Всегда в контакте. Устройство передней подвески и рулевого управления мотоцикла. Вилка мотоцикла

передняя вилка мотоцикла

Передняя вилка мотоцикла является одной из главных деталей любого байка и от неё зависит не только комфортная езда по нашим «прекрасным» дорогам, но ещё и наряду с мотоциклетной рамой, мотоциклетная вилка является главным компонентом любого байка, отвечающим за красивый силуэт и дизайн мотоцикла в целом. В этой статье, рассчитанной больше на новичков, я постараюсь описать устройство практически всех конструкций мотоциклетных вилок, начиная от самой распространённой телескопической, и заканчивая самыми экзотическими конструкциями, которые сейчас завоёвывают рынок благодаря модному сейчас направлению в кастомайзинге, в стиле олдскул (старая школа).

Передняя вилка мотоцикла — разные конструкции.

Телескоп — как много в этом слове!

Начнём с самой распространённой конструкции передней вилки — телескопической. Вилки такой конструкции давно уже устанавливают практически на все современные серийные модели мотоциклов. Первой такую конструкцию применила датская компания Nimbus ещё в 1919 году, на своём мотоцикле, показанном на фото слева.

Далее, в довоенные 30-е годы прошлого века фирма БМВ начала ставить телескоп на своих моделях мотоциклов BMW — R-35. Причём самые первые модели телескопических вилок были сухими, то есть не имели гидравлической системы. Немного позже уже была применена гидравлика, которая позволила гасить колебания перьев вилки и поездки стали наиболее комфортными.

Конструкция простейшего телескопа совсем не сложная и главные детали — это подвижные трубы, которые скользят во втулках, расположенных в неподвижных трубах (перьях). Наличие заменяемых по мере износа втулок, делает телескопическую вилку довольно долговечной, та как втулки изнашиваются быстрее самих труб и их можно в любой момент заменить новыми.

Об устройстве, обслуживании и ремонте простейшей отечественной телескопической вилки я уже писал вот в этой статье, а о обслуживании более современной вилки перевёрнутого типа (и замене сальников на такой вилке — см. фото чуть ниже) желающие могут почитать вот здесь. Ну а как и с помощью чего грамотно выровнять погнутые перья телескопической вилки советую почитать вот тут, надеюсь многим пригодится.

Снятые с вилки старые сальник, пыльник, шайба и стопорное кольцо.

Дальнейшим развитием телескопических вилок в 80-е годы прошлого века стала возможность наполнять их сжатым воздухом (например на кросачах Чезет 80-х годов, или на лицензионной вилке ИЖ планета 5). Это позволило подстроить вилку под нужный вес и дорожные условия. Но наиболее совершенные конструкция для регулировок ходов сжатия и отбоя, стали появляться в 90-е годы прошлого века, на спортивных мотоциклах для шосейно-кольцевых гонок.

В те же годы инженеры не стояли на месте и более толстые подвижные трубы стали устанавливать вверху, а не внизу и эти более толстые трубы вилки стали неподвижными — так и появился перевёртыш — современная телескопическая вилка перевёрнутого типа. Установка более толстых и более жёстких труб вверху в траверсах, позволила сделать телескопическую вилку более жёсткой на скручивание, что существенно улучшило управляемость и комфорт байка на высоких скоростях.

Такая конструкция начала появляться не только на спортбайках, но и на современных кросачах и далее перешла на серийные дорожные мотоциклы и стритфайтеры. Позднее перевёртыш стал появляться даже на некоторых серийных чопперах или круизёрах (Yamaha XV 1700 Warrior, Suzuki Desperado, Suzuki VTX, Triumph Rocket III и др.)

Устройство более современных телескопических вилок перевёрнутого типа, которые устанавливают на современные спортбайки и кроссовые мотоциклы чуть более сложное и здесь применяется система, с помощью которой можно регулировать хода отбоя или сжатия.

Это позволяет настроить переднюю вилку мотоцикла под вес водителя и дорожные условия, и позволяет настроить управляемость байка. К тому же на самых современных вилках появилось антиклевковое устройство, позволяющее устранить клевок мотоцикла при резком торможении.

Я не буду здесь подробно разбирать устройство таких вилок, и как работают их системы, иначе статья превратится в необъятное полотно (как нибудь выберу время и напишу отдельную статью). Кстати, подробно о регулировках подвесок — передней и задней, чтобы восстановить нормальную управляемость современного мотоцикла, я написал вот в этой статье.

Казалось бы, что современная телескопическая вилка перевёрнутого типа — это идеал, к которому стремились мото-инженеры и все мотоциклисты мира и вилкам других конструкций суждено кануть в лету, и осталось прозябать им только в мотоциклетных музеях мира.

А вот и нет — зачахли бы более древние вилки в мото-музеях, если бы не кастомайзинг и модное нынче направление — олдскул — старая школа кастомайзинга, которая завоевала своей популярностью весь мир. И поэтому мы плавно переходим к более экзотическим моделям.

Передняя вилка мотоцикла спрингер (springer — мечта чоппериста).

Такие красивые штукенции (как говорил покойный Индеец Лари) появились довольно давно, практически на самых первых мотоциклах. Но всё же первые кастомы и боберы с такими вилками начали делать на основе вилок от легендарного военного «Валуя» (Харлей Девидсон WLA).

 

При доработке и хромировнии такая вилка украсит любой чоппер. А популярные ныне чопперы в стиле олдскул вообще немыслимы без спрингера. Конечно же есть и другие достойные и интересные конструкции вилок, способные украсить кастом в стиле старой школы, но о них немного позже.

 

Но самое главное преимущество спрингера, помимо его красивого внешнего вида, это возможность нормально работать под запредельными углами наклона вилки, при которых телескопическая вилка отказывается нормально работать, а если и работает, то направляющие втулки для перьев телескопа очень быстро изнашиваются.

 

 

 

К тому же спрингер позволяет отказаться от угла в траверсах, который сделать довольно сложно в гаражных условиях и без которого длинный телескоп не будет нормально рулиться. Подробно об этом (и об углах наклона вилки) я уже писал в статье кастомайзинг мотоциклетных рам вот тут.

Кстати — спрингерная вилка для мотоцикла позволяет расширить полёт мысли в творчестве, да и вообще позволяет поставить в кастомайзинге ручную работу на первое место, а это сейчас ценится в первую очередь. И в последнее время появляются очень красивые спрингеры, например сделанные с технологией ковки, или нагрева и кручения металла — смотрите фото слева. В общем для творческих кастомайзеров, любящих делать всё вручную и не как у всех, спрингер самое то.

Основное отличие спрингера от телескопа — это наличие третьей траверсы, в которую упираются пружины или амортизатор. Ну и перья вилки более тонкие и изящные, чем у телескопа.

К тому же конструкция спрингера очень ремонто-пригодна и в ней практически нечему изнашиваться, ну разве что втулки (или игольчатые подшипники) в серьгах, которые можно выточить самостоятельно даже на самом маленьком токарном станочке у себя в гараже (бронзовые втулки — см. рисунок ниже, вполне можно установить вместо игольчатых подшипников).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гердер (Girder).

Гердер в переводе с английского — ферма. Эта передняя вилка мотоцикла параллелограммного типа (ещё одно название этих вилок трапеция — trapeze). Такие вилки устанавливались на большинстве серийных мотоциклов 20 — 30-х годов прошлого века (например на наших отечественных М1 Москва или ИЖ-350).

Один из примеров изготовления такой вилки своими руками можно посмотреть в видеоролике чуть ниже.

 

А в шестидесятые годы прошлого века эти вилки устанавливались на самодельных чопперах не реже вышеописанных спрингеров. Параллелограммные вилки, так же как и спрингеры, оказались бы сейчас вымершим видом, если бы не олдскул мания, захватившая мир кастомайзинга в 21 веке.

 

 

Многие американские (и не только) фирмы, производившие такие вилки с 60-х годов прошлого столетия (например фирма Durfee) наверняка бы обанкротились, но благодаря моде на олдскул, фирмы, производившие трапеции, снова на коне.

 

Параллелограмные вилки бывают как классические трубчатые, так и в виде штампованных из листового металла перьев-ферм (как на ИЖ-350). Кстати, классические трубчатые гердеры тоже бывают оригинальной формы.

 

 

 

Например как у вилок модели «Nanna» с перьями в форме лука, от американского кастомайзера Джесси Рука (см. фото). У него даже есть одноперьевые параллелаграммные вилки под консольное крепление переднего колеса.

Кстати, некоторые считают, что гердеры можно устанавливать якобы только на тихоходные чопперы, из-за небольшой жёсткости таких вилок.

Доказательством того, что это мнение ошибочно, служит спортбайк, показанный на фото чуть ниже, а также скоростной мотоцикл от того же Джесси Рука (см. фото) с оборотистым двигателем фирмы КТМ.

Гердер мотоцикла на фото ниже изготовлен из углепластика, а жёсткости и отточенной управляемости этого мотоцикла с такой гердерной вилкой, позавидует любой серийный спортбайк с банальным перевёртышем. Но главным козырем аппаратов с вилками гердерами конечно же является эксклюзивный внешний вид.

Основа конструкции гердеров — это две фермы (перья вилки), которые подвешены (через четыре рычага) на осях, расположенных по бокам траверс вилки, а траверсы изготовлены как одно целое с подшипниковыми чашками, установленными в рулевой колонке. А пружинный элемент (на современных гердерах может быть и гидравлика) расположен между траверсами.

Кстати, перья параллелограммных вилок некоторых эксклюзивных конструкций (например от того же Джесси Рука) могут быть подвешены на осях только на нижней траверсе, а вверху перья опираются в амортизатор, расположенный не вертикально, а почти горизонтально.

Здесь также как и у спрингера имеются игольчатые подшипники (или бронзовые втулки), которые при необходимости несложно выточить самостоятельно. Но втулки (подшипники) расположены на осях  рычагов не внизу как у спрингера, а вверху.

Ход сжатия таких вилок небольшой, по сравнению с телескопом, но зато такие вилки не так сильно клюют при торможении. Но главный плюс параллелограммных конструкций вилок для мотоцикла (как и у спрингера) — это простота и эксклюзивный внешний вид.

 

Особенно когда вилка изготавливается на фрезерном станке из дюралюминиевой пластины. Пример такой конструкции показан на фото слева. Здесь полёт фантазии неограничен, а наличие фрезерного станка (особенно с ЧПУ) делает воплощение в металле любой творческой задумки вполне реальным (например как в видеоролике под этой статьёй).

 

 

Ресорная передняя вилка для мотоцикла.

 

Ну а эта конструкция появилась ещё на самых первых серийных мотоциклах, например на BMW R32 1923 года выпуска (см. фото).

Мотоцикл BMW R32 1923 года выпуска с рессорной передней вилкой.

И также как и вышеописанные спрингеры и гердеры, рессорная вилка осталась бы жить только лишь в музеях мотостарины, если бы не тот же олдскул.

Именно популярность старой школы кастомайзинга во всём мире опять возродила эти древние, и по своему эксклюзивные конструкции. Особенно большой вклад в популяризацию рессорных вилок внёс известный кастомайзер Хэнк Янг.

Причём из его мастерской выходили уникальные кастом-аппараты не только с передней рессорной вилкой, но и с рессорой в задней подвеске.

Конечно же рессорная вилка имеет очень маленький ход и не имеет системы депфирования (амортизатора) и не подходит для поездок по плохим дорогам, но как известно, для большинства кастомов, функциональность не играет никакой роли — главное эксклюзивный внешний вид не как у всех, и чем непохожее на других кастом, тем он считается круче.

Этим наверное и объясняется возрождение и популярность вилок старых конструкций.

 

 

К тому же поле для творческой деятельности не ограничено и на кастом чемпионатах можно встретить вовсе оригинальные конструкции (например как на фото справа), которые даже трудно отнести к какому то конкретному виду.

Продолжая эту тему, нельзя не упомянуть про вилки талантливейшего канадского кастомайзера Роджера Голдаммера, у которого как правило, что ни кастом, то новая уникальная конструкция передней вилки.

Лишь очень малая часть его работ показана на фото слева. Не будем говорить о каких то оригинальных конструкциях кастомов и их вилок (его работы не раз побеждали на кастом-чемпионатах), достаточно сказать, что Роджер превратил банальный телескоп в произведение искусства, разработав и внедрив в производство уникальные дугообразные траверсы (см. фото под номером 1) благодаря которым мотоцикл приобретает стремительные линии, и даже когда байк стоит (см. фото 2), кажется что он в движении.

Есть у него и несколько эксклюзивных гердеров, которые изготавливались им из разных материалов (начиная от алюминия и заканчивая углепластиком с алюминиевыми вставками — см. фото 3), а также вилки, которые вообще трудно отнести к какому то классу. Но всё же уникальные траверсы для телескопа от Роджера, позволили сделать имя и завоевать прибыльную нишу на мировом рынке.

Вообще тема кастомайзинга довольно необъятная и на эту тему можно говорить (или писать) часами, но пора переходить к другим конструкциям вилок.

Рычажная вилка для мотоцикла.

Такие вилки  появились в 50 годах прошлого столетия на некоторых серийных мотоциклах, например на мотоцикле BMW R50 1955 года выпуска, показанного на фото. Кстати, в 50-70-е годы прошлого века и наш советский мотопром использовал рычажные вилки на мотороллерах тульского производства (мотороллеры Тула, Тулица, Турист).

Вилка рычажная мотоцикла BMW R50 (1955 года выпуска). И вилка наших Уралов и Днепров.

Основное достоинство такой конструкции — это комфорт. Я и сам ездил на мотороллерах и был в восторге от их плавности хода, машинка словно плывёт по волнам (кстати, я после этого приобрёл и реставрирую мотороллер Турист).

 

Но как утверждают многие мотоциклисты, ездившие на байках с рычажной вилкой, такие вилки на слишком большой скорости начинают рыскать (особенно если ещё и втулки подизношены) и управляемость мотоцикла с такой вилкой мягко говоря требует сброса газа.

 

Наверное именно поэтому наш отечественный мотопром устанавливает примерно с 90-х годов рычажные вилки только на мотоциклы с боковым прицепом (на некоторые модели колясочников), то есть на наши тяжёлые колясочники Уралы и мотоциклы Днепр. Пример такой вилки показан на фото в правом углу.

Но модель мотоцикла BMW R50 предназначалась заводом и как одиночка и наши мотороллеры тоже.

Современные вилки для мотоцикла оригинальной конструкции.

Мотоциклетная вилка и вообще передняя подвеска мотоцикла постоянно не давала мото-инженерам покоя и долгие годы совершенствовалась. В итоге на самых последних концептуальных мотоциклах вилка как таковая исчезла, превратившись в переднюю подвеску подобную автомобильной.

Многие концептуальные конструкции передней мотоциклетной подвески представляют собой мощные рычаги, связанные с передним колесом с помощью шаровых опор, а с рулём мотоцикла переднее колесо связано системой рычагов и тяг. И основное обслуживание иремонт у таких подвесок примерно такой же, как и у автомобилей — это замена изношенных шаровых опор и рулевых тяг.

Современных оригинальных конструкций передней подвески довольно много, и описать все нереально в одной статье. Впрочем это и не нужно, так как тема статьи — передняя вилка мотоцикла и я не буду отвлекаться от слова вилка, описывая современные подвески концептуальных байков. Лучше опишу парочку оригинальных конструкций самых современных вилок — именно вилок, а не передних подвесок. Причём тех вилок, которые устанавливают на серийные мотоциклы, а не концептуальные.

Вилка БМВ объединяющая телескопическую и рычажную систему

В разработках самых современных и оригинальных вилок для серийных байков лидирует всё тот же концерн БМВ, который всегда славился гениальными инженерами, как в авто, так и в мото-индустрии. Им удалось разработать для своих современных мотоциклов и внедрить в серийное производство знаменитые вилки Telelever и Paralever.

Пример их работы — вилка, показанная на фото слева, которая объединяет в себе две системы — телескопическую и рычажную.

Начнём с того, что у мотоцикла (модель BMW R1200C) по сути отсутствует мотоциклетная рама, а её функцию выполняет двигатель. Мощный А-образный рычаг своей вершиной (через шаровую опору) опирается на нижнюю траверсу телескопической вилки, а двумя другими концами рычаг через втулки крепится к двигателю.

В середину рычага упирается амортизатор, который своим верхним концом закреплён в передний подрамник. Ну а верхняя траверса так же как на обычных телескопах удерживает неподвижные перья вилки.

Ещё одна оригинальная конструкция вилки от концерна БМВ показана на фото справа.

По сути это вроде как Гердер (параллелограмная вилка) но крепится она не через оси траверс, а через шаровые опоры, закреплённые в вершинах мощных рычагов.

Ну а связь вилки с рулём происходит через шарнирную рулевую тягу. Перья вилки выполнены массивными на вид, но лёгкими (так как легкосплавные) и очень жёсткими, так же как и рычаги, и жёсткость такой вилки ощутимо превышает даже современные вилки перевёрнутого типа.

Вилка современного мотоцикла — стритфайтера

Целью всех инженеров и их современных разработок является исключение клевка при торможении и конечно же повышение жёсткости конструкции, и в итоге достижение отточенной управляемости байка.

 

 

Самые современные мото-вилки становится сложно отнести к какому то виду, и вместе с новыми конструкциями появляются и новые названия. Все новые разработки, конечно же невозможно описать в одной статье, но с основными видами вилок для мотоцикла надеюсь я ознакомил начинающих мотоциклистов, успехов всем на дороге!

suvorov-castom.ru

Виды подвесок мотоциклов. | Путешествия на мотоцикле и не толькоПутешествия на мотоцикле и не только

Здравствуйте.

Наткнулся в англоязычном Интернете на прекрасную статью по подвескам мотоциклов, выкладываю ее перевод, поскольку информация изложена просто, понятно и достаточно полно. Статья почти научно-популярная, крутым теоретикам читать не советую, но тем, кто хочет разобраться в видах подвесок мотоциклов, не вникая глубоко в детали, она будет очень кстати. Фактически, собрана самая полезная для простого пользователя информация.

Да, и для владельцев мотоциклов BMW эта статья будет иметь отдельный интерес, поскольку в ней целый параграф посвящен видам подвесок мотоциклов этой марки.

Предыстория.

Варианты подвесок мотоциклов настолько же разнообразны, как и у автомобилей. Конечно, на мотоцикле всего два колеса, но это и заставляет инженеров уделять подвескам более пристальное внимание. Самым распространенным вариантом задней подвески мотоцикла является маятник с двумя амортизаторами или маятник с одним амортизатором (моноамортизатором). Самым распространенным вариантом передней подвески является телескопическая вилка. Хотя, как ни странно, до сих пор распространены мотоциклы в стиле круизер, вообще не имеющие задней подвески – так называемый “хардтейл” (“сухая рама” или”сухарь”). В этом случае ось заднего колеса проходит через раму. Это своеобразная дань истории, ведь вплоть до 20-х годов прошлого века единственное, что находилось между дорогой и задницей ездока были пружины под седлом и давление в шинах.

В двух словах о геометрии мотоцикла.

Прежде чем вы окунетесь в мрачный мир технических терминов, изложенных в данной статье, нелишним было бы уяснить базовую логику работы подвески любого мотоцикла. Следующая иллюстрация отображает основные термины, с которыми вам придется столкнуться.

Steering Axis – ось управления;Rake Angle – “рейк”, угол наклона вилки;Trail – “трейл”, расстояние на земле между осью колеса и линией, продленной от оси рулевой колонки;Wheelbase – колесная база, расстояние между осями переднего и заднего колес мотоцикла.

На спортбайках небольшой рейк, из за которого трейл также не велик. Маленький трейл дает меньше устойчивости и стабильности, но зато позволяет сделать мотоцикл более легкоуправляемым и маневренным. Напротив, чопперы, круизеры и кастомы имеют большой рейк. Больше рейк – больше трейл, что делает такие мотоциклы стабильными и устойчивыми на прямой, но зато они тяжело рулятся.Обычно на мотоциклах рейк колеблется в промежутке 5 градусов. К примеру, спортбайк Yamaha R1 имеет угол наклона вилки в 24 градуса, тогда как у круизера BMW K1200LT он составляет 26,8 градусов.

Клевки при торможении.

Одним из недостатков телескопических вилок является их тенденция сжиманию при торможении, что приводит к тому, что мотоцикл “клюет носом”. Такие клевки больше всего зависят от геометрии конкретного мотоцикла. При торможении вы замедляете движение мотоцикла вперед. Сила инерции куда-то девается, и этим “где-то” и является передняя вилка.Поскольку телескопическая вилка находится под углом к вертикальной оси мотоцикла и под углом к вектору силы, толкающей мотоцикл вперед, часть этой силы сжимает подвеску.Вспомним школьный курс физики. Усилие, передаваемое под углом, равно основному усилию, умноженному на косинус угла. Помните, что угол рейка рассчитывается от вертикальной оси? Поэтому-то угол, о котором мы говорим, фактически равен разнице между 90° и углом рейка, то есть, является дополнительным углом к рейку. А поскольку синус и косинус являются являются взаимно обратными функциями, косинус рейка будет равняться синусу дополнительного угла. Так что для рейка в 25° градусов мы можем использовать как синус дополнительного угла (65°), так и синус рейка.

Посмотрите на рисунок справа и представьте, что рейк нашего мотоцикла равен 25°. Тогда сила, которая воздействует на переднюю вилку мотоцикла, будет равна силе торможения (breaking force) умножить на синус угла рейка. Для наглядности возьмем до смешного малую силу торможения в 1 ньютон. Тогда наш расчет быдет выглядеть следующим образом: 1*sin(25)=0,4226 или 42,26%. То есть, 42 % от силы торможения распределяется на вилку и давит на пружины и масло.А теперь подставим реальные цифры. Представим, что ваш вес равен 100 кг., а мотоцикл весит 165 кг. Сила торможения = масса*ускорение. Нажав на тормоз, вы легко можете достигнуть замедления в 1G, то есть, в 9 м/с?. В этом случае сила торможения: 265 кг *9  м/с?= 2385 ньютонов. Если 42% от этой силы давят на пружины и масло мотоцикла, вилке приходится справляться с усилием около 1000 ньютонов, что равняется 100 кг. веса. Как будто вы перенесли на вилку мотоцикла весь вес своего тела – вот почему мы чувствуем клевок.

Первый выстрел в войне с клевками произвел концерн Honda, когда в 1969 году инженерами этой компании была разработана система TRAC (“Torque Reactive Anti-Dive Control”), но использовалась она в конструкции единичных мотоциклов вплоть до 80-х годов прошлого века. В те времена гидравлика передней вилки мотоцикла находилась во взаимодействии с гидравликой тормозов и больше всего запомнилась по Kawasaki GPZ900R, антиклевковая система которого была названа AVDS (“Automatic Variable Damping System” – “Автоматически Изменяемая Система Демпфирования”). 

AVDS состояла из дополнительного гидравлического цилиндра, расположенного внизу каждого из перьев вилки и соединенного с суппортами. Идея заключалась в том, чтобы использовать давление тормозной жидкости, возникающее в суппортах, для того, чтобы через плунжер закрыть клапан, перекрывающий проход вилочному маслу, и тем самым увеличить жесткость вилки. Более жесткая подвеска уменьшала клевки.

Звучало неплохо, но многие невзлюбили эту систему за одну особенность поведения мотоцикла на плохих дорогах. При торможении на разбитой дороге поездка на мотоцикле больше напоминала падение с лестницы, поскольку все неровности дороги через жесткую вилку передавались на раму мотоцикла и, конечно же, на ездока. Также это создавало повышенную нагрузку на сальники вилки мотоцикла, что приводило к необходимости их частой замены. С тех пор эти детские болезни были устранены, а наработки тех лет зачастую используются в конструкции вилок современных мотоциклов.

TRAC.

Хондовская система TRAC несколько отличалась от AVDS Кавасаки. По мнению Honda, гидравлические системы имеют два основных недостатка. Во-первых, дополнительная гидравлическая магистраль давала эффект “ватности” тормозов. Во-вторых, такие системы взаимозависимы друг от друга. Поэтому инженеры Honda решили, что их система должна приводиться в действие через поворот самого тормозного суппорта. Это делало систему абсолютно независимой от тормозного контура. Тормозные суппорта не был жестко закреплены на перьях, а находились на подвижных скобах. При нажатии на тормоз сила трения, возникающая между тормозными колодками и тормозными дисками, сдвигала суппорта, суппорт давил на клапан антиклевковой системы, установленный непосредственно в перья мотоцикла. Примерно таким же образом работали системы Yamaha и Suzuki, но Хондовская система выгодно отличалась от конкурентов тем, что сносно работала на разбитых дорогах. Все дело в том, что клапан системы TRAC был плавающим и удерживался на своем месте при помощи пружины. Таким образом, при наезде на кочку, масло успевало заполнить пространство за клапаном, что фактически отключало систему. Умно, да?

Рулевые демпферы.

Как уже было сказано, при небольших значениях рейка вилки, мотоцикл легко и быстро рулится, но страдает отсутствием стабильности на малых скоростях. Это не является большой проблемой на спортбайках, которые требуют точного управления, и при этом передвигаются довольно быстро. Проблемы начинаются, когда вы наезжаете на достаточно большую кочку. Вилка мотоцикла сжимается, колесная база уменьшается, мотоцикл теряет стабильность, переднее колесо пляшет из стороны в сторону. И так до того момента, как вилка не разожмется, и колесная база не вернется к своей первоначальной длине.

Как только это происходит, гироскопический эффект, возникающий на переднем колесе, заставляет мотоцикл “мотать головой”. Гироскопический эффект заставляет переднее колесо мотоцикла болтаться из стороны в сторону. В ряде случаев руль болтается так сильно, что задевает грипсами бензобак мотоцикла. Обычно все это заканчивается хайсайдом, когда мотоцикл выбрасывает ездока вперед, через себя.

В свое время такое поведение мотоцикла послужила причиной для отзыва партии Suzuki TL 1000S по окончании пары недель после того, как они попали на витрины мотосалонов. И эта же причина заставила инженеров заняться разработкой рулевых демпферов для мотоциклов.Рулевой демпфер – отличная вещь для использования на треке и если вы не до конца доверяете своему мотоциклу. Всего существует два основных вида рулевых демпферов: линейный и роторные. Линейные демпферы представляют из себя гидравлический цилиндр и шток с поршнем, онда из сторон крепится к рулю мотоцикла, другая – к раме. Такие демпферы по своему внешнему виду походи на амортизаторы и не включаются в работу при нормальной езде, но, как только начинается расколбас, демпфер принимает на себя большую часть нагрузки.

Также встречаются роторные рулевые демпферы. Они крепятся на рулевую колонку мотоцикла над подшипником и работают за счет увеличения силы сопротивления рулевой колонки резким движениям влево-вправо. Сопротивление достигается гидравликой демпфера. Просто попробуйте ударить кулаком по одной из ручек руля при установленном рулевом демпфере – и поймете принцип его работы.

Подвеска мотоцикла – передняя вилка.

Конструктивно телескопические вилки современных мотоциклов являются эволюцией рычажной вилки – так называемой вилки “Гирдер”. Гирдер был одной из первых попыток улучшить контроль над вилкой мотоцикла, но он имел один серьезный минус: при наезде на кочку колесная база мотоцикла уменьшалась, что приводило к потере стабильности. Этот недостаток преследует различные конструкции передних подвесок мотоциклов и сейчас, поэтому у вас есть шанс поймать расколбас даже на современном мотоцикле. Вскоре появится статья по передним подвескам, а пока переходим к задним.

Задняя подвеска мотоцикла.

Два амортизатора, обычный маятник.

Вариант подвески мотоцикла, который стал классическим. Н-образный маятник, прикрепленный одним концом к раме мотоцикла, амортизаторы с пружинами крепятся напрямую к маятнику. Это все, на что вы могли рассчитывать при покупке практически любого мотоцикла в течение долгих лет его эволюции. Этот вид подвески стал оттесняться другими видами только в 80-х годах, когда стали доступны высокопрочные материалы, позволившие перейти к другой геометрии задней подвески. Но этот немного устаревший дизайн до сих пор встречается на многих современных мотоциклах. Минусом такой подвески является ее гибкость при экстремальной езде. Этот недостаток может быть устранен только увеличением жесткости всей конструкции, следовательно, увеличением неподрессоренной массы, мешающей полноценной работе подвески.

Моноамортизатор, старая конструкция, обычный маятник.

Первая система подвески с моноамортизатором появилась на гоночных мотоциклах в 1977 году. Вообще-то в качестве экспериментов такой вид подвески то возникал, то пропадал аж с 1930-х годов, но в массовое производство пошел только в начале 1980-х.

Авторство самого термина “моноамортизатор” принадлежит Ямахе (Хонда, к примеру, использовала термин “Про Линк”). Основное преимущество заключалось в возможности уменьшить вес мотоцикла путем перестройки геометрии задней подвески мотоцикла и устранения одного из амортизаторов. Сам амортизатор по-прежнему крепился напрямую к маятнику, но располагался по центру, почти горизонтально.

Моноамортизатор, новая конструкция, обычный маятник.

Новая конструкция задней подвески предусматривала крепление моноамортизатора не напрямую к маятнику, а через систему соединений.

В конструкцию добавилась прогрессия, а сам амортизатор стал располагаться более вертикально, что положительно сказалось на его функциях, а “клетка” сложной конструкции была заменена на обычный Н-образный маятник. Для разработки такой конструкции инженерам понадобилось лишь немного больше сварки и более крепкий материал.

Моноамортизатор, маятник с консольным креплением заднего колеса.

Вершина эволюции задних подвесок мотоциклов на сегодняшний день – это моноамортизатор с консольным маятником. Это суперлегкая и супержесткая конструкция, которая используется, к примеру, на Honda VFR800.

Основным преимуществом такой конструкции является возможность быстрой замены заднего колеса мотоцикла. Это преимущество не так заметно, если вы выезжаете на своем мотоцикле покататься только по выходным, но механики гоночных команд Moto-GP оценили экономию времени на эту процедуру. Консольный маятник должен быть изготовлен из высокопрочных материалов и иметь выверенную конструкцию, поскольку вся нагрузка ложится на одно единственное плечо. Если классические маятники должны, в основном выдерживать нагрузки на изгиб, то консольный маятник также должен держать нагрузки на скручивание. Именно поэтому маятники такой конструкции по своей форме достаточно массивные и имеют несколько ребер жесткости.

Один амортизатор или два? Вспенивание масла в амортизаторах.

В старые-добрые времена на всех мотоциклах стояло по два задних амортизатора. В ходе эволюции конструкцию из двух амортизаторов сменил моноамортизатор. Вопрос: почему?

А ответ достаточно прост. В системе из двух амортизаторов они расположены достаточно близко к заднему колесу. Это означает, что поршень внутри амортизатора сдвигается практически на то же расстояние, которое проходит маятник. Крупные кочки заставляют поршень пройти расстояние в 10 сантиметров вверх, а потом вниз, что дает эффект вспенивания масла внутри амортизаторов. Когда масло по своей консистенции начинает напоминать фраппучино, амортизаторы начинают отрабатывать неровности гораздо хуже.

Система с моноамортизатором подразумевает крепление прямо у основания маятника. Маятник ходит вверх-вниз на то же расстояние, но поршень амортизатора проходит гораздо меньшее расстояние, чем в случае с парой амортизаторов. А современные системы прогрессий дополнительно смягчают нагрузку на амортизатор. Таким образом, моноамортизатор легче стправляется с крупными кочками и быстрее отрабатывает мелкие. Забегая вперед, хочется отметить, что, читая параграф о подвесках BMW вы поймете, почему крепеж амортизатора на первом Паралевере в последствии сместили к самому основанию маятника – именно потому, что первоначальная конструкция с креплением у заднего колеса не давала никаких преимуществ перед такой же конструкцией подвески с двумя амортизаторами.

Вклад в BMW  в разработку конструкций подвесок мотоциклов.

BMW – сумрачные тевтонские гении. Непрекращающиеся военные конфликты и гражданские нужды всю историю требовали от этой компании инженерного совершенства и новаторских конструкций. Вклад BMW  в историю развития мотоциклов огромен: это и первый серийный мотоцикл с гидравлической вилкой (1937), и внедрение продольных рычагов маятника (50-е и 60-е), а также комфортабельных длинноходных вилок (1970). Именно поэтому мы посвящаем разработкам BMW целый раздел данной статьи, чтобы освятить разработки, за которые мы должны быть им благодарны.Может быть не все, но многие владельцы мотоциклов BMW знают, что подвески их мотоциклов имеют достаточно странную и редкую конструкцию. BMW, похоже, никогда не были удовлетворены своим статус-кво. Зачем останавливаться на достигнутом, если можно сделать еще лучше? Если какой-то тип подвески широко используется японцами и расходится в тысячах экземплярах по всему миру, это не всегда означает, что она идеальна. И уж точно ни одна конструкция не бывает идеальной, если глядишь на мир глазами немцев.BMW широко известна тем, что достигает тех же результатов, что и остальные производители мотоциклов, но совсем другими методами. Хотя, я, немного покатавшись в свое время на мотоцикле BMW  с подвеской-телелевер, долго задавался вопросом, почему такие подвески не ставят на все мотоциклы. Наверное, в глазах спорт-байкеров подвеска марки BMW не означает ничего, кроме лишнего веса. Но важно понимать, что эти подвески кардинально отличаются от подвесок мотоциклов других марок. Они совсем другие. Поэтому начнем по порядку.

Задний монолевер (monolever).

В 1987 году BMW представила тяжелый внедорожник BMW R80GS с подвеской монолевер. Никто даже не заподозрил, насколько революционной стала эта разработка.

Большинство мотоциклов BMW имеют привод на заднее колесо карданным валом, поэтому конструкция маятника с одной стороны получалась достаточно массивной и тяжелой. BMW превратили недостаток в преимущество, создав подвеску с одним амортизатором, похожую на ямаховский моноамортизатор, но расположенный не по центру, а по оси единственного рычага заднего маятника. Карданный вал располагался внутри рычага маятника, что позволило добиться двух преимуществ: заднее колесо крепилось консольно, что обеспечивало относительную легкость в его обслуживании, а расположение амортизатора позволило справиться с нагрузками на скручивание.

Задний паралевер (paralever), первое поколение.

В 1987 году конструкция монолевера была усовершенствована, выпущены первые мотоциклы модели BMW R100GS, а также спортивные K1 с подвеской паралевер.

В целом конструкция паралевера копировала монолевер с добавлением контрольного рычага снизу, прикрепленному на подвижной оси. Геометрия подвески теперь представляла из себя подвижный параллелограмм. Это добавило подвеске поперечной жесткости, ведь теперь она имела почти автомобильную конструкцию – два поперечных рычага. Амортизатор все еще крепился близко к заднему колесу, что не только не решало проблем с вспениванием масла, но и давало дополнительную нагрузку на подрамник.

Задний паралевер, второе поколение.

в 1993 году на мотоциклах BMW R1100GS появился паралевер второго поколения.

Основная идея не изменилась, но амортизатор переехал с оси рычага маятника на ось заднего колеса. Теперь он крепился к основанию маятника, больше напоминая ставшие уже классическими системы с моноамортизатором мотоциклов других марок. Также добавились регулировки амортизатора на жесткость и преднатяга пружины. Изменились и материалы: вместо стали начали использовать алюминий, что намного облегчило конструкцию при сохранении жесткости.

Задний паралевер, третье поколение.

Прошло целых 10 лет, а в конструкцию старого паралевера не было внесено ни одного изменения. Но в 2004 году на мотоциклах BMW R1200GS появился паралевер третьего поколения.

При общей схожести конструкции, внесено несколько изменений, по сравнению с предшественником. Контрольный рычаг переместился снизу вверх, а редуктор имеет отверстие для снижение веса. Неподрессоренная масса также значительно снизилась – маятник стал значительно легче. Это не означает, что теперь с ним наперевес получится лезть в любую драку, но с точки зрения инженерии маятник заметно похудел.

Передний телелевер (telelever).

В 1993 году, наряду с вторым поколением паралевера, на мотоциклах BMW R1100GS появилась и другая инновационная система. Это система передней подвески телелевер.

Одной из проблем классических телескопических вилок всегда являлась передача вибраций и ударов от неровностей дороги в ручки руля мотоцикла, а через них – в руки ездока. Некоторые считают это плюсом, поскольку это позволяет им “чувствовать дорогу”. Другие считают это неизбежным злом и говорят о неизбежном устаревании конструкции телескопической вилки. Поскольку BMW всегда находилась во втором лагере, ими была изобретена подвеска телелевер, разделяющая усилия подвески, связанные с амортизацией неровностей, и усилия, прилагаемые ездоком, чтобы повернуть руль мотоцикла. Телелевер является комбинацией классической телескопической вилки и маятника с моноамортизатором. Телескоп выполняет функции по удерживанию массы мотоцикла и ездока в заданной рамой геометрией, а также обеспечивает управляемость. Рычаг с моноамортизатором же переносит все удары и неровности дороги с ручек руля на раму мотоцикла. Телелевер позволяет инженерам не задумываться об изобретении антиклевковых систем, поскольку не только распределяет удары в раму, но и сглаживает клевки при торможении. Еще одним плюсом является разгрузка подшипника рулевой колонки мотоцикла. Это действительно уникальная разработка.

Передний дуолевер (duolever).

Не имея особенности почивать на лаврах, инженеры BMW уже к 2004 году посчитали телелевер вчерашним днем и представили совершенно новую систему, использованную на турере BMW K1200S. я не уверен, но похоже, что инженеры BMW впали в некое подобие подвесочной нирваны, когда создали мотоцикл, передняя и задняя подвеска которого представляют из себя маятник с моноамортизатором. 

Сам  же дуолевер является продолжением идеи Нормана Хоссака, который изобрел параллелограммную подвеску к мотоциклу Honda XL500 в 1979 году. Затем он модифицировал подобным же образом свой BMW K100RS, после чего попал в поле зрения кого-то из BMW. И на заводе закипела работа. С одной стороны, дуолевер, так же, как и задний паралевер, имеет параллелограммный профиль. С другой стороны, так же, как и в конструкции переднего телелевера, амортизатор не участвует в рулении.

С паралевером сзади и дуолевером спереди езда на K1200S становится совсем не похожа на езду на любом другом мотоцикле. BMW сделала еще один прорыв, в очередной раз разделив публику на обожателей и ненавистников мотоциклов этой марки.

Все.

Поделиться "Виды подвесок мотоциклов."

mototraveller.ru

Всегда в контакте. Устройство передней подвески и рулевого управления мотоцикла.

Текст: Артем ‘S1LvER’ Терехов

Не подумайте, это не рассказ о популярной социальной сети. Оставим такие статьи гламурненьким журналам, и займемся вещами поинтереснее. А именно - поговорим о передней подвеске, а также о связанном с ней элементе конструкции байка – рулевом управлении.

 

Главные задачи подвески – поглощение неровностей дорожного полотна при постоянном поддержании контакта колес с дорогой. Для этих целей нужно взять что-то, что может сжиматься и растягиваться – пружина идеально подойдет нашим запросам. Однако, использование только пружин, без дополнительных устройств, привело бы к очень некомфортной езде. Чтобы управлять колебаниями, потребуется некий способ их демпфирования, лучшей средой для этого может послужить масло.

В общем, комбинация «масло-пружины» является наиболее популярной при конструировании передней подвески. Вопрос в том, как все это расположить в сочетании с рулевым управлением. Мотопроизводители пробовали различные конструкции: телескопическая вилка, рычажные вилки толкающего и тянущего типов, рычажная подвеска автомобильного типа и параллелограмная вилка (например – трехколесный Piaggio MP3).

Схема рулевого управления на всех мотоциклах очень похожа – байки «унаследовали» этот механизм от велосипедов. Рассказывать о нем особенно нечего – это труба, связанная с передним колесом, которая поворачивается относительно рамы. Различия в конструкции связаны с различиями в схеме подвесок – но в любом случае, принцип остается одним и тем же.

Неподрессоренные массы – самые важные массы в мире

Что же это такое, и почему производители каждый раз исполняют ритуальные танцы, когда «удалось снизить неподрессоренные массы на целых 50 грамм»? Дело в том, что масса всех узлов мотоцикла глобально подразделяется на две категории. Первая – масса узлов, опирающихся на подвеску («подрессоренные массы»). Сюда относится все, на что распространяется эффект работы подвески – мотор, рама, пластик, лампочки поворотников, кнопка «гудка» - в общем, все то, что поддерживается подвеской. Масса остальных узлов, тех, которые не опираются на подвеску, называется «неподрессоренной».

Чтобы легче было разобраться с понятием неподрессоренных масс, представьте мотоцикл, снятый с подставки и располагающийся вертикально. Когда райдер садится на мотоцикл, пружины сжимаются под грузом его веса. Все узлы мотоцикла, перемещающиеся при посадке водителя и сжатии пружин, представляют собой подрессоренные массы, они перемещаются вместе с подвеской. Все остальные узлы, которые при этом не перемещаются, представляют собой неподрессоренные массы – это колеса, шины, тормоза и т.д.

 

Все, что вы видите на этом кадре, относится к неподрессоренным массам мотоцикла

 

Тогда у вас наверняка всплыл вопрос – а куда в таком случае нужно относить саму подвеску? Для простоты принято считать, что часть рычага подвески (это мы сейчас о задней подвеске), располагающаяся за точкой крепления амортизатора, относится к неподрессоренным массам, а часть, которая находится перед точкой крепления, относится к подрессоренным массам. Нижняя половина амортизатора – к неподрессоренным, верхняя – к подрессоренным. В случае с передней подвеской – подвижная часть относится к неподрессоренным массам, неподвижная – к подрессоренным.

Почему всему этому уделяется так много внимания? Придется немного залезть в физику. При наезде мотоцикла на неровность неподрессоренные массы приобретают импульс, поскольку они начинают перемещаться. Величина этого импульса пропорциональная неподрессоренной массе. Импульс, создаваемый неподрессоренными узлами, увеличивает нагрузку на подвеску, для противодействия ему нужны более жесткие пружины. При этом на подрессоренные узлы байка пружинами передается большее усилие, влияющее на их работу. Подобная ситуация встречается при попадании неподрессоренных узлов в выбоину.

Еще один важный аспект в вопросах масс – момент инерции, возникающий, когда райдер хочет повернуть мотоцикл. Чем больше неподрессоренные массы – тем больше мотоцикл «думает и сопротивляется», прежде чем соизволит наклониться в поворот.Поэтому для идеальной со всех сторон работы подвески необходимо, чтобы неподрессоренных масс не было вовсе, однако это нереально. Суть заключается в максимальном облегчении неподрессоренных элементов по отношению к подрессоренным – такое соотношение является даже более важным, чем сама величина неподрессоренных масс.

По такому соотношению очень хорошим байком выглядит… Honda GoldWing. У него очень большая масса подрессоренных узлов, гораздо большая, чем на многих мотоциклах. При этом неподрессоренные массы примерно те же, что и у других мотоциклов. Однако на спортивных байках массу стремятся свести к минимуму, поэтому в ход идут все приемы, которые можно использовать при серийном производстве: установка облегченных тормозных суппортов, колесные диски из кованого алюминия, которые легче литых. Если конкурентоспособная цена не является приоритетом, пускаются «во все тяжкие»: легкие моноблочные суппорты, колеса из магниевого сплава или углеволокна. В мире неподрессоренных масс несколько десятков грамм экономии – уже победа, а если счет идет на сотни грамм – инженеры радуются как маленькие дети.

Неподрессоренные массы, может, и не самые маленькие в мире, но их отношение к подрессоренным у байка хорошее. Honda Gold Wing

Телескопическая вилка – выбор миллионов

Такая вилка является наиболее часто применяемой схемой передней подвески, что нетрудно заметить, глядя на современные серийные мотоциклы. Она состоит из двух «перьев» вилки, зажатых в поперечных траверсах, которые являются частью рулевого управления. Ось колеса проходит через нижнюю часть обоих перьев вилки, а колесо располагается между ними.У стандартной вилки верхние (неподвижные) трубы зажаты в траверсах. На неподвижной трубе плотно устанавливается нижняя (подвижная) труба вилки, которую отливают из легких сплавов во имя снижения НМ. Внутри каждой стойки располагается пружина, за счет которой подвижная труба перемещается по неподвижной.

 

Неподвижная часть вилки зажата в двух траверсах. Kawasaki Ninja ZX-6R 2008

В качестве передней подвески «телескоп» неплохо справляется со своими обязанностями. Он обеспечивает достаточный ход подвески и относительно небольшую НМ. Главный недостаток заключается в невысокой жесткости – вилка обладает достаточной степенью гибкости, которая полезна только в небольшом количестве. Для повышения жесткости часто используют дополнительную траверсу.Очень важным условием качественной работы любой вилки является трение между ее трубами. Сейчас на большинстве вилок между двумя трубами для уменьшения статического трения (начальное сопротивление между деталями до начала их движения) устанавливаются сменные втулки из низкофрикционного материала, содержащего тефлон. Кроме того, производители используют (и не забывают преподавать это как крутую «фишку» мотоцикла) различные антифрикционные покрытия подвижных частей вилки.

Сейчас традиционные вилки все больше и больше вытесняются «перевертышами». В принципе, это стандартная вилка, перевернутая вверх ногами так, что большая по диаметру труба, которая до этого была подвижной, становится неподвижной и зажимается в траверсах, а внутренняя труба, которая до этого была неподвижной, располагается внизу. Перевернутые вилки жестче традиционных, есть также и некоторый выигрыш в снижении неподрессоренных масс. Подвижные трубы, покрытые нитридом титана, сегодня вполне типичны для спортивных и кроссовых мотоциклов.

Вилки мопедов и скутеров проще тех, что устанавливаются на мотоциклы – здесь главным фактором является стоимость. Из-за более низких скоростей достаточно простой подвески. Скутеры часто оснащаются упрощенной телескопической вилкой, у которой две верхних трубы в сборе с нижней траверсой и трубой рулевой колонки представляют собой единую конструкцию.

 

Вилка скутера Gilera Runner

 

Пара слов о пружинах

В идеальном варианте желательно наличие прогрессивной характеристики или повышающейся жесткости, то есть при небольших ударах вилка должна легко перемещаться, а при дальнейшем сжатии вилки сопротивление перемещению должно постоянно увеличиваться, чтобы большие удары не вызывали пробоя вилки.В самых простых пружинах витки навиты равномерно (расстояние между ними одинаково), что придает пружине постоянную жесткость.  Это наиболее простые и недорогие в изготовлении пружины.

 

 

Пружина с постоянным шагом навивки

 

Иногда производители объединяют две пружины различных пружины постоянного шага, расположив их одну над другой. Первая пружина сжимается легко и служит для поглощения небольших неровностей и ударов, обеспечивая достаточную плавность во время езды. По мере усиления ударов близлежащие ветки первой пружины встречаются друг с другом и образуют собой твердый стержень. После этого в действие вступает вторая, более жесткая пружина, которая справляется с продолжительным поглощением больших неровностей. Такая схема немного поднимает стоимость подвески, хотя в изготовлении она все так же проста.

В качестве альтернативы можно использовать одну пружину, навитую таким образом, чтобы шаг ее витков постепенно возрастал от одного конца к другому – это обеспечивает прогрессивную характеристику подвеске. Плата за улучшенный комфорт и нормальную работу на различных по качеству дорогах – высокая стоимость и трудоемкость производства.

 

Пружины с переменным шагом, обеспечивающим прогрессивную характеристику

 

Демпфирование

Когда байк наезжает на «особенность» дороги, энергия удара поглощается за счет пружин. Естественно, пружина тут же стремится передать эту энергию подрессоренным массам (ПМ) машины. Амортизацией, или демпфированием, называют управление скоростью реагирования пружины. Отсутствие амортизации означало бы веселое раскачивание мотоцикла при последовательном проезде нескольких неровностей подряд.

В основе стандартного масляного демпфирующего устройства лежит клапан или отверстие определенного диаметра в нижней части трубы вилки, заполненной маслом. При перемещении подвижной трубы вверх масло вынуждено вытекать через клапан или сверление в трубу. Когда же труба движется вниз, масло оказывает сопротивление перемещению подвески. Таким образом предотвращаются поползновения пружин «раскачать этот мир» в масштабе отдельно взятого байка.

Для комфорта райдера лучше всего, если колесо может свободно перемещаться, реагируя на неровности полотна. Однако инженерам приходится думать не только о комфорте – необходим демпфирующий эффект для улучшения управляемости. Кроме того, степень демпфирования должна зависеть от скорости сжатия и растяжения вилки – поэтому клапан в вилке далеко не один, используются различные отверстия. При достижении некоторого предельного давления масла из-за высокой скорости сжатия или растяжения (большие колдобины наших дорог к вашим услугам) используются дополнительные клапана. Амортизация достигается за счет применения поршневого амортизатора или картриджного демпфера – оба закрепляются болтами к основанию подвижной трубы вилки и располагаются в полости для масла.

 

Теперь давайте поговорим подробнее о каждой схеме.

Чаще всего используется вилка с поршневым амортизатором. Поршень представляет собой трубу с отверстиями, расположенную в масле. В верхней части сечение поршня больше, на нем располагается уплотнительное кольцо, которое опирается на внутреннюю стенку трубы вилки. При перемещении подвижной трубы вилки вверх или вниз поршень амортизатора вынуждает масло перетекать через различные отверстия. В основании трубы вилки располагается обратный клапан, который позволяет маслу перетекать при сжатии вилки, а при растяжении закрывается и исключает перетекание. За счет этого достигаются необходимые характеристики демпфирования, обеспечивающие комфорт при сжатии вилки и управление при растяжении.

Принцип действия вилки картриджного типа также основывается на перетекании масла через дросселирующие клапана, но картриджный демпфер отличается наличием на конце штока поршня множества отверстий. Шток выходит из картриджа и прикрепляется к верхней части вилки таким образом, чтобы при сжатии или растяжении вилки поршень мог перемещаться внутри картриджа. Клапана, демпфирующие сжатие, находятся в основании картриджа. Клапана, демпфирующие отбой (обратный ход при растяжении), располагаются на поршне. При сжатии вилки клапана отбоя закрываются, и поршень вытесняет масло через клапана сжатия. При растяжении вилки клапана отбоя открываются и впускают масло.

Разрез вилки Suzuki GSX-R750 2004, тюнинг-комплект от Axxion

 

Клапана состоят из низкоскоростных и высокоскоростных масляных каналов (когда говорят о подвеске, имеется в виду скорость сжатия-растяжения, а не скорость движения мотоцикла). Низкоскоростные каналы могут иметь фиксированное сечение – следовательно, обеспечивать демпфирование с постоянным сопротивлением, или выполняться регулируемыми. Такие каналы предназначены обеспечивать поглощение небольших неровностей дороги. Средне- и высокоскоростные масляные каналы начинают действовать при возрастании давления из-за повышения скорости перемещения. Они предназначены для поглощения больших неровностей полотна. Управление перемещением со средней и высокой скоростью осуществляется при помощи пакета пластин различного диаметра и толщины, уложенных друг на друга и перекрывающих отверстия, через которые проходит масло. При средней скорости перемещения, вызванного небольшими неровностями дороги, тонкая пластина большого диаметра легко прогибается под давлением жидкости и обеспечивает ее перетекание, но величина прогиба ограничивается пластинами большей толщины и меньшего диаметра. Перемещение с высокой скоростью (например, когда байк наезжает на поребрик трека или колесо проваливается в выбоину) создаст дополнительное давление, в результате чего прогнуться пластины меньшего диаметра и большей толщины, и увеличится объем масла, проходящего через отверстия.

Тонкая настройка «телескопа» картриджного типа заключается в подборе количества и диаметра отверстий в поршне и количества и размера пластин. На гоночных байках регулировать такую вилку гораздо проще, поскольку условия и нагрузки известны заранее и имеют не слишком широкий диапазон. К слову, Алексей с дружественного нам сайта moto.swissblog.ru недавно написал превосходную статью о настройках подвесок. Рекомендуем ее к ознакомлению тем, кто интересуется не только теоретической стороной, но также ищет практических советов по этому вопросу.

Что лучше?

Картриджная вилка обеспечивает лучшее качество демпфирования по сравнению с поршневым амортизатором – в основном потому, что процессы сжатия и отбоя разделены за счет использования разных клапанов. Другое преимущество «картриджа» - на его работу не влияют пузырьки воздуха, которые попадают в масло при сжатии и растяжении вилки. Просто потому, что они не попадают в механизм, как это случается в поршневых амортизаторах. Главный недостаток «картриджа» заключается в повышенном износе – внутренняя поверхность алюминиевой внешней трубы анодируется для предотвращения износа при перемещении по ней втулок внутренней трубы. Но у анодированной поверхности не гладкая структура, поэтому она изнашивает втулку, сдирая с нее частицы тефлона, которые затем попадают в масло.В картриджных вилках скорость перетекания масла очень высокая, поэтому эффективность работы вилки сильно зависит от изменения свойств амортизационной жидкости. По мере ее загрязнения увеличивается скорость износа и повышается вероятность попадания в пакеты пластин различных частиц. Тут каждый производитель выкручивается как может: например, Yamaha на своем R1 устанавливает втулки в наружной трубе так, чтобы по ним перемещались внутренние трубы, покрытые хромом, а не наружные трубы из анодированного алюминия.

 

Большой поршень в деле

Последняя разработка в сфере телескопических вилок – технология «Большого поршня» (BPF, Big Piston Fork) от японцев из Showa. Объем масла в такой вилке больше, давление, соответственно, меньше, что означает меньшую скорость перемещения масла. Наилучшим образом это влияет на низкоскоростное демпфирование, иными словами – при сильном торможении байк менее склонен к «клевку носом». Кроме того, упрощение конструкции облегчает вилку и уменьшает НМ.

Разрез BPF-вилки Kawasaki ZX-6R 2009

«Большой поршень» дебютировал на Kawasaki ZX-6R 2009 и сразу получил множество восторженных отзывов в прессе – чуть ли не каждый журналист спешил сообщить о лучшем контроле переднего колеса и более четкой и плавной работе подвески. С 2010 года BPF оснащается и старший братик 600-кубовой «Ниндзи» - ZX10R.

 

Сравнение картриджной вилки и BPF-вилки. Оранжевым отмечены детали, от которых удалось избавиться применением технологии Большого поршня

****

Мы с вами разобрались в устройстве телескопической вилки – самой распространенной схемы передней подвески в мотоциклетном мире. На следующий раз оставим всякую экзотику: антиклевковые системы, рычажные (в частности, механизм Bimota Tesi 3D), пневматические и параллелограмные вилки. Кроме того, разберемся с тем, что означают некоторые геометрические параметры байка и как они влияют на управляемость. До скорого!

motocafe.ru

Виды подвесок мотоцикла

Варианты подвесок мотоциклов настолько же разнообразны, как и у автомобилей. Конечно, на мотоцикле всего два колеса, но это и заставляет инженеров уделять подвескам более пристальное внимание. Самым распространенным вариантом задней подвески мотоцикла является маятник с двумя амортизаторами или маятник с одним амортизатором (моноамортизатором). Самым распространенным вариантом передней подвески является телескопическая вилка. Хотя, как ни странно, до сих пор распространены мотоциклы в стиле круизер, вообще не имеющие задней подвески – так называемый “хардтейл” (“сухая рама” или”сухарь”). В этом случае ось заднего колеса проходит через раму. Это своеобразная дань истории, ведь вплоть до 20-х годов прошлого века единственное, что находилось между дорогой и задницей ездока были пружины под седлом и давление в шинах.

В двух словах о геометрии мотоцикла.

Прежде чем вы окунетесь в мрачный мир технических терминов, изложенных в данной статье, нелишним было бы уяснить базовую логику работы подвески любого мотоцикла. Следующая иллюстрация отображает основные термины, с которыми вам придется столкнуться.

Steering Axis – ось управления;

Rake Angle – “рейк”, угол наклона вилки;

Trail – “трейл”, расстояние на земле между осью колеса и линией, продленной от оси рулевой колонки;

Wheelbase – колесная база, расстояние между осями переднего и заднего колес мотоцикла.

На спортбайках небольшой рейк, из за которого трейл также не велик. Маленький трейл дает меньше устойчивости и стабильности, но зато позволяет сделать мотоцикл более легкоуправляемым и маневренным. Напротив, чопперы, круизеры и кастомы имеют большой рейк. Больше рейк – больше трейл, что делает такие мотоциклы стабильными и устойчивыми на прямой, но зато они тяжело рулятся.Обычно на мотоциклах рейк колеблется в промежутке 5 градусов. К примеру, спортбайк Yamaha R1 имеет угол наклона вилки в 24 градуса, тогда как у круизера BMW K1200LT он составляет 26,8 градусов.

Клевки при торможении мотоцикла.

Одним из недостатков телескопических вилок является их тенденция сжиманию при торможении, что приводит к тому, что мотоцикл “клюет носом”. Такие клевки больше всего зависят от геометрии конкретного мотоцикла. При торможении вы замедляете движение мотоцикла вперед. Сила инерции куда-то девается, и этим “где-то” и является передняя вилка.

Поскольку телескопическая вилка находится под углом к вертикальной оси мотоцикла и под углом к вектору силы, толкающей мотоцикл вперед, часть этой силы сжимает подвеску.

Вспомним школьный курс физики. Усилие, передаваемое под углом, равно основному усилию, умноженному на косинус угла. Помните, что угол рейка рассчитывается от вертикальной оси? Поэтому-то угол, о котором мы говорим, фактически равен разнице между 90° и углом рейка, то есть, является дополнительным углом к рейку. А поскольку синус и косинус являются являются взаимно обратными функциями, косинус рейка будет равняться синусу дополнительного угла. Так что для рейка в 25° градусов мы можем использовать как синус дополнительного угла (65°), так и синус рейка.

Посмотрите на рисунок справа и представьте, что рейк нашего мотоцикла равен 25°. Тогда сила, которая воздействует на переднюю вилку мотоцикла, будет равна силе торможения (breaking force) умножить на синус угла рейка. Для наглядности возьмем до смешного малую силу торможения в 1 ньютон. Тогда наш расчет быдет выглядеть следующим образом: 1*sin(25)=0,4226 или 42,26%. То есть, 42 % от силы торможения распределяется на вилку и давит на пружины и масло.А теперь подставим реальные цифры. Представим, что ваш вес равен 100 кг., а мотоцикл весит 165 кг. Сила торможения = масса*ускорение. Нажав на тормоз, вы легко можете достигнуть замедления в 1G, то есть, в 9 м/с?. В этом случае сила торможения: 265 кг *9 м/с?= 2385 ньютонов. Если 42% от этой силы давят на пружины и масло мотоцикла, вилке приходится справляться с усилием около 1000 ньютонов, что равняется 100 кг. веса. Как будто вы перенесли на вилку мотоцикла весь вес своего тела – вот почему мы чувствуем клевок.

Первый выстрел в войне с клевками произвел концерн Honda, когда в 1969 году инженерами этой компании была разработана система TRAC (“Torque Reactive Anti-Dive Control”), но использовалась она в конструкции единичных мотоциклов вплоть до 80-х годов прошлого века. В те времена гидравлика передней вилки мотоцикла находилась во взаимодействии с гидравликой тормозов и больше всего запомнилась по Kawasaki GPZ900R, антиклевковая система которого была названа AVDS (“Automatic Variable Damping System” – “Автоматически Изменяемая Система Демпфирования”).

AVDS состояла из дополнительного гидравлического цилиндра, расположенного внизу каждого из перьев вилки и соединенного с суппортами. Идея заключалась в том, чтобы использовать давление тормозной жидкости, возникающее в суппортах, для того, чтобы через плунжер закрыть клапан, перекрывающий проход вилочному маслу, и тем самым увеличить жесткость вилки. Более жесткая подвеска уменьшала клевки.

Звучало неплохо, но многие невзлюбили эту систему за одну особенность поведения мотоцикла на плохих дорогах. При торможении на разбитой дороге поездка на мотоцикле больше напоминала падение с лестницы, поскольку все неровности дороги через жесткую вилку передавались на раму мотоцикла и, конечно же, на ездока. Также это создавало повышенную нагрузку на сальники вилки мотоцикла, что приводило к необходимости их частой замены. С тех пор эти детские болезни были устранены, а наработки тех лет зачастую используются в конструкции вилок современных мотоциклов.

TRAC.

Хондовская система TRAC несколько отличалась от AVDS Кавасаки. По мнению Honda, гидравлические системы имеют два основных недостатка. Во-первых, дополнительная гидравлическая магистраль давала эффект “ватности” тормозов. Во-вторых, такие системы взаимозависимы друг от друга. Поэтому инженеры Honda решили, что их система должна приводиться в действие через поворот самого тормозного суппорта. Это делало систему абсолютно независимой от тормозного контура. Тормозные суппорта не был жестко закреплены на перьях, а находились на подвижных скобах. При нажатии на тормоз сила трения, возникающая между тормозными колодками и тормозными дисками, сдвигала суппорта, суппорт давил на клапан антиклевковой системы, установленный непосредственно в перья мотоцикла. Примерно таким же образом работали системы Yamaha и Suzuki, но Хондовская система выгодно отличалась от конкурентов тем, что сносно работала на разбитых дорогах. Все дело в том, что клапан системы TRAC был плавающим и удерживался на своем месте при помощи пружины. Таким образом, при наезде на кочку, масло успевало заполнить пространство за клапаном, что фактически отключало систему. Умно, да?

Рулевые демпферы мотоцикла.

Как уже было сказано, при небольших значениях рейка вилки, мотоцикл легко и быстро рулится, но страдает отсутствием стабильности на малых скоростях. Это не является большой проблемой на спортбайках, которые требуют точного управления, и при этом передвигаются довольно быстро. Проблемы начинаются, когда вы наезжаете на достаточно большую кочку. Вилка мотоцикла сжимается, колесная база уменьшается, мотоцикл теряет стабильность, переднее колесо пляшет из стороны в сторону. И так до того момента, как вилка не разожмется, и колесная база не вернется к своей первоначальной длине.

1. 2. рис. — Телескопический(штоковый, линейный) демпфер; 3. Роторный рулевой демпфер.

Как только это происходит, гироскопический эффект, возникающий на переднем колесе, заставляет мотоцикл “мотать головой”. Гироскопический эффект заставляет переднее колесо мотоцикла болтаться из стороны в сторону. В ряде случаев руль болтается так сильно, что задевает грипсами бензобак мотоцикла. Обычно все это заканчивается хайсайдом, когда мотоцикл выбрасывает ездока вперед, через себя.

В свое время такое поведение мотоцикла послужила причиной для отзыва партии Suzuki TL 1000S по окончании пары недель после того, как они попали на витрины мотосалонов. И эта же причина заставила инженеров заняться разработкой рулевых демпферов для мотоциклов.

Рулевой демпфер – отличная вещь для использования на треке и если вы не до конца доверяете своему мотоциклу. Всего существует два основных вида рулевых демпферов: линейный и роторные. Линейные демпферы представляют из себя гидравлический цилиндр и шток с поршнем, онда из сторон крепится к рулю мотоцикла, другая – к раме. Такие демпферы по своему внешнему виду походи на амортизаторы и не включаются в работу при нормальной езде, но, как только начинается расколбас, демпфер принимает на себя большую часть нагрузки.

Подвеска мотоцикла – передняя вилка.

Конструктивно телескопические вилки современных мотоциклов являются эволюцией рычажной вилки – так называемой вилки “Гирдер”. Гирдер был одной из первых попыток улучшить контроль над вилкой мотоцикла, но он имел один серьезный минус: при наезде на кочку колесная база мотоцикла уменьшалась, что приводило к потере стабильности. Этот недостаток преследует различные конструкции передних подвесок мотоциклов и сейчас, поэтому у вас есть шанс поймать расколбас даже на современном мотоцикле. Вскоре появится статья по передним подвескам, а пока переходим к задним.

Задняя подвеска мотоцикла.

Два амортизатора, обычный маятник.

Вариант подвески мотоцикла, который стал классическим. Н-образный маятник, прикрепленный одним концом к раме мотоцикла, амортизаторы с пружинами крепятся напрямую к маятнику. Это все, на что вы могли рассчитывать при покупке практически любого мотоцикла в течение долгих лет его эволюции. Этот вид подвески стал оттесняться другими видами только в 80-х годах, когда стали доступны высокопрочные материалы, позволившие перейти к другой геометрии задней подвески. Но этот немного устаревший дизайн до сих пор встречается на многих современных мотоциклах. Минусом такой подвески является ее гибкость при экстремальной езде. Этот недостаток может быть устранен только увеличением жесткости всей конструкции, следовательно, увеличением неподрессоренной массы, мешающей полноценной работе подвески.

Моноамортизатор, старая конструкция, обычный маятник.

Первая система подвески с моноамортизатором появилась на гоночных мотоциклах в 1977 году. Вообще-то в качестве экспериментов такой вид подвески то возникал, то пропадал аж с 1930-х годов, но в массовое производство пошел только в начале 1980-х.

Авторство самого термина “моноамортизатор” принадлежит Ямахе (Хонда, к примеру, использовала термин “Про Линк”). Основное преимущество заключалось в возможности уменьшить вес мотоцикла путем перестройки геометрии задней подвески мотоцикла и устранения одного из амортизаторов. Сам амортизатор по-прежнему крепился напрямую к маятнику, но располагался по центру, почти горизонтально.

Моноамортизатор, новая конструкция, обычный маятник.

Новая конструкция задней подвески предусматривала крепление моноамортизатора не напрямую к маятнику, а через систему соединений.

В конструкцию добавилась прогрессия, а сам амортизатор стал располагаться более вертикально, что положительно сказалось на его функциях, а “клетка” сложной конструкции была заменена на обычный Н-образный маятник. Для разработки такой конструкции инженерам понадобилось лишь немного больше сварки и более крепкий материал.

Моноамортизатор, маятник с консольным креплением заднего колеса.

Вершина эволюции задних подвесок мотоциклов на сегодняшний день – это моноамортизатор с консольным маятником. Это суперлегкая и супержесткая конструкция, которая используется, к примеру, на Honda VFR800.

Основным преимуществом такой конструкции является возможность быстрой замены заднего колеса мотоцикла. Это преимущество не так заметно, если вы выезжаете на своем мотоцикле покататься только по выходным, но механики гоночных команд Moto-GP оценили экономию времени на эту процедуру. Консольный маятник должен быть изготовлен из высокопрочных материалов и иметь выверенную конструкцию, поскольку вся нагрузка ложится на одно единственное плечо. Если классические маятники должны, в основном выдерживать нагрузки на изгиб, то консольный маятник также должен держать нагрузки на скручивание. Именно поэтому маятники такой конструкции по своей форме достаточно массивные и имеют несколько ребер жесткости

Один амортизатор или два на мотоциклах? Вспенивание масла в амортизаторах.

В старые-добрые времена на всех мотоциклах стояло по два задних амортизатора. В ходе эволюции конструкцию из двух амортизаторов сменил моноамортизатор. Вопрос: почему?

А ответ достаточно прост. В системе из двух амортизаторов они расположены достаточно близко к заднему колесу. Это означает, что поршень внутри амортизатора сдвигается практически на то же расстояние, которое проходит маятник. Крупные кочки заставляют поршень пройти расстояние в 10 сантиметров вверх, а потом вниз, что дает эффект вспенивания масла внутри амортизаторов. Когда масло по своей консистенции начинает напоминать фраппучино, амортизаторы начинают отрабатывать неровности гораздо хуже.

Система с моноамортизатором подразумевает крепление прямо у основания маятника. Маятник ходит вверх-вниз на то же расстояние, но поршень амортизатора проходит гораздо меньшее расстояние, чем в случае с парой амортизаторов. А современные системы прогрессий дополнительно смягчают нагрузку на амортизатор. Таким образом, моноамортизатор легче стправляется с крупными кочками и быстрее отрабатывает мелкие. Забегая вперед, хочется отметить, что, читая параграф о подвесках BMW вы поймете, почему крепеж амортизатора на первом Паралевере в последствии сместили к самому основанию маятника – именно потому, что первоначальная конструкция с креплением у заднего колеса не давала никаких преимуществ перед такой же конструкцией подвески с двумя амортизаторами.

Вклад в BMW в разработку конструкций подвесок мотоциклов.

BMW – сумрачные тевтонские гении. Непрекращающиеся военные конфликты и гражданские нужды всю историю требовали от этой компании инженерного совершенства и новаторских конструкций. Вклад BMW в историю развития мотоциклов огромен: это и первый серийный мотоцикл с гидравлической вилкой (1937), и внедрение продольных рычагов маятника (50-е и 60-е), а также комфортабельных длинноходных вилок (1970). Именно поэтому мы посвящаем разработкам BMW целый раздел данной статьи, чтобы освятить разработки, за которые мы должны быть им благодарны.Может быть не все, но многие владельцы мотоциклов BMW знают, что подвески их мотоциклов имеют достаточно странную и редкую конструкцию. BMW, похоже, никогда не были удовлетворены своим статус-кво. Зачем останавливаться на достигнутом, если можно сделать еще лучше? Если какой-то тип подвески широко используется японцами и расходится в тысячах экземплярах по всему миру, это не всегда означает, что она идеальна. И уж точно ни одна конструкция не бывает идеальной, если глядишь на мир глазами немцев.BMW широко известна тем, что достигает тех же результатов, что и остальные производители мотоциклов, но совсем другими методами. Хотя, я, немного покатавшись в свое время на мотоцикле BMW с подвеской-телелевер, долго задавался вопросом, почему такие подвески не ставят на все мотоциклы. Наверное, в глазах спорт-байкеров подвеска марки BMW не означает ничего, кроме лишнего веса. Но важно понимать, что эти подвески кардинально отличаются от подвесок мотоциклов других марок. Они совсем другие. Поэтому начнем по порядку.

Задний монолевер (monolever).

В 1987 году BMW представила тяжелый внедорожник BMW R80GS с подвеской монолевер. Никто даже не заподозрил, насколько революционной стала эта разработка.

Большинство мотоциклов BMW имеют привод на заднее колесо карданным валом, поэтому конструкция маятника с одной стороны получалась достаточно массивной и тяжелой. BMW превратили недостаток в преимущество, создав подвеску с одним амортизатором, похожую на ямаховский моноамортизатор, но расположенный не по центру, а по оси единственного рычага заднего маятника. Карданный вал располагался внутри рычага маятника, что позволило добиться двух преимуществ: заднее колесо крепилось консольно, что обеспечивало относительную легкость в его обслуживании, а расположение амортизатора позволило справиться с нагрузками на скручивание.

Задний паралевер (paralever), первое поколение.

В 1987 году конструкция монолевера была усовершенствована, выпущены первые мотоциклы модели BMW R100GS, а также спортивные K1 с подвеской паралевер.

В целом конструкция паралевера копировала монолевер с добавлением контрольного рычага снизу, прикрепленному на подвижной оси. Геометрия подвески теперь представляла из себя подвижный параллелограмм. Это добавило подвеске поперечной жесткости, ведь теперь она имела почти автомобильную конструкцию – два поперечных рычага. Амортизатор все еще крепился близко к заднему колесу, что не только не решало проблем с вспениванием масла, но и давало дополнительную нагрузку на подрамник.

Задний паралевер, второе поколение.

в 1993 году на мотоциклах BMW R1100GS появился паралевер второго поколения.

Основная идея не изменилась, но амортизатор переехал с оси рычага маятника на ось заднего колеса. Теперь он крепился к основанию маятника, больше напоминая ставшие уже классическими системы с моноамортизатором мотоциклов других марок. Также добавились регулировки амортизатора на жесткость и преднатяга пружины. Изменились и материалы: вместо стали начали использовать алюминий, что намного облегчило конструкцию при сохранении жесткости.

Задний паралевер, третье поколение.

Прошло целых 10 лет, а в конструкцию старого паралевера не было внесено ни одного изменения. Но в 2004 году на мотоциклах BMW R1200GS появился паралевер третьего поколения.

При общей схожести конструкции, внесено несколько изменений, по сравнению с предшественником. Контрольный рычаг переместился снизу вверх, а редуктор имеет отверстие для снижение веса. Неподрессоренная масса также значительно снизилась – маятник стал значительно легче. Это не означает, что теперь с ним наперевес получится лезть в любую драку, но с точки зрения инженерии маятник заметно похудел.

Передний телелевер (telelever).

В 1993 году, наряду с вторым поколением паралевера, на мотоциклах BMW R1100GS появилась и другая инновационная система. Это система передней подвески телелевер.

Одной из проблем классических телескопических вилок всегда являлась передача вибраций и ударов от неровностей дороги в ручки руля мотоцикла, а через них – в руки ездока. Некоторые считают это плюсом, поскольку это позволяет им “чувствовать дорогу”. Другие считают это неизбежным злом и говорят о неизбежном устаревании конструкции телескопической вилки. Поскольку BMW всегда находилась во втором лагере, ими была изобретена подвеска телелевер, разделяющая усилия подвески, связанные с амортизацией неровностей, и усилия, прилагаемые ездоком, чтобы повернуть руль мотоцикла. Телелевер является комбинацией классической телескопической вилки и маятника с моноамортизатором. Телескоп выполняет функции по удерживанию массы мотоцикла и ездока в заданной рамой геометрией, а также обеспечивает управляемость. Рычаг с моноамортизатором же переносит все удары и неровности дороги с ручек руля на раму мотоцикла. Телелевер позволяет инженерам не задумываться об изобретении антиклевковых систем, поскольку не только распределяет удары в раму, но и сглаживает клевки при торможении. Еще одним плюсом является разгрузка подшипника рулевой колонки мотоцикла. Это действительно уникальная разработка.

Передний дуолевер (duolever).

Не имея особенности почивать на лаврах, инженеры BMW уже к 2004 году посчитали телелевер вчерашним днем и представили совершенно новую систему, использованную на турере BMW K1200S. я не уверен, но похоже, что инженеры BMW впали в некое подобие подвесочной нирваны, когда создали мотоцикл, передняя и задняя подвеска которого представляют из себя маятник с моноамортизатором.

Сам же дуолевер является продолжением идеи Нормана Хоссака, который изобрел параллелограммную подвеску к мотоциклу Honda XL500 в 1979 году. Затем он модифицировал подобным же образом свой BMW K100RS, после чего попал в поле зрения кого-то из BMW. И на заводе закипела работа. С одной стороны, дуолевер, так же, как и задний паралевер, имеет параллелограммный профиль. С другой стороны, так же, как и в конструкции переднего телелевера, амортизатор не участвует в рулении.

С паралевером сзади и дуолевером спереди езда на K1200S становится совсем не похожа на езду на любом другом мотоцикле. BMW сделала еще один прорыв, в очередной раз разделив публику на обожателей и ненавистников мотоциклов этой марки.

источник mototraveller.ru

mmoto.tk

Всегда в контакте. Устройство передней подвески и рулевого управления мотоцикла, часть 2

Текст: Артем ‘S1LvER’ Терехов

Продолжаем наш разговор о передней подвеске. Сегодня мы поговорим о нетрадиционных схемах организации подвески и геометрических параметрах мотоцикла, которые оказывают значительное влияние на управляемость.

 

Нетрадиционная медицина

У любого инженерного решения есть плюсы и минусы. Несмотря на практически повсеместное использование телескопических вилок, у них есть определенные недостатки:

1. Отсутствует разделение сил, действующих на подвеску (торможение, работа подвески, управление). Все силы передаются по всем узлам передней подвески байка, поэтому их необходимо изготавливать более жесткими, а значит, более тяжелыми по сравнению с конструкцией, где эти силы действовали бы по отдельности.
2. Геометрия управления (угол наклона и вылет) изменяются при сжатии вилки. При торможении изменяется колесная база.
3. Большое расстояние между осью колеса и рулевой колонкой приводит к изгибу вилки под нагрузкой.  То же самое – необходимо делать ее более жесткой и тяжелой.
4. Путь распределения нагрузки длинный и не прямой. Это означает, что рама должна быть тяжелее, чем если бы этот путь пролегал по прямой между двумя осями колес.

Напрашивается вывод, что при применении альтернативных конструкций, инженеры стараются решить две основные проблемы – разделить силы, возникающие при торможении, управлении и работе подвески, а также спрямить путь распределения нагрузки, что позволило бы применить меньшую и более легкую раму (или намного более жесткую – при том же весе). При достижении этих целей также происходит снижение неподрессоренных масс и инерции.

Теперь давайте поподробнее рассмотрим альтернативные конструкции, применяющиеся (или применявшиеся) на серийных мотоциклах. На самых ранних мотоциклах использовались параллелограммные вилки. Они так называются из-за параллельного расположения и перемещения двух рычагов. Две жестких стойки, обычно дополнительно усиливаемых треугольными распорками, присоединены к рулевой головке посредством двух качающихся параллельных рычагов. Между ними располагается пружина (с отдельным амортизатором), которая одним концом прикрепляется к поперечине стойки, а другим – к рулевой колонке.

Инженеры Harley-Davidson объединили вилку параллелограммного типа с рычажной вилкой толкающей конструкции, в результате была получена вилка, называемая «спрингер» (springer). Серийно такая конструкция устанавливается на HD FLSTSB Softail Cross Bones, не серийно – на множество кастомов, из эстетических соображений.

Вилка-спрингер. H-D FLSTSB Softail Cross Bones 2009

Главные недостатки параллелограммной вилки – большие неподрессоренные массы и инерционные силы. С другой стороны – жесткость конструкции на хорошем уровне, да и клевок при торможении не такой значительный, как у «телескопа».

Компания BMW использует на многих байках схему, взятую из автомобильного мира, адаптировав ее для мотоциклов. Система Telelever представляет собой подвеску автомобильного типа с поперечным рычагом. Выглядит она несколько странно из-за пары стоек, похожих на перья традиционного «телескопа». Сверху они зажимаются в траверсе, а снизу к ним крепится переднее колесо. При наезде на неровности они сжимаются и растягиваются – как можно было ожидать. Эти стойки вращаются на двух шаровых шарнирах, один из которых располагается между рамой и траверсой, а второй – между распоркой стоек вилки и поперечным рычагом подвески. Стойки не имеют никакого отношения к подвеске мотоцикла – они служат исключительно для управления. Стойки вилки заполняются маслом, а между трубами устанавливаются нейлоновые втулки для снижения трения. Для повышения жесткости между трубами вилки присутствует большое перекрытие. Поперечный рычаг подвески закрепляется на шарнирах, расположенных с обеих сторон двигателя, а спереди он крепится к кронштейну, выполняющему функцию нижней траверсы. Нижний конец пружинно-гидравлического амортизатора крепится к верхней стороне поперечного рычага, а верхний конец амортизатора закрепляется снизу «рамы» за рулевой колонкой (почему «рама», в случае с мотоциклами BMW, взята в кавычки, поговорим в соответствующей статье нашего цикла). Амортизатор работает так же как и используемый в задней подвеске, то есть он сочетает в себе упругие и демпфирующие свойства.

Telelever вседорожника R1200GS от BMW

Telelever обеспечивает разделение усилий, возникающих при торможении, управлении и работе подвески, а также позволяет добиться достаточной жесткости управления. Инерция также снижена, за счет отсутствия внутренностей у стоек вилки, а также незначительно уменьшаются неподрессоренные массы. Одно из главных преимуществ, которые райдер замечает сразу – практически полное отсутствие клевка при торможении, за счет чего обеспечивается почти постоянная геометрия управления.

Одноногий рычаг

Поговорим о наиболее интересной схеме подвески – рычажной толкающего типа (push-rod type), а точнее – о ее однорычажном варианте. Такая подвеска очень далеко продвинулась по пути разделения сил и снижения инерционности за счет использования управления центром ступицы (HCS, hub-center steering). Конструкция во многом аналогична однорычажной задней подвеске. Существуют различные конструктивные решения данной схемы, одно из наиболее популярных называется Di Fazio – по имени Джека Дифацио (Jack Difazio), который в 70-х годах ввел в британском мотоциклетном тюнинге моду на подобную подвеску. Источником вдохновения послужил… мотоцикл Ner-a-Car, спроектированный в далеком 1918 году, и выпущенный общей серией около 16,5 тысяч экземпляров.

Папа всех байков с рычажной вилкой - Ner-A-Car. Выпускался с 1921 по 1927 в Англии и США

С современными байками тоже негусто – из недавних можно вспомнить Bimota Tesi и Yamaha GTS1000, который снят с производства еще в 1996 году (есть еще байки от Vyrus, но там серия исчисляется десятками, в лучше случае – сотнями экземпляров). Давайте на примере Yamaha рассмотрим, как все это работает.

 

Однорычажная передняя подвеска с консольным креплением колеса, Yamaha GTS1000

Рычаг подвески крепится к «омегообразной» раме (получившей такое название из-за характерной формы), а в его передней части закрепляется колесо. Между рычагом подвески и рамой устанавливается амортизатор. Верхняя тяга, связанная с рычагом подвески посредством шарнирного рычага, тоже крепится к раме и замыкает собой «параллелограмм», который обеспечивает превосходную жесткость управления. Шарнирному рычагу управляющее усилие от руля передается через телескопическую трубу, которая перемещается одновременно с движением подвески. Шарнирный рычаг поворачивается на шарнирах, установленных на рычаге подвески и верхней тяге, и удерживает ось колеса. При изменении положения руля поворачивается шарнирный рычаг, а вместе с ним и колесо, но при этом соблюдается параллельность рычага подвески и верхней тяги (они не смещаются поперечно оси мотоцикла). Это означает, что угол поворота рулевой колонки ограничен рычагом подвески, который не должен быть слишком большим в целях снижения ширины и веса, а также улучшения распределения массы (подрессоренной-неподрессоренной).

 

Организация HCS-подвески, Bimota Tesi

Di Fazio обеспечивает превосходное распределение нагрузки, выполняя это даже лучше Telelever-а от BMW (последний, правда, не ограничивает угол поворота колеса). Кроме того, можно легко изменять геометрию, используя рычаги различного размера, а в случае необходимости, по аналогии с задней подвеской, может быть установлена система рычагов, обеспечивающая прогрессивную характеристику.

Трудно сказать, является ли HCS объективно хуже или лучше телескопической вилки. На протяжении всей истории мотостроения, схема использовалась лишь на нескольких байках, без значительного успеха. Массовый покупатель не признает революций, лишь эволюция позволяет планомерно улучшать будущие мотоциклы – именно это сказывается на низких продажах «революционеров». А раз никто не покупает такие мотоциклы, появляется еще одна проблема – дороговизна в производстве HCS-подвески, из-за того, что серия выпускаемых мотоциклов очень мала.

Монстр современного мотостроения с однорычажной передней подвеской - Vyrus 985 C3 4V

За десятки лет использования телескопической вилки, райдеры всего мира привыкли к определенным ощущениям от езды, проблемы «телескопа» не воспринимаются как проблемы – скорее, их принимают как должное, как часть неповторимого характера мотоцикла, со всеми его недостатками и ограничениями. Прогресс также не стоит на месте – зачем всей индустрии с нуля начинать работу над terra incognita среди схем передних подвесок, когда можно планомерно, наслаивая новейшие технологии одна на другую, преодолевать недостатки телескопических вилок: перья большего диаметра уменьшают нежелательную гибкость, специальные покрытия снижают потери при трении подвижных частей, а новые принципы организации внутреннего устройства, вроде того же «большого поршня», улучшают антиклевковые свойства подвесок.

Однорычажная HCS-подвеска, Bimota Tesi 3D 2007

Однако не будем о грустной судьбе, которая постигает революционеров, лучше давайте разберемся с рулевым управлением и геометрическими параметрами байка.

У руля все тихо и спокойно

Если театр всегда начинается с вешалки, то рулевое управление, независимо от типа подвески – с руля (читать раздельно, отставить шуточки), который поворачивается относительно рамы и связан с передним колесом таким образом, чтобы поворот руля приводил к перемещению колеса.

В традиционной подвеске руль прикрепляют к верхней траверсе или непосредственно к неподвижным трубам вилки. Верхняя траверса надевается на неподвижные трубы вилки и верхнюю часть стержня рулевой колонки. Стержень проходит через трубчатую головку рамы, которая называется рулевой колонкой. При повороте руля траверсы поворачиваются в головке рамы, а с ними, в свою очередь, поворачиваются перья вилки и рулевое колесо.

Стержень вращается в рулевой колонке на подшипниках, которые должны выдерживать высокие осевые (направленные по оси рулевой колонки) и радиальные нагрузки (действующие под прямым углом). На большинстве современных машин используются конические роликовые или шариковые подшипники с обоймой, которая обеспечивает жесткую установку стержня рулевой колонки. Они рассчитаны на работу с небольшой предварительной нагрузкой, исключающей любой нежелательный люфт. Важное условие, вне зависимости от типа применяемых подшипников – любой люфт должен устраняться регулировкой. Это связано с тем, что даже небольшой люфт в подшипниках вызывает на противоположном конце вилки значительное перемещение – полная неадекватность в управлении мотоциклом гарантирована.

Уроки геометрии

Теперь поговорим о нескольких моментах из геометрии байка.Ось вращения стержня рулевой колонки расположена под углом, называемом «наклоном» (rake), благодаря которому перья вилки уходят вперед от стержня, а не вертикально вниз. Угол наклона отчасти определяет другой важный параметр – вылет (trail). Вылет также определяется величиной смещения (offset) вилки и смещения оси. Его важность заключается в том, что он отвечает за самоцентрирование, то есть возврат рулевого управления. При смещении переднего колеса от оси симметрии пятно контакта шины тоже смещается от оси симметрии. Трение между шиной и поверхностью дороги стремится вернуть колесо в положение, соответствующее прямолинейному движению.

Если сидеть на мотоцикле и поворачивать руль из стороны в сторону, можно заметить, что рулевая колонка при этом поднимается и опускается. Поэтому гораздо проще повернуть руль от центра, чем вернуть его в центральное положение. (особенно это заметно на мотоциклах с большим углом наклона рулевой колонки - прим.ред.) Этот эффект вызван углом наклона рулевой колонки - чем он больше, тем труднее вернуть руль в "нулевое положение". Поэтому мотоциклам с большим углом наклона вилки труднее даются повороты, чем их более "сбитым" собратьям. Для увеличения или уменьшения вылета при неизменном угле наклона рулевой колонки можно воспользоваться смещением. Аналогично можно уменьшить колесную базу: уменьшив угол наклона рулевой колонки и сохранив тот же самый вылет. Уменьшения колесной базы можно добиться уменьшением смещения вилки или увеличением смещения оси колеса назад.

Геометрия традиционной передней подвески

На гоночных байках применяются регулируемые траверсы, где можно настраивать геометрию рулевого управления в зависимости от конкретного трека. На серийных спортбайках такая «фича» тоже встречается, в основном, среди итальянцев – например, Ducati 749S располагает регулировкой вылета и угла наклона вилки.

Влияние наклона рулевой колонки, вылета и смещения взаимосвязаны, число их комбинаций бесконечно, а каждая из комбинаций является компромиссом. Оптимальную для всех случаев геометрию получить невозможно, поскольку во время работы телескопической вилки геометрические параметры постоянно меняются.В конечном счете, приблизительные геометрические значения определяются исходя из назначения конкретной модели, а затем точно подгоняются для соответствия массе, ее распределению, а также ожидаемым для достижения наилучшего возможного компромисса характеристикам управления, учитывая геометрию задней подвески.

Словарик мото-геометрии

Угол наклона – угол, измеряемый между вертикалью и осью проходящей через центры подшипников рулевой колонки, обычно от 23 до 30 градусов.Вылет – расстояние между точкой контакта передней шины с дорогой (где вертикальная линия, проведенная через ось колеса, касается земли) и воображаемой точкой пересечения с дорогой оси рулевой колонки, обычно от 60 до 100 мм.Смещение вилки – наикратчайшее расстояние между линией, проведенной через центр вилки, и осевой линией рулевой колонки.Смещение оси колеса – длина перпендикуляра, опущенного из оси переднего колеса на ось рулевой колонки. Может отличаться от смещения вилки, если ось закреплена впереди или сзади осевой линии перьев вилки (как например, на круизере Honda Rune).

Смещение перьев вилки – угол между осями перьев вилки и осью рулевой колонки, возникающий при различной величине смещения вилки в верхней и нижней траверсах.

Пару слов о колесной базе – это расстояние между осями переднего и заднего колес. Она имеет огромное влияние на управляемость – длинная колесная база обеспечивает отличную стабильность мотоцикла при движении по прямой линии, но усложняет прохождение поворотов. Коротко «сбитая» колесная база дает мотоциклу ловкость в нарезании кривых, но за это приходится расплачиваться стабильностью на прямой. Кроме того, при наезде на неровность на высокой скорости короткобазный байк приходится выравнивать дольше.

По сути, при сжатии перьев вилки происходит приближение переднего колеса к заднему, в результате чего угол наклона вилки уменьшается (ось рулевой колонки стремится занять вертикальное положение), следовательно, изменяется вылет. Очень большое количество изменений происходит с геометрией мотоцикла в движении, что накладывает свой неповторимый отпечаток на двухколесные покатушки – автомобильная геометрия гораздо более фиксированная и стабильная.

***

Однако тема подвески на этом не исчерпывается, поскольку мы говорим не о моноцикле – ведь есть еще заднее колесо! За устройство его подвески мы и примемся в следующий раз. До скорого!

motocafe.ru

Передняя вилка мотоцикла картриджного типа

Допустим, вы едете на большой скорости по дороге с неровностями, видите поворот и давите на тормоз, передняя часть сильно опускается и мотоцикл ведет себя как неуклюжая свинья. Позже вы наталкиваетесь на почти квадратного лежачего полицейского (да, в Гондурасе бывают и такие) и чувствуете что запястья чуть не сломались. Подождите. Сначала мотоцикл был слишком «мягким», а потом «жестким», от чего это зависит?

Дело в базовой конструкции вилки вашего мотоцикла. По внутренней конструкции есть два типа вилок – с демпфирующей трубкой (damping rod) и картриджного типа. Если у вас вилка старого образца, то это очень непростая «битва» (есть хорошие решения этой проблемы, но мы не будем сейчас в это вдаваться).

Вилка с демпфирующей трубкой устроена довольно просто: все что происходит – это масло проталкивается через неподвижные отверстия. Этот тип демпфирования называется «скорость в квадрате». Чем быстрее колесо двигается вертикально, тем больше масла проталкивается через отверстия.

Это важный момент. Скорость мотоцикла далеко не так критична, как форма препятствия. Если вы наезжаете на 5 сантиметровое квадратное препятствие колесо будте очень быстро двигатся вертикально, даже при небольшой скорости мотоцикла. С другой стороны, если у 5 сантиметрового препятствия есть заезд длиной в 30 сантиметров то скорость вертикального движения колеса будет намного ниже. Теперь, конечно же, скорость мотоцикла имеет значение: если вы удвоите скорость – вы удвоите и вертикальную скорость колеса.

Если вертикальная скорость удвоена – то удваивается и скорость потока масла через демпфирующие отверстия. Что интересно насчет потока жидкости через закрепленные отверстия – демпфирующее сопротивление не удваивается, а вместо этого увеличивается с квадратом скорости; иными словами, оно увеличится в 4 раза.

Такую ситуацию иногда называют «гидравлический замок». В какой-то момент сила демпфирования возрастает настолько быстро, что весь мотоцикл поднимается, вместо «поглощения» препятствия подвеской.

Проблема в том, что вилки типа с демпфирующей трубкой с «неподвижными отверстиями» слишком прогрессивны. У вилок с неподвижными отверстиями очень маленький уровень демпфирования на «низких скоростях», и большой на высоких (вертикальная скорость колеса). При малом уровне низкоскоростного демпфирования вилка сильно проседает, а с большим на высоких скоростях вы получите резкий удар: худшее из обоих зол.

Другая ограниченность выявляется при регулировке. Обычно, регулировка вилки с демпфирующей трубкой заключается в увеличении или уменьшении количества отверстий, или заливке более или менее вязкого масла (есть и другие решения). Это уменьшает или увеличивает демпфирование на всем диапазоне скоростей, для мотоцикла это означает лучшее поглощение отдельных неровностей, но худшее поведение при сильном торможении (либо наоборот). То есть настройка таких вилок это всегда серьезный компромисс.

Решение этих проблем – вилка картриджного типа. Механически, большинство вилок картриджного типа используют конструкцию типа изгибающейся прокладки вместо статических отверстий. Есть демпфирующий поршень с серией прокладок (они выглядят как тонкие шайбы). Прокладки расположены одна за другой на наружной поверхности поршня. Когда масло проходит через поршень, оно заставляет прокладки отклоняться от наружной поверхности поршня. Это создает демпфирование на низких скоростях. На высоких вертикальных скоростях колеса, прокладки отклоняются больше и не создают такого сильного демпфирования как конструкции с статическими отверстиями. Пиковое отклонение на неровностях с квадратными краями уменьшается. С вилкой картриджного типа, демпфирование не настолько прогрессивное как у вилок с демпфирующей трубкой.

Дополнительное преимущество вилки картриджного типа – кривая демпфирования может быть настроена намного более гибко. Например, если вам требуется меньше высоко скоростного демпфирования на сжатии, но с амортизацией на низких скоростях все в порядке – высокоскоростная может быть изменена без влияния на низкоскоростную, потому что за каждый вид амортизации отвечают разные прокладки (если все настроено должным образом).

Так что, если на вашем мотоцикле уже установлена вилка картриджного типа — это отлично!. легче приспособить и настроить под ваши требования и способности вождения.

Означает ли это что любая вилка картриджного типа лучше любой вилки с демпфирующей трубкой? Нет, это зависит от настройки, включая характеристики пружины и уровень масла. Чтобы быть хорошим настройщиком подвески, требуется хорошие инженерные знания, опыт тестирования и творческий подход..

Источник: www.motorev.org.ua

mmoto.tk

Переборка перевернутой вилки мотоцикла Yamaha WR426F.

Здравствуйте.

Как только я докупил все необходимое для переборки перевернутой вилки от мотоцикла Yamaha WR426F для конверсии BMW F650GS в BMW F650GS Dakar, пришло время заменить сальники, пыльники, направляющие, а заодно поставить прогрессивные пружины.

Сразу говорю, что процесс переборки перевернутой вилки любого мотоцикла не сложен и, в основном, не требует особых навыков. Специнструмент изготавливается с помощью подручных средств, переборку реально провести у себя в гараже. Есть только два условия: одно обязательное, другое – почти обязательное. Обязательное – требуется аккуратность, чтобы не попортить хромовое покрытие перьев. Если его поцарапать, то появившаяся царапина почти наверняка будет рвать новые сальники, что приведет к необходимости их частой замены. Почти обязательное – крайне желателен помощник.

Понадобятся:

1. Новые сальники, пыльники и направляющие вилки на 46 мм.2. При установке прогрессивных пружин – прогрессивные пружины. В моем случае это пружины от BMW F800GS на 5,5 кг/см.3. Вилочное масло. Скорее всего, для такой вилки подойдет вязкость от 5 до 7,5W. Я буду делать жестче: смешаю 7,5W и 10W, на выходе получу около 8,2W. Объем масла в каждом пере, в соответствии с мануалом – 568 куб.см. 🙂4. Спецтулз будет изготовлен на ходу из пластиковой водопроводной трубы диаметром 50 мм. (для запрессовки сальников) и куска ржавой трубы-двадцатки (для того,чтобы вынуть картридж амортизатора).

Замена сальников, пыльников, направляющих, установка прогрессивных пружин вилки-перевертыш мотоцикла Yamaha WR426F.

 1. Откручиваем верхнюю пробку пера.

2. Сливаем старое вилочное масло.

3. Сжимаем пружину, видим контргайку. Фиксируем ее рожковым ключом на 17 и отворачиваем саму пробку.

Вынимаем пружину.

4. Поддеваем отверткой старый пыльник, стараясь не поцарапать хром пера вилки.

Затем отверткой же вынимаем стопорное кольцо сальника.

Энергичными движениями стакана вилки выбиваем сальник и снимаем стакан.

5. Внутри вилки видим картридж.

С нижней стороны – шлицы под шестигранник.

Делаем спецсъемник 🙂 Наш тулз должен заходить внутрь вилки и не давать прокручиваться картриджу, пока мы будем крутить шестигранник.Немного сварки…

…немного Болгарки…

…и вот он, картридж! 🙂

Разбирать мы его не стали, т.к. по направляющим было видно, что вилка не изношена, но для этого достаточно развальцевать и открутить всего одну гайку.

6. Тщательно все промываем, ставим на место картридж, новые сальники и пыльники надеваем на стакан вилки через скотч, чтобы не попортить о края пазов под направляющие. Легче зайдут, если их смазать маслом и насаживать накручивающими движениями.

7. Запрессовываем сальники. Для этого нам пригодится пластиковая водопроводная труба,которая режется ножом вдоль и надевается на стакан вилки. Затем сальник забивается трубой на свое место.

8. Заливаем масло, ставим пружины, собираем вилку.

Все.

Оглавление.

Поделиться "Переборка перевернутой вилки мотоцикла Yamaha WR426F."

Об авторе mototraveller

Мотоциклами болею с детства, веду этот блог о мотоциклах и мотогонках. Оказываем услуги по ремонту и обслуживанию мотоциклов.

mototraveller.ru

---

• 
  Мотоциклы зимой
• 
  Мотоцикл irbis
• 
  Инжекторный мотоцикл
• 
  М72 мотоцикл
• 
  Мотоциклы кастом
• 
  Первые мотоциклы
• 
  Характеристики мотоциклов
• 
  Мотоцикл городской
• 
  Полицейский мотоцикл
• 
  Мотоциклы 2017
• 
  Трюки мотоциклы