Любое транспортное средство не может обойтись без подвески, которая отвечает за комфортабельность и управляемость. К сожалению, дороги не всегда бывают идеальными, поэтому водителям и пассажирам приходится мириться с тряской, ударами и резкими толчками, которые сбивают транспорт с выбранной траектории. Это касается и мотоциклов, причём для них вопрос борьбы с ударами, возникающими при проезде неровностей, очень важен, поскольку они намного менее устойчивы и сложны в управлении. Подвеска мотоцикла претерпела множество изменений на пути к тому виду, который она приняла в настоящее время. При этом между инженерами до сих пор нет согласия в вопросе, какой именно тип ходовой части лучше — поэтому мы рассмотрим краткую историю подвески мотоцикла, а также основные виды современных конструкций.
Движение мотоцикла и роль подвески мотоцикла
В процессе движения мотоцикл воспринимает разнообразные нагрузки, в том числе самые неприятные, передающиеся от дороги через колеса. Чтобы уменьшить влияние этих нафузок, обеспечить плавность хода и устойчивость мотоцикла, колеса соединяют с рамой через упругие и направляющие элементы – подвеску.
В качестве упругих элементов обычно используют спиральные пружины, рессоры и торсионные валы.
Но одних только упругих элементов мало. Поскольку в таком варианте после наезда на любое препятствие мотоцикл бы долго еще продолжал раскачиваться – ведь колебания сами собой затухают медленно. Поэтому в дополнение к упругим элемента вводятся гасители колебаний, амортизаторы.
В отличие от автомобилей, где упругие элементы и амортизаторы – вполне самостоятельные конструктивные узлы, на мотоциклах они обычно объединены в один узел, который обобщенно называют амортизатором.
На заре мотоциклизма в качестве гасителей колебаний широко использовались фрикционные диски, прижатые друг к другу. В конструкциях, дошедших до наших дней, этот принцип живет лишь в рулевых демпферах некоторых мотоциклов. Фрикционные устройства повсеместно вытеснены более совершенными гидравлическими, газовыми или газогидравлическими. В них действует принцип пропускания жидкости или газа через очень малые отверстия и зазоры.
При этом газ или жидкость оказывают тем большее сопротивление, чем меньше отверстие или зазор.
Наконец, помимо упругих элементов и гасителей колебаний, в каждую подвеску входит еще и направляющее устройство. Его задача – обеспечить перемещение колеса строго в заданной плоскости. Роль таких устройств играют телескопические трубы и рычаги передних вилок, маятники и рычаги задних подвесок.
Все сказанное относится к подвеске в целом. На мотоцикле же каждое колесо имеет собственное подрессоривание. Подвеску конструктивно разделяют на переднюю и заднюю.
Передняя подвеска мотоцикла
Передняя подвеска. Век рычажных передних вилок, в которых использовались рессоры и фрикционы, был очень коротким. Их быстро сменили телескопические вилки. Они непрерывно модернизировались, улучшались, изменялись и царствовали безраздельно на протяжении полувека. Чем же так привлекателен «телескоп»?
Во-первых, легкостью рулевого управления – ведь вся вилка крепится в рулевой колонке на шариковых подшипниках, имеющих очень малое трение.
Во-вторых, тем, что руль при такой конструкции непосредственно воздействует на управляемое колесо, что позволяет очень точно управлять мотоциклом.
В-третьих, поскольку в телескопической вилке над объемом масла находится еще и объем воздуха, вилка приобретает до некоторой степени прогрессивные, то есть нелинейные характеристики – при том, что длинные цилиндрические пружины имеют характеристики линейные.
В-четвертых, «телескопы» достаточно просты в изготовлении, технологически отработаны. Они доведены до такой степени совершенства, что просто так, без боя, свои позиции не сдадут.
Однако лучшее – враг хорошего.
По мере развития самих мотоциклов стали проявляться недостатки телескопических вилок.
Самый неприятный из них – эффект клевка – был наиболее очевиден. При разгоне и торможении происходит так называемое динамическое перераспределение нагрузки, в результате которого в первом случае пружины вилки мотоцикла полностью «распускаются», то есть распрямляются на всю длину, во втором же – сжимаются. Передняя часть мотоцикла при этом совершает сильное клевковое движение. С этим недостатком пытались бороться многие фирмы, изобретая всевозможные антиклевковые системы. Но, до конца изжить «клевок» никто так и не смог.
Big Piston = большой поршень
С ограниченным объемом амортизаторов, размещенных в узких голенях, в которых они работают сравнительно небольшими и сложными для выравнивания поршнями, японцы заменили системой Big Piston. Это гидравлические демпфирующие системы с большими поршнями, которые обеспечивают очень чувствительное и чрезвычайно точное демпфирование.
Большой поршень вилки Big Piston, идущий прямо к голени. Ниже представлены поршни традиционной вилки малого диаметра с регулировочным механизмом демпфирования отскока (справа) и демпфирования отскока, которые размещены в одном цилиндре амортизатора (так называемый патрон).
передняя подвеска мотоцикла
Большие диаметры здесь означают лучший контроль над управлением демпфированием, особенно в диапазоне малых и средних скоростей (речь идет о скорости подвески около 10-150 мм / с). Благодаря этому, мягкий ответ с превосходной стабильностью и обратной связью был согласована.
Следующим шагом было размещение системы демпфинга в одной лаге, а подавление отскока – в другой. Асимметричное разделение нагрузки не является проблемой. Жесткость вполне достаточная, чтобы избежать деформаций во время глубокой и быстрой фиксации вилки.
Следующий шаг в эволюции уже установился в гонках: в вилке с газовым двигателем (закрытый картридж) установлен небольшой газонаполненный амортизатор, который обеспечивает постоянную демпфирующую силу, потому что масло не смешивается в нем с воздухом и не образует эмульсию.
Post Views: 4 928
Телескопическая вилка мотоцикла
Второй серьезный недостаток телескопической вилки мотоцикла – ее недостаточная жесткость. Рычаг «ось колеса – рулевая колонка» очень длинный, и вилка, конечно, изгибается, отчего увеличивается трение в зоне контакта подвижных и неподвижных труб. А это ухудшает реакцию срабатывания подвесок и увеличивает износ труб. К тому же конструкторам нельзя забывать о рулевой колонке, которая воспринимает все нагрузки: ее тоже приходится непрерывно упрочнять по мере роста скоростей движения. Здесь вступает в действие эффект погони за собственным хвостом. Пытаясь улучшить жесткость вилки мотоцикла, инженеры ста.ли увеличивать диаметр труб – сегодня встречаются трубы диаметром до 45 мм! Но это, естественно, увеличивает массу вилки и требует упрочнять рулевую колонку мотоцикла. В результате головка рамы становится мощнее, а вся рама мотоцикла тяжелее. С чем снова надо бороться. И так без конца.
В попытках усовершенствовать переднюю подвеску родилось множество новых вариантов. Ни один из них пока не победил – что говорит о том, что век «телескопа» еще не кончился. Но познакомиться с некоторыми конструкциями все же следует. Хотя бы потому, что одна из них может оказаться примененной на том мотоцикле, который Вы купите. А если и не окажется, то все равно знать об этом полезно.
Среди новых систем, условно сохраняющих схему телескопической вилки мотоцикла, но имеющих иное конструктивное исполнение, выделяется подвеска «Mono-Arm», предложенная голландской .
Здесь перья вилки заменены одной штампованной неподвижной стойкой, по которой, как по направляющей, скользит кронштейн, к которому консольно крепится колесо. Между кронштейном и направляющей установлены игольчатые подшипники. Для подрессоривания и амортизации используется стандартная амортизаторная стойка, такая же, какие устанавливаются в задней подвеске мотоцикла. Все вроде бы хорошо, но пока никто не решается запустить эту конструкцию в серию.
Итальянцы пошли дальше. Они стали серийно устанавливать на мотоциклы переднюю подвеску, очень напоминающую ту, что применяется на переднем колесе.. самолетов. А чем не образец? Колесо консольно крепится к рычагу, соединенному с центральным амортизатором. А тот в свою очередь соединен с рулевой колонкой. И опять: вроде бы все здорово, а массового развития система не получила. Фирма BMW продвинулась дальше других. Уже с 1993 года на мотоциклах серии «R» она серийно устанавливает новую подвеску, получившую название «Telelever».
На первый взгляд это обычный «телескоп». Но трубы здесь несут только функции направляющего аппарата. Мостики разнесены: верхний через подшипник соединен с тем местом рамы, которое только с натяжкой можно назвать рулевой колонкой мотоцикла, нижний, связанный с подвижными трубами, шарнирно соединен с продольным рычагом, опирающимся на двигатель. Между рамой и этим рычагом размещается одна амортизационная стойка. Система «Telelever» в значительной мере избавлена от недостатков «телескопа». Она обладает очень высокой жесткостью, анти-клевковым эффектом и стабильной характеристикой. Существует множество других вариантов подвесок для мотоциклов. Одни разработаны только теоретически. Другие использовались на гоночных мотоциклах и даже приносили высокие титулы. Третьи внедрены в серии. Прослеживается достаточно четкая тенденция консольного крепления колеса к продольному рычагу – это сулит хорошие показатели управляемости. Но телескопическая вилка мотоцикла все еще доминирует в массовой продукции. И потому очень велика вероятность, что именно ею будет оснащен купленный Вами мотоцикл.
Принципиально телескопическая вилка некоего обезличенного мотоцикла состоит из двух направляющих элементов («перьев»), соединенных между собой вверху двумя мостиками ирулевой колонки, а внизу – осью колеса. В рулевой колонке вилка мотоцикла может поворачиваться на подшипниках. Каждое перо состоит из неподвижной несущей трубы («стакан»), подвижной трубы и пружинно-гидравлического амортизатора. Неподвижная труба на верхнем конце имеет конус, который входит в соответствующее отверстие верхнего мостика. Труба крепится в верхнем мостике пробкой, а в разрезном отверстии нижнего – стяжным болтом.
Подвижная труба в нижней части имеет проушину для крепления оси колеса, приливы для фиксации тормозного диска и крепления крыла.
Гидравлический гаситель колебаний закреплен внутри трубы, на него опирается цилиндрическая пружина.
В каждое перо вилки мотоцикла через отверстия для пробок заливается строго определенное количество жидкости (вилочного масла) для амортизаторов-вилки мотоцикла.
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.
Работа передней вилки мотоцикла
При наезде на препятствие (неровности дороги – тоже препятствия) колесо мотоцикла перемещается вверх, вместе с ним перемещается подвижная труба-стакан вилки мотоцикла с амортизатором. Пружина при этом сжимается. Жидкость, находящаяся в корпусе амортизатора и в скользящей трубе, свободно перетекает в верхнюю часть корпуса, приподнимая клапан. При этом жидкость практически не оказывает сопротивления сжатию пружины.
При обратном ходе колеса, когда пружина разжимается, находящаяся вверху над порщнем жидкость прижимает клапан к седлу, закрывая для себя свободный выход в резервуар под поршнем. Попасть туда жидкость теперь может только через кольцевые зазоры между поршнем и цилиндром, а также между втулкой и штоком. Сопротивление жидкости при обратном ходе колеса во много раз больше, чем при прямом. Потому такой амортизатор нередко называют амортизатором одностороннего действия. Однако если под действием пружин колесо слишком быстро будет возвращаться в начальное положение, это тоже плохо. Возможны удары механических деталей амортизатора друг о друга. Чтобы это не случилось, в конструкцию вводят еще один клапан, который закрывается при обратном ходе колеса (клапан отбоя).
На современных мотоциклах-одиночках легкость поворота руля в рулевой колонке обычно регулируется на заводе-изготовителе и в процессе эксплуатации уже не изменяется. Разве что ее приходится восстанавливать после ремонта передней вилки, связанного с ее демонтажем.
На отечественных мотоциклах, особенно тех, которые эксплуатируются с боковым прицепом, в рулевой колонке имеется демпфер, позволяющий изменять легкость поворота руля. При его затягивании увеличивается сила трения между неподвижной фрикционной шайбой, объединенной с Офаничителем поворота руля, и подвижными металлическими дисками. При езде по плохой дороге можно, затянув демпфер, несколько снизить влияние боковых толчков и облегчить управление мотоциклом.
На работе амортизатора решающим образом отражается количество залитой жидкости и ее качество. Если жидкости меньше, чем рекомендовано заводом-изготовителем, появятся жесткие и очень нежелательные стуки при обратном ходе колеса. Если жидкости будет больше, чем надо – вилка мотоцикла будет слишком жесткой, ухудшится управляемость мотоцикла.
Под понятием «качество» мы в первую очередь имеем в виду вязкость вилочного масла (амортизаторная жидкость – это ведь тоже масло). Видочное масло с высокой вязкостью будет плохо продавливаться через зазоры и калиброванные отверстия – от этого вилка мотоцикла становится жесткой, не чувствительной, неспособной гасить мелкие колебания. Вилочное масло с малой вязкостью, напротив, делает подвеску мотоцикла слишком мягкой: она будет срабатывать до упора на всех неровностях и очень плохо тормозить обратный ход колеса.
Обычно сорт амортизаторной жидкости и ее количество для каждого амортизатора указаны в инструкции завода-изготовителя. И этих рекомендаций нужно строго придерживаться. Например, для передней подвески мотоциклов ИЖ эти рекомендации таковы: в каждое перо следует заливать по 0,175 л жидкости МГПЮ. Эта специальная жидкость состоит из трансформаторного масла, кремнийорганических добавок, животных жиров, антиокислительной и противопенной присадок. Такой сложный состав позволяет жидкости успешно справляться со своими задачами в диапазоне температур от -400 °С до + 500 °С.
В крайнем случае фирменную жидкость можно заменить смесью турбинного и трансформаторного масел в равных пропорциях. Однако при этом нужно быть готовым к тому, что характер работы подвески мотоцикла изменится – и не в лучшую сторону.
Много хорошего
Около 20 лет назад парни из Bimota и Yamaha, такие как Pinky и Brain of the cartoon, планировали захватить весь мир кроссовым мотоциклом. В случае с Yamaha речь идет о GTS 1000, в Bimota – о еще более технически сложной модели Tesi.
Турист-спорт GTS 1000 не смог применить свои теоретические достоинства в повседневном использовании, вероятно, среди других поэтому он не стал хитом продаж, поэтому через пять лет он исчез с рынка. Хотя Tesi еще можно купить, это мотоцикл для поклонников марки и альтернативных решений. Конструктивные решения обоих мотоциклов имели много недостатков: они были технически сложными и, следовательно, дорогими в производстве, обеспечивали слишком малый, для дорожного мотоцикла, радиус поворота и давали не лучшую передачу крутящей силы.
Бесчисленные гоночные прототипы с альтернативными подвесками привели к тому, что сегодня даже на гонках правит балом компактная и не очень дорогая вилка USD.
Задняя подвеска мотоцикла
С мыслью о том, что переднее колесо необходимо подрессоривать, и создатели мотоциклов и сами мотоциклисты свыклись довольно быстро. Понимание пришло через руки: мотоцикл с жестко закрепленным передним колесом так скакал по неровностям дорог, что руль буквально выбивало из рук.
Иное дело – заднее колесо. Долгие годы казалось, что достаточно подпружинить седло водителя – и все проблемы будут сняты. Могу сказать честно: когда в далеком уже 1960-м году я сел на свой первый мотоцикл М1Е («макаку», на которой уже стояла передняя телескопическая вилка), седло с пружинами представлялось мне фантастически комфортным и ни о какой подвеске заднего колеса не было даже мыслей. Но время все расставило по местам.
По мере роста мощностей и скоростей скачущее по кочкам заднее колесо все меньше времени находилось в контакте с дорогой – и создавало все больше проблем по части реализации мощности и управляемости.
Одной из первых конструкций, получивших достаточно широкое распространение, стала подвеска, предложенная итальянской . Треугольная на виде сбоку с горизонтальным основанием верхним углом шарнирно крепилась к раме мотоцикла. В остром нижнем углу была установлена ось колеса, а к противоположному углу крепились мощные пружины, располагавшиеся под двигателем и работавшие на растяжение. В качестве гасителей колебаний применялись фрикционные диски вроде демпфера руля, о котором мы рассказывали чуть выше. Эта схема оказалась настолько живучей, что и в наши дни иногда встречается, хотя, конечно, в сильно усовершенствованном виде.
Cвечная подвеска заднего колеса мотоцикла
Более популярной в тридцатые – сороковые годы стада так называемая свечная подвеска заднего колеса мотоцикла. Старые мотоциклисты помнят ее по мотоциклам ИЖ-49 и М-72). Устроена она была довольно просто: между кронштейнами в задней части рамы был установлен вертикальный шток, по которому вверх-вниз мог скользить кронштейн с закрепленной в нем осью колеса. Кронштейн был подрессорен пружиной, работавшей на сжатие. Свечная подвеска имела очень короткий ход, около 40 мм, но и это по тем временам казалось верхом комфорта.
