного движения. При этом значительно увеличивается радиус поворота.

Многие авторитеты придерживаются мнения, что трейл должен быть в пределах от 2 до 4.5 дюймов, независимо от угла наклона вилки. По мнению автора статьи, это утверждение довольно общее и данную величину трейла следует рассматривать только как отправную точку при проектировании геометрии передней части вашего байка. Существует множество мотоциклов с трейлом более 5 дюймов, которые имеют хорошую управляемость на всех скоростях и мотоциклов с маленьким трейлом или вообще без него, которые тоже неплохо управляются. Один известный разработчик рычажных вилок создаёт мотоциклы практически с нулевым трейлом, и они управляются просто изумительно.

При создании байков с большими углами наклона рулевой колонки и телескопической вилкой невероятно трудно удержать трейл в разумных пределах без применения траверс с углом коррекции, которые отодвигают ось переднего колеса вперёд, уменьшая таким образом трейл, при этом оставляя рулевую колонку нетронутой. Такие траверсы обычно делают с углами 3; 5 или 7 градусов. Они применяются исключительно на тюнингованных рамах с углом наклона рулевой колонки более 37 градусов.

Траверсы с углом коррекции относительно дешевы, и некоторые люди используют их для того, чтобы увеличить угол наклона вилки путем малых денежных затрат, что может привести к гибельным последствиям. Горе-самодельщик может закончить тем, что столкнется с отрицательным трейлом, т.е. линия, являющаяся продолжением продольной оси рулевой колонки окажется позади точки, лежащей под осью колеса, как показано на рисунке 8.

Рис. 8

Такая ситуация очень опасна, т.к. кажется, что байк отлично управляется на малых скоростях с которыми обычно сталкиваются в городском потоке, но с увеличением скорости мотоцикл становится все более и более неустойчивым, но байкер этого не замечает до тех пор пока какая-нибудь дорожная яма не отправит его в близлежащую канаву.

Кроме случаев, когда отрицательный трейл создается намеренно путем неправильного использования траверс с углом коррекции, какие ситуации очень редки на мотоциклах с телескопическими и рычажными вилками, но очень часто их можно наблюдать на мотоциклах с параллелограммными вилками.

Для примера, с изменением угла наклона рулевой колонки с 30 до 35 градусов, трейл увеличивается чуть больше, чем на один дюйм на обычном Big Twin. С увеличением с 30 до 40 градусов, трейл возрастет на 3.3 дюйма, но если увеличить разнос верхней траверсы на 1 дюйм, то трейл увеличится в целом только на 2 дюйма, т.е. останется в пределах, необходимых для нормальной управляемости.

В итоге, по мнению автора статьи, если вы хотите увеличить угол наклона вилки, делайте это путем внесения глубоких изменений в конструкцию, и не портите дело мелкими изменениями, которые дают небольшой внешний эффект. Также надо сказать, что вы мало выиграете в плане внешнего вида, увеличивая угол наклона вилки более 40 градусов, 42 максимум. При угле наклона 45 и более расчет и проектирование становятся все более и более сложными, так что, возможно, игра не стоит свеч, если вы только не строите байк для выставки.

РАЗНОС

Наиболее простой и дешевый путь изменить трейл – это использование траверс с различными величинами разноса.Разнос – это расстояние между осью рулевой колонки и линией, проходящей через оси несущих труб, как показано рисунке 9, на котором изображена верхняя траверса.

Кроме байков с отрицательным трейлом, увеличение разноса уменьшает трейл, а уменьшение разноса увеличивает трейл. Обратное утверждение тоже верно, если вы пытаетесь исправить отрицательный трейл. Рисунок 10 показывает эффект от изменения разноса, то есть с увеличением разноса ось переднего колеса смещается вперёд ближе к линии, являющейся продолжением оси рулевой колонки.

Рис. 9

Другой метод использует уменьшение трейла путём использования вилок, у которых ось переднего колеса находится перед несущей трубой, как на гоночных мотоциклах (а также на мотоциклах марки ИзЖ – прим. переводчика). Рычажные вилки – ещё один способ корректировки трейла. В конце 60-х, в начале 70-х автор этой статьи и сотоварищи устанавливали 12 дюймовые коромысла (рычаги, соединяющие несущие трубы с осью колеса), чтобы удержать трейл в пределах разумного при сильно заваленной вилке.

Рис. 10

oppozit.ru

Угол передней вилки, какой он.

FuckToR

Поделитесь, пожалуйста, опытом создания оптимальной геометрии ходовой части. Интересует угол вилки и база. Какое ощущение от езды на байке с изменённой рамой и. т. д. В чём проявилась разница.

Sat

Поделюсь. На моем Филине в том варианте в каком я его брал база составляла ~1800 длина перьев вилки 90 см, угол промерю точно скажу позднее, плюс удлиненная рама где-то на 20 см и опущенная подседельная часть, колеса стандартные. В поведении на дороге сравниваю с первым gear-up без люли. На прямой гораздо устойчивее, спокойнее и как-то солиднее что ли. На поворотах и разворотах радиус ненамного вырос, но поворачивать стало гораздо спокойнее и безопаснее, на gear-up'e центр тяжести дюже высоко. Субьективнее, езда стала более приятной и менее напряжной, нет ощущения что ты НАД дорогой и связь с ней у тебя хлипкая. Вроде все, что еще надо спрашивай.

FuckToR

Какая максимальная скорость при которой байк уверенно держит дорогу?

M61

Максималка комфортная зависит скорее от аммортизаторов, и "прямоты" мотоцикла. Но учитывай чем больше угол тем хуже работает вилка, плюс изгибающий момент, он сильнее действует на опоры скольженя в перьях - отсюда повышенный износ, так что ищи золотую середину. Сначала я поставил от ЧЗ кроссового на М-72 не переваривая рамы с ЧЗевским колесом на 21, внешность атас, но абсолютно не рулится, уменьшил колесо до 18" стало получше, Благо потом мне эту вилку друган завернул, поставил от ИЖ-Орион с колесом и дисковым тормозом, внешний вид зае.., и рулится зае.. .

Wong

Угол наклона - от 26 (стандарт) до 35 (Волк) градусов.Оптимальным считаю от 26 до 30 градусов.При таком наклоне вилки мотоцикл не валится и не подламывается в быстрых и медленных поворотах, да и свернуть с прямой с таким углом проще.

База.Здесь есть тоже правило, что чем она меньше, тем охотней мотоцикл меняет курс и входит в повороты.

У меня сделана база в 1750 мм (как у Голды) при угле наклона в 30 градусов. Конечно, верткости спорта у него нет, но и валкости чопперов тоже... Управление на уровне больших классиков.

Sat

для FuckToR:До максималки я на нем не разгонялся, не было места, масла и времени. 60 кмч отлично стоит. Больше повторюсь не разгонялся.

motoroad.ru

Мотосовет №48 - Контрруление - Good moto practice

Наверное один из самых занудных мотосоветов, но об одной из фундаментальных категорий теории движения мототранспорта.

За мгновение до контрруления.Автор: Olga713 James R. Davis Counter-steering Not the least bit as simple as it feelsИсточник: http://msgroup.org/Перевод: sixbisix

Каждый кто управлял мотоциклом знает это. В мотошколе упоминают (но не объясняют), а мотоциклисты всё время спорят об этом. Действительно, что это такое? Как это работает? Почему это работает? На все эти вопросы я постараюсь ответить в этом мотосовете.

На сверх малой скорости мы поворачиваем руль туда, куда хотим ехать. Мы можем делать так только на скорости менее 10 км/час. Если скорость выше мы делаем всё наоборот, независимо от того осознаём мы это или нет. Например, если мы хотим повернуть направо, то на самом деле мы ПЫТАЕМСЯ повернуть руль налево. Это приводит к тому, что переднее колесо наклоняется вправо и из-за наклона колеса происходит поворот направо. Это и есть контрруление.

Почему же мы не путаемся и поворачиваем руль в нужную сторону на любой скорости? Потому, что мы усвоили, что не нужно прилагать усилий управляя мотоциклом. Поворот руля влево ВОСПРИНИМАЕТСЯ нами так, словно мы толкаем руль правой рукой, а не тащим левой. Такое ощущение связано с тем, что чем сильнее мы толкаем руль, тем больше мотоцикл поворачивает направо и, следовательно, кажется руль все сильнее стремиться повернуть направо. Другими словами, мы быстро связываем контрруление с той рукой, в сторону которой мы поворачиваем. Более того, даже небольшой опыт позволяет понять, что контрруление требует намного меньше усилий, в то же время повернуть руль в сторону поворота невозможно. В конце концов человек быстро обучается.

Для понимания контрруления необходимо иметь лишь поверхностные знания о гироскопе – не более того, во что ВЕРЯТ большинство людей представляя работу гироскопа. (Несмотря на то, что большинство из них ЗАБЛУЖДАЕТСЯ, я все равно опишу их позицию). Явление называется «гироскопическая прецессия». Гироскопическая прецессия возникает когда на ось вращающегося гироскопа прикладывается сила смещающая эту ось. Вектор силы вращающегося гироскопа направлен под углом в 90 град к плоскости вращения. Следовательно, если мы попытаемся повернуть переднее колесо влево, то сила, которую мы прикладываем, поворачивая руль, будет направлена направо против оси вращения колеса и будет наклонять колесо вправо. Аналогично, пытаясь повернуть колесо вправо в результате колесо будет наклоняться влево.

Однако гироскопическая прецессия не является необходимым условием контрруления. Не имеет значения на сколько, но если переднее колесо отклоняется от прямолинейного движения ваш мотоцикл начинает наклоняться в противоположную сторону. Без преувеличения можно сказать, что даже без гироскопической прецессии, поворот переднего колеса мотоцикла в одну сторону приводит к контррулению в противоположную. Происходит это из-за угла наклона вилки. Этот эффект можно наблюдать на стоячем мотоцикле. Просто поверните руль в сторону и вы увидите, что мотоцикл наклоняется в противоположную.[Заметьте, что гироскопическая прецессия не является необходимым условием контрруления, но облегчает его – делает его более ровным – но НЕ приводит к контррулению. Простыми словами – в основе контрруления лежит центробежная сила, а не гироскопическая. Чтобы лучше понять это, почитайте Centrifugal forceДля лучшего понимания почитайте ветку форума (на английском - прим. SixBiSix)].

1. Если контрруление возникает в результате гироскопической прецессии, ваше тело и голова будут следовать за наклоном мотоцикла.2. Если контрруление возникает в результате центробежной силы, ваше тело, голова и мотоцикл будут наклоняться одновременно)

С того момента как ваша голова и тело не находятся в одной плоскости с крутящимся колесом, они не прецессируют. Ваше тело остается соосно с корпусом мотоцикла.

При езде на мотоцикле, поворот руля немедленно преобразуется гироскопической прецессией в наклон в противоположную сторону. Так как переднее колесо прикреплено к раме мотоцикла, то мотоцикл также наклоняется. Однако наклон МОТОЦИКЛА происходит из-за воздействия на руль и соответствующего поворота переднего колеса - гироскопическая прецессия играет только вспомогательную роль в этом процессе и не оказывает значимого эффекта.

Например, если вместо переднего колеса была бы лыжа, то поворот происходил бы в сторону поворота руля (точно также как это происходит если вместо лыжи установлено колесо) и корпус наклоняется в противоположную сторону, подтверждая что даже контрруление лыжей все еще эффективный способ управления.

ЕДИНСТВЕННЫЙ СПОСОБ повернуть мотоцикле, движущегося быстрее пешехода, это контрруление (если конечно у мотоцикла только два колеса). Мы поговорили только о том, почему мотоцикл начинает наклоняться. Конечно, все что мы обсудили выше относится к непосредственно повороту переднего колеса сопровождающегося одновременным наклоном мотоцикла в противоположную повороту руля сторону. Что же происходит дальше?

Прежде чем перейти к рассмотрению более сложных явлений, отмечу, что если вы перестанете давить на руль (или вас выбросит из седла мотоцикла), после нескольких неконтролируемых колебаний из стороны в стороны ваш мотоцикл «найдёт» прямолинейный курс, самостабилизируется и поедет прямо! Да это так, ваш мотоцикл имеет встроенный механизм само-коррекции – известный под названием Геометрия механизма управления – который позволяет мотоциклу самостоятельно компенсировать любые наклоны и изменения скорости и продолжать движение прямо независимо от того, едите ли вы на мотоцикле или мотоцикл едет уже без вас – пока скорость мотоцикла не снизится настолько, что он упадет в сторону.

Геометрия вилки

На рисунке показано, как обычно выглядит передняя часть мотоцикла. Руль соединен с рулевой колонкой (steering column), которая соединена с рамой мотоцикла (knee bone), которая соединена… ой, мы двигаемся в неверном направлении. Рулевая колонка (в народе называемая «рулевой стакан» [steering stem]) не соединена напрямую ни с рамой мотоцикла, ни со стаканами вилки! Наоборот, она соединена с так называемым траверсой (triple-tree) на рисунке отмеченной буквой D). Это то место, где оба пера вилки (forks), скрепленные вместе по ходу всей рулевой колонки, соединены с рамой мотоцикла. Вы можете заменить, что траверсы выставлены вперед и поэтому перья вилки также смещены немного вперед по отношению к рулевой колонке (обратите внимание на диагональные линии отмеченные как С и С’). Это называется смещение вилки (offset).

Теперь пожалуйста, обратите внимание, что перья вилки закреплены в траверсах не перпендикулярно земле, а под углом. Этот угол называется углом наклона вилки (rake).Если бы угол наклона вилки отсутствовал (и не было бы небольшого смещения вилки), то переднее колесо должно было касаться дороги в точке А. (В большинстве случаев угол наклона вилки примерно 30 градусов).

Угол наклона вилки играет огромную роль. С одной стороны, благодаря углу наклона вилки любой наклон колеса приводит к повороту колеса в сторону наклона. С другой стороны, он замедляет руление. Это значит, что если на низкой скорости руль поворачивается на 20 градусов, то траектория движения меняется немного меньше 20 градусов. [Никогда не поворачивайте руль на 20 градусов двигаясь на высоких скоростях – передней колесо всегда направлено прямо]. При повороте на высокой скорости, угол наклона вилки ЗАМЕДЛЯЕТ реакцию мотоцикла на поворот руля (Ниже я объясню почему).

Посмотрите на рисунок и представьте, что вместо поворота направо колесо смотрит прямо на вас. (Корпус мотоцикла остается повернутым направо).

Теперь вы увидите, что пятно контакта, которое до поворота колеса находилось в точке В, находится теперь в точке С’. Другими словами, из-за того, что вилка наклонена, часть вашего усилия на поворот руля тратиться на смещение пятна контакта колеса с дорогой (Поэтому руление «медленнее» - и чем больше угол наклона, тем медленнее руление. Обратите внимание, что «медленное руление» не тоже самое, что «недостаточная поворачиваемость» (under-steer)).

Отметим особенность, что точка пересечения колеса с красной диагональной линией С’ находится выше, чем точка пересечения колеса с линией В. Это объясняет то, почему из-за наклона вилки при повороте руля перед мотоцикла опускается ниже. Горизонтальное расстояние на уровне земли между В и С (не С’) называется вылет (trail). (Вылет, как вы можете заметить, зависит от угла наклона вилки, смещения и радиуса колеса). На некоторых мотоциклах переднее колесо закреплено не ровно между амортизаторов, а либо немного выше либо ниже вилки. Фактически, такое смещение необходимо для того, чтобы уменьшить или увеличить смещение вилки, а значит увеличить или уменьшить вылет.

Устойчивость вашего мотоцикла в движении зависит от вылета. Однако, замечали ли вы, что на мотоциклах с очень большим углом наклона вилки (и следовательно большим вылетом) переднее колесо очень неустойчиво (на низкой скорости) если оно не направлено строго прямо? Эта особенность объясняет одну из причин, почему колесо поворачивает в сторону поворота, как только оно наклонилось в эту сторону. Любой наклон колеса в сочетании с силой притяжения, стремящейся приблизить переднюю часть мотоцикла к земле, приводит к смещению вперед пятна контакта колеса с дорогой . Более того, заметьте, что ось вашей вилки направлена в точку С, не С’, и она находится сзади центра тяжести передней части мотоцикла. Следовательно, сила притяжения играет более существенную роль в повороте колеса, чем может показаться на первый взгляд. (И теперь вы понимаете, для чего нужны рулевые демпферы – благодаря им небольшой наклон не приводит МОМЕНТАЛЬНО к повороту колеса в направлении наклона.)

Но существует другая, более весомая, причина, из-за которой наклон колеса приводит к повороту – тяга развала (camber thrust). В отличие от автомобильных шин, на мотоцикле вы ездите на шинах не с плоским профилем, а с круглым. При езде прямо пятно контакта располагается точно по середине покрышки, максимально удаленным от оси колеса. При наклоне пятно контакта располагается ближе к оси колеса. Самая удаленная от оси колеса часть ВРАЩАЕТСЯ БЫСТРЕЕ, чем любая другая, находящаяся ближе к оси колеса. Значит когда вы двигаетесь в наклоне, то внешняя сторона пятна контакта движется быстрее внутренней.

Возьмём два конусообразных стакана и соединим их вместе, как показано на рисунке ниже. Разве это не похоже на профиль вашей покрышки если смотреть на нее спереди?Теперь положите один из стаканов на стол и толкните его. Стакан ДОЛЖЕН двигаться по кругу, потому, что край стакана движется быстрее, чем любая другая его часть. Так происходит и с колесом мотоцикла. Сила тяги развала заставляет ваше колесо поворачивать при наклоне.Таким образом, угол наклона вилки и тяга развала вместе преобразуют наклон переднего колеса в поворот в сторону наклона. Затем, корпус мотоцикла следует за колесом и наклоняется в сторону поворота.

Теперь вы знаете, что такое контрруление, его механизм и как это происходит. Сейчас у вас может возникнуть вопрос, почему колесо останавливается каждый раз при небольшом контррулении? И как я раньше отметил, каким образом мотоцикл без пилота сам двигается прямо?

Ответ на оба эти вопроса даст центробежная сила и, опять, угол наклона вилки. При любом соотношении скорости и угла наклона, существует только один диаметр круга на котором они могут быть постоянными. Это точка баланса в которой сила притяжение пытается уронить мотоцикл, а центробежная сила стремиться его поднять, и эти силы уравновешивают друг друга. (Если у вас есть MS Excel, вы можете скачать этот файл для подтверждения моих слов).

Если скорость увеличивается, а радиус поворота не уменьшается (возможно в оригинале ошибка и радиус поворота должен увеличиваться), то центробежная сила будет удерживать мотоцикл более вертикально – т.е. уменьшать угол наклона. Это, в свою очередь, уменьшает тягу развала и мотоцикл, по собственному желанию, увеличивает радиус поворота.

Если скорость не меняется, но радиус поворота меньше радиуса, на котором достигается баланс сил, то центробежная сила становится больше силы притяжения и опять происходит увеличение радиуса поворота так, как было описано выше.

Как только ваш мотоцикл стабилизировался в повороте (постоянная скорость, постоянный наклон и постоянная сила поворота руля) в этом состоянии он будет оставаться до тех пор, пока не изменится сила поворота руля (т.е. например вы немного больше надавите на руль или измениться дорожное полотно или подует боковой ветер или вы переместите свой вес или измените скорость).Стабильность мотоцикла нарушается, как только вы прикладываете на руль усилие. Воздействие на руль, тяга развала и угол наклона вилки сходятся в смертельной схватке, исходом которой является самовыравнивание мотоцикла. Сила, направленная на сохранение мотоциклом прямолинейного движения, но она также связана с силой трения. В пятне контакта передней покрышки есть возникает сила трения, которую целый мотоцикл прикладывает для того чтобы «содрать» резину с покрышки. Если мотоцикл находится на одной линии с передним колесом (это возможно только при движении прямо), то очень важно, чтобы «сдирания» резины не было. Но если мотоцикл находится не на одной линии с передним колесом, то силы будут стремиться выправить колесо через давление в месте пятна контакта, находящегося на наружной части траектории. Так как пятно контакта находится где-то в районе точки В, и далеко позади оси вилки (красная линия С), колесо стремиться сойти с траектории.

Я верю, что теперь вы знаете, почему мотоцикл без пилота, мотоцикл совершает несколько широких колебаний за несколько мгновений, т.к. все силы борются друг с другом и мотоцикл становится стабильным найдя прямую траекторию в вертикальном положении. Дизайнеры передней вилки мотоцикла умницы! Не так ли?

sixbisix.livejournal.com

Не клюет, или Заумь о подвеске Telelever — статья из BMW Motorrad

От переводчика

Перевести эту статью меня заставило и свойственное мне техническое любопытство, и, главное, фактическое отсутствие в Рунете грамотного, подробного, пусть и чуть занудного объяснения, чем же, черт его дери, «телелевер» круче обычной вилки. То есть на уровне «понимаю, но объяснить не могу» рассказов о бэховской придумке вагон и тележка. А вот внятно, четко, по-немецки изложить, в чем же цимес, на это мало у кого хватает умения и желания.

Подвеска BMW Telelever против обычной телескопической вилки: что лучше?

Оригинал: http://www.dinamoto.it/dinamoto/8_on-line_papers/Telelever or forks/Telelever_eng.html

Автор: Vittore Cossalter

Перевод: Роман Никитин

Силы, возникающие в передней подвеске при торможении

При торможении в передней подвеске мотоцикла начинают действовать две силы:

— сила Nt, возникающая от перераспределения веса между осями мотоцикла;

— суммарная тормозная сила Ff. Приведем ее к переднему колесу (согласно правилу переноса векторов сил, можно двигать вектор вдоль оси его действия).

Сила перераспределения веса пропорциональна суммарной (перед + зад) тормозной силе и высоте центра масс мотоцикла, и обратно пропорциональна длине колесной базы.

Рис. 1: Перераспределение веса при торможении

Рис. 2: Силы, сжимающие переднюю подвеску при торможении

На Рис. 1 показаны силы, которые действуют на переднюю подвеску. На Рис. 2 показано, как они на нее действуют. Красная линия показывает движение точки контакта покрышки с дорогой при загрузке от торможения, и соответственно хода подвески при сжатии. Проще говоря, траекторию движения оси колеса. Ход подвески зависит от угла между вектором результирующей силы и вектором движения оси колеса (в случае с обычной вилкой это прямая). Максимальный ход подвески будет достигнут, если эти два вектора окажутся параллельны друг другу.

Зелеными стрелками показаны результирующие силы от двух упомянутых ранее силовых факторов: силы перераспределения веса и силы торможения. В обоих случаях произведено векторное разложение этих сил на красную линию — траекторию движения оси колеса.

Чтобы подвеска не «клевала» при торможении, необходимо уменьшить значение суммарного значения проекции обеих действующих сил вдоль линии движения оси колеса. Другими словами, траектория движения колеса при сжатии подвески должна быть перпендикулярна линии действия результирующей силы.

Если траектория движения оси колеса перепендикулярна плоскости дороги, то действовать на подвеску, сжимая ее, будет только сила перераспределения веса, и подвеска будет частично избавлена от эффекта «клевка» (он в любом случае останется, поскольку центр массы системы «мотоциклист + мотоцикл» находится выше точки контакта покрышки с дорогой).

Чтобы полностью избежать эффекта «клевка» при торможении, нужно добиться такой ситуации, когда траектория движения подвески будет перпендикулярна результирующей силе (перераспределение веса + тормозная).

Рис. 3: «угол клевка»

Угол между результирующей силой и направлением движения подвески задает показатель эффективности «антиклевка», иначе называемый «угол клевка». Если он составляет 0°, подвеска наиболее подвержена «клевку» при торможении, если угол 90°, то подвеска полностью избавлена от этого эффекта.

Телескопические вилки

Давайте рассмотрим мотоцикл с классической телескопической вилкой.

Рассмотрим ситуацию, когда работает только передний тормоз. Соотношение между силой, сжимающей подвеску, и тормозной силой от действия переднего тормоза, таково:

Как видим из формулы, это соотношение зависит в основном от угла наклона вилки (кастора).

Рис. 4: геометрия мотоцикла с телескопической вилкой

Следующая диаграмма показывает изменение этого соотношения для мотоцикла со следующими характеристиками геометрии: радиус колеса Rr=297 mm; колесная база p=1475 mm; отношение высоты центра масс к колесной базе h/p=0.5, вылет (геометрический, не привязанный к конструкции траверс) вилки d=30 mm.

Максимальную склонность к «клевку» подвеска демонстрирует при угле наклона вилки примерно 63°; уменьшение этого значения слегка улучшает «антиклевочность» телескопической вилки (обычно угол наклона вилки находится в диапазоне от 22° до 35°).

Рис. 5: Зависимость отношения силы сжатия к тормозной силе от угла наклона вилки (торможение только передним колесом)

Рис. 6: анимация работы телескопической вилки

Вилка BMW Telelever

Эта оригинальная схема подвески базируется на пространственном механизме RSPS, который имеет две степени свободы.

Рычаг S-S посредством сферического шарнира вращается вокруг неподвижной оси. Это движение порождает дополнительное угловое движение ног вилки. Оставив за кадром возможность поворота вилки (и колеса) вокруг сферических шарниров, можно рассматривать работу подвески как работу в плоскости.

Особенно стоит отметить, что внутри ног вилки Telelever нет привычных пружин или демпфера, и соответственно инерционность ног в направлении «вокруг оси поворота колеса» меньше, чем у традиционных телескопических вилок.

Рис. 7: подвеска типа Telelever

Рис. 8: мотоцикл с подвеской Telelever

Рис. 9: анимация работы вилки Telelever

Сравнение подвески Telelever с классической телескопической вилкой

Какими должны быть идеальные кинематические характеристики передней подвески?

Для примера, во время торможения:

— будут ли трейл (вылет колеса) и угол наклона вилки увеличиваться, уменьшаться или оставаться постоянными?

— будет ли значение колесной базы меняться или останется постоянным?

Эти вопросы, возможно, не имеют универсального ответа, однако необходимо отличать разные ситуации:

— торможение происходит при прямолинейном движении;

— торможение происходит при вхождении в поворот.

В первом случае важно, чтобы трейл оставался постоянным (или незначительно увеличивался) для достижения большей траекторной стабильности.

Более того, ограничение сжатия вилки важно с позиции стабилизации мотоцикла. Наконец, колесная база не должна уменьшаться, чтобы ограничить значение перераспределения веса мотоцикла.

Во втором случае, то есть при вхождении в поворот, предпочтительно небольшое уменьшение трейла, потому что большая нагрузка на переднее колесо при торможении требует большего поворачивающего усилия, чтобы заправить мотоцикл в поворот.

На следующих диаграммах показаны варианты разных значений угла наклона вилки, трейла и колесной базы для двух мотоциклов: с классической вилкой и подвеской Telelever. В последнем случае данные соответствуют геометрии BMW R1100R и, возможно, они не идеально точны, но достаточны для понимания общей картины.

Рис. 10: Зависимость угла наклона вилки от ее сжатия при торможении

Рис. 11: Зависимость трейла от сжатия вилки при торможении

Рис. 13: Зависимость колесной базы от сжатия вилки при торможении

Таким образом, с позиции кинематических характеристик, основные различия между двумя типами вилок будут следующими (при ходе передней подвески 130 мм).

Трейл:

Телескоп: 120 мм -> 91 мм

«Телелевер»: 120 мм -> 150 мм

Колесная база:

Телескоп: 1483 мм -> 1428 мм

«Телелевер»: 1483 мм -> 1472 мм

Кастор:

Телескоп: 27,5° -> 22,8°

«Телелевер»: 27,5° -> 32,0°

«Угол кивка»:

Телескоп: 47,6°

«Телелевер»: 65°

Стоит отметить, это чисто кинематические показатели, зафиксированные при статическом нагружении конструкции. Более полный и качественный ответ на вопрос «что лучше, Telelever или обычная вилка» можно дать только по результатам изучения динамических характеристик двух мотоциклов, оснащенных двумя разными типами вилок, но с одинаковыми значениями жесткости пружин и параметров амортизаторов.

Конец статьи

Необходимое дополнение от переводчика

Приведя таблицу с расчетными данными, автор сослался на другие параметры и не удосужился объяснить, в чем, собственно, преимущества и недостатки одной или другой конструкций. Восполняю теоретическими (!) выкладками.

Как видно из таблицы, подвеска Telelever и обычная при сжатии вилки обеспечивают:

изменение трейла: телескоп уменьшает, Telelever увеличивает. Это значит, что курсовая стабильность падает в случае с телескопом и увеличивается для Telelever.

изменение колесной базы: уменьшается для телескопа, остается практически постоянной для Telelever. Вывод такой же: мотоцикл с Telelever более стабилен при торможении.

изменение угла наклона вилки: уменьшается на телескопе, увеличивается на Telelever. Здесь все сложно. С одной стороны, телескоп предпочтительнее по части отношения результирующей силы к силе сжатия (см. Рис. 5 по тексту выше), а с другой, мотоцикл с более крутой вилкой, опять же, менее стабилен в смысле курсовой устойчивости, и тут Telelever, безусловно, предпочтительнее.

«Угол кивка»: безусловное преимущество подвески Telelever. Собственно, ради этого всего она и затевалась.

Необходимое заключение от переводчика

Надо понимать, что приведенное выше исследование — чистой воды теория. В реальности поведение мотоцикла зависит еще от кучи факторов, кроме уже описанных. Тем не менее, общая суть этой инновации, я думаю, данный материал объясняет.

P.S. от переводчика

Поскольку я профессионально занимаюсь созданиями велосипедов вот уже с 2006 года, то мимо меня, конечно же, не могла пройти модель велосипеда (!) BMW с упомянутой уже подвеской Telelever. Вот она.

moto2.ru

Мотосовет №48 - Контрруление | Ликбез

За мгновение до контрруления. Автор: Olga713

James R. Davis Counter-steering Not the least bit as simple as it feels Источник: http://msgroup.org/ Перевод: sixbisix

Однако гироскопическая прецессия не является необходимым условием контрруления. Не имеет значения на сколько, но если переднее колесо отклоняется от прямолинейного движения ваш мотоцикл начинает наклоняться в противоположную сторону. Без преувеличения можно сказать, что даже без гироскопической прецессии, поворот переднего колеса мотоцикла в одну сторону приводит к контррулению в противоположную. Происходит это из-за угла наклона вилки. Этот эффект можно наблюдать на стоячем мотоцикле. Просто поверните руль в сторону и вы увидите, что мотоцикл наклоняется в противоположную. [Заметьте, что гироскопическая прецессия не является необходимым условием контрруления, но облегчает его – делает его более ровным – но НЕ приводит к контррулению. Простыми словами – в основе контрруления лежит центробежная сила, а не гироскопическая. Чтобы лучше понять это, почитайте Centrifugal forceДля лучшего понимания почитайте ветку форума (на английском - прим. SixBiSix)].

Геометрия вилки

Возьмём два конусообразных стакана и соединим их вместе, как показано на рисунке ниже. Разве это не похоже на профиль вашей покрышки если смотреть на нее спереди?

Теперь положите один из стаканов на стол и толкните его. Стакан ДОЛЖЕН двигаться по кругу, потому, что край стакана движется быстрее, чем любая другая его часть. Так происходит и с колесом мотоцикла. Сила тяги развала заставляет ваше колесо поворачивать при наклоне.

Таким образом, угол наклона вилки и тяга развала вместе преобразуют наклон переднего колеса в поворот в сторону наклона. Затем, корпус мотоцикла следует за колесом и наклоняется в сторону поворота.

Как только ваш мотоцикл стабилизировался в повороте (постоянная скорость, постоянный наклон и постоянная сила поворота руля) в этом состоянии он будет оставаться до тех пор, пока не изменится сила поворота руля (т.е. например вы немного больше надавите на руль или измениться дорожное полотно или подует боковой ветер или вы переместите свой вес или измените скорость). Стабильность мотоцикла нарушается, как только вы прикладываете на руль усилие. Воздействие на руль, тяга развала и угол наклона вилки сходятся в смертельной схватке, исходом которой является самовыравнивание мотоцикла. Сила, направленная на сохранение мотоциклом прямолинейного движения, но она также связана с силой трения. В пятне контакта передней покрышки есть возникает сила трения, которую целый мотоцикл прикладывает для того чтобы «содрать» резину с покрышки. Если мотоцикл находится на одной линии с передним колесом (это возможно только при движении прямо), то очень важно, чтобы «сдирания» резины не было. Но если мотоцикл находится не на одной линии с передним колесом, то силы будут стремиться выправить колесо через давление в месте пятна контакта, находящегося на наружной части траектории. Так как пятно контакта находится где-то в районе точки В, и далеко позади оси вилки (красная линия С), колесо стремиться сойти с траектории.

omoimot.ru

motogarag: Угол наклона рулевой колонки

В принципе, тема уже сто раз обсосанная, но эта статья стоит того, чтобы ее прочитать. Угол наклона («Рейк») – это термин, используемый для описания углового отношения между рулевой колонкой мотоцикла и воображаемой вертикальной линией, опущенной из места крепления рулевой колонки к раме. У мотоцикла с рейком в 0 градусов рулевая колонка перпендикулярна земле.

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

Чтобы преодолеть эту особенность всех мотоциклов и велосипедов, был сделан механизм, позволяющий сдерживать силы, прикладываемые к переднему колесу под таким углом, который обеспечивает относительно хорошую маневренность на малых скоростях, и стабильность на больших.

Этот механизм называется «угол наклона рулевой колонки» (перевод дословный).

Рис. 4

Сдвиг назад и наклон рулевой колонки относительно оси колеса заставляют мотоцикл двигаться по прямой линии, даже если вы его толкаете вручную. Без этого наклона рулевой колонки переднее колесо будет только вращаться относительно вертикальной оси, например, если вы захотите затолкать его на парковочное место руками.

Рис. 5

Рис. 5-1

Рис. 5-2

Рис. 5-3

Рис. 5-4

Рис. 6

Рис. 7

Рис. 8

Можно сказать без преувеличения, что вся теория передней геометрии мотоцикла несколько усложнена в плане математических вычислений, и если ее приложить к конкретному байку, то окажется, что большинство величин, необходимых для его постройки определяются опытным путем, например, в каком-то отдельном случае придется довольно значительно изменить угол наклона вилки, прежде чем перемены в управлении станут заметны пилоту. Увеличение или уменьшение трейла вплоть до полутора дюймов дает мало ощутимую разницу в управлении. Также факт, что изменение угла наклона вилки в какую-либо сторону от стокового, в целом не оказывает большого влияния на управляемость. Для примера, с изменением угла наклона рулевой колонки с 30 до 35 градусов, трейл увеличивается чуть больше, чем на один дюйм на обычном Big Twin. С увеличением с 30 до 40 градусов, трейл возрастет на 3.3 дюйма, но если увеличить разнос верхней траверсы на 1 дюйм, то трейл увеличится в целом только на 2 дюйма, т.е. останется в пределах, необходимых для нормальной управляемости.

РАЗНОС

Наиболее простой и дешевый путь изменить трейл – это использование траверс с различными величинами разноса.

Разнос – это расстояние между осью рулевой колонки и линией, проходящей через оси несущих труб, как показано рисунке 9, на котором изображена верхняя траверса.

Рисунок 10 показывает эффект от изменения разноса, то есть с увеличением разноса ось переднего колеса смещается вперёд ближе к линии, являющейся продолжением оси рулевой колонки.