Подвеска мотоцикла: амортизаторы и телескопическая вилка

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.

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 фирмой «White Power».

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.

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.

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 фирмой «Moto Guzzu». 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.

Маятниковая подвеска заднего колеса мотоцикла

Появившаяся в пятидесятые годы маятниковая подвеска произвела буквально революцию. Ее приняли практически все мотоцикло-строительные фирмы. Да и до сих пор этот принцип остается наиболее востребованным. По крайней мере – на мотоциклах не очень дорогих. Идея такой подвески проста. Маятник, напоминающий по виду сбоку букву «П», своей поперечиной шарнирно крепится к раме рядом с задней точкой крепления двигателя, по возможности ближе к ведущей звездочке задней передачи или к переднему шарниру карданной передачи. Последнее уточнение очень существенно.

Дело в том, что заднее колесо в такой подвеске перемещается вверх-вниз не по вертикали, а по дуге с радиусом, равным длине маятника.

А цепь задней передачи (или кардан) имеет центр качания на оси ведущей звездочки задней передачи (на конце вторичного вала КП). Если бы ось маятника и ось ведущей звездочки совпадали – длина цепи при полных ходах подвески оставалась бы неизменной и ни о каких сантиметрах провисания не было бы речи.

Увы – это невозможно. И приходится закладывать провисание цепи, как фактор, компенсирующий изменение расстояния между центрами ведущей и ведомой звездочек при полных ходах подвески. (Все это относится и к карданам, а потому не будем повторяться).

Дополняют подвеску два пружинно-гидравлических амортизатора, по конструкции не отличающиеся от уже рассмотренных нами «телескопов».

Все отечественные мотоциклы – яркие представители именно этого этапа развития задней подвески.

На скутерах в силу их специфической компоновки (двигатель располагается под сиденьем водителя) кожух трансмиссии обычно служит сразу и рычагом задней подвески. При этом колесо крепится консольно, поавтомобильному

Маятниковая подвеска покорила всех.. кроме тех, кто не захотел смириться с ее недостатками. А главным недостатком является линейная характеристика этой подвески. То есть такая, когда сила сопротивления пружинящего элемента прямо пропорциональна ходу колеса. В идеальном же варианте характеристика подвески должна быть прогрессивной – сопротивление должно увеличиваться не по линейному закону, с нарастанием.

Иногда частичного результата удавалось добиться применением пружин переменной жесткости, имеющих либо переменный щаг витков, либо переменный диаметр навивки. Но, во-первых, это не очень технологично. Во-вторых, удорожает конструкцию. А в третьих, рещает проблему не до конца.

Второй серьезный недостаток «маятника» заключается в том, что при всей, казалось бы, одинаковости двух амортизаторов, правого и левого, они на самом деле никогда одинаковыми не бывают.

И если на обычном дорожном мотоцикле это практически незаметно, то на спортивном мотоцикле, в условиях экстремальных, разнобой становится досадной помехой.

И в середине семидесятых годов появились первые «могильщики» классической маятниковой подвески.

Для начала Yamaha предложила измененный вариант, где маятник при виде сбоку имел форму треугольника, в котором ось качания и ось колеса находились на горизонтальной стороне, а верхний угол был соединен с одним (!) амортизатором, расположенным горизонтально и работавщим на сжатие. Тут уж никакого разнобоя быть не могло, и подвески этого типа под названием «Monocross» получили достаточно широкое распространение сначала на спортивных мотоциклах, а потом и на дорожных. «Monocross» стала первым камнем лавины. За ней пошла целая серия конструкций, в которых инженеры постарались устранить и другой порок классического «маятника» – линейность характеристики.

Honda, например, предложила систему «Pro-Link», где верхний конец амортизатора подвижно крепится к раме, а нижний соединен с фигурным рычагом, который одним плечом крепится к коромыслу, другим к раме, а серединой через еще один рычаг соединен с маятником. Соединение амортизатора через систему рычагов позволило, изменяя соотношение плеч, придавать системе «ход колеса-жесткость подвески» любые соотношения.

По этому же пути, создавая свои конструкции, пошли Suzuki, Kawasaki, а затем и европейские концерны.

Последнее достижение в области подвесок – это, конечно, пневмогидравлические системы с электронным управлением.

Honda внедрила такую систему на своем роскошном «двухколесном автобусе» «Gold Wing». Прямо с водительского места, пользуясь всего двумя кнопками, можно изменять жесткость подвески на ходу в зависимости от условий движения.

Впрочем, и это не предел. Специалисты полагают, что в скором времени будет создана такая умная система подрессоривания, которая вообще не потребует вмешательства водителя: мотоцикл сам будет менять характеристики подвески в зависимости от нагрузки, дорожных условий и характера движения.

– Как-то к нашей компании во дворе подъехал парень на мотоцикле. Я нечаянно взялся за амортизатор и чуть руку не обжег.. Почему он такой горячий?

Работа подвески мотоцикла заключается в том, что она гасит часть энергии удара колеса о неровности дороги. Именно часть – потому что, кроме подвески, эта энергия поглощается шиной, ободом, спицами, передается на раму и на водителя. В свою очередь, то, что пришлось на долю подвески, частично гасится пружиной, а частично – гасителем колебаний, гидравлическим амортизатором. В этом элементе механическая энергия затрачивается на вытеснение жидкости, перекачивание ее из одного объема в другой через узкие каналы, и на нагревание! Чем полнее и чаще ход подвески (то есть, чем хуже условия движения), тем сильнее нагрев жидкости. По некоторым данным ее температура может иногда превышать 1000 °С.

Понятно, что наружные детали амортизатора мотоциклов, обдуваемые потоком воздуха, не могут быть таким же горячими, но и на их поверхности температура может достигать 60 °-70 °С. Конечно, это не опасно, обжечься о них нельзя.

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.

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.

На основе этого и сознаниями от Толстые шины для толстых людей решил попробовать поставить шину 2.50/85-16 которая судя по размерам из ГОСТ вполне совместима с велосипедным ободом 20″. От идеи к действию прошло совсем ничего времени — обмерял велообод и пошел на базар мерять покрышку и мопедный обод. Задание оказалось на много проще чем думалось: обратившись к продавцу мото- и вело-запчастей с запросом «втулить покрышку 2.50/85-16 на велосипед» ответ был таким: «это та что «Карпаты», «Верховина» — мы ее пробовали ставить на 20″ велообод — становится, бери, мерять ничего не надо, обод менять тоже. Так вот и появились камера + покрышка. Внутренний диаметр камеры чуть меньше диаметра велообода, вероятно мопедный имеет более высокий профиль.
На первой обкатке шина показала превосходные характеристики (обкатка — аккумулятор в ноль)
— Держак отличный
— Ход мягкий
— Никакого износа
В общем бомба, теперь и на заднее колесо такую хочу.


Единственное что останавливает — бОльшие трудозатраты на перемонтаж крыла т.к. покрышка примерно на 1 см больше по радиусу (благодаря высокому протектору)
Вывод: если делать электровелосипед с 0 — только на мопедной резине, велосипедная слишком слабая для мотор-колеса
16.07.18
Втулил мопедную шину и на заднее колесо.
Прогноз о больших трудозатратах подтвердился: пришлось полностью переделывать крепление крыла и укоротить его; как-же пришлось нарастить цепь. Литники покрышки где-то стучат по металлу, но откусывать их кусачками мне показалось сильно напряжно, надеюсь об асфальт обобьются. Ехать на новой покрышке приятно, она мягкая высокая — хорошо амортизирует.
Расход энергии увеличился, возможно из-за улучшившегося сцепления, ну а скорее из-за скорости. Новые покрышки имеют чуть больший диаметр = скорость возрастает на 2 км/ч — т.е. 32 км/ч. Да точно это из-за скорости 32/30=1.066 10*1.066^2=11.4=~12 А ибо связь между требуемой мощностью и скоростью примерно квадратичная (для мотоцикла с прямой посадкой).
24.07.18
Продолжаю восхищаться покрышками: Держак у них супер! Пробуксовки переднего (приводного) колеса сведены к минимуму из-за чего акселерация резко увеличилась. Заднее-же стало намного сильнее тормозить (не блокируется при малейшем передавливании педали).
16.08.18
Неделю назад покосили на Набережной траву Якорцы стелющиеся проколы колес

Смысл косить траву которая не растет выше 10 см, эт другой вопрос, ну покосили, ладно… Разбросали шипы равномерным слоем по тротуарам и дороге, уборкой покоса и шипов есно занимается только ветер — получилось идеальное противовелосипедное заграждение. В день покоса я наловил штук по 15 в каждое колесо, и штук по 5 каждый день. Ни одного прокола покрышка толстая, достать до камеры шипы не могут. Накат у нее конечно хуже, но оно стоит того! Такое количество проколов антипроколка уже-б не выдержала.

Рубрики: Мотоспорт

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *