Подвеска мотоцикла - Motorcycle suspension

Подвеска мотоцикла служит двойной цели: способствует управляемости и торможению транспортного средства, а также обеспечивает безопасность и комфорт, обеспечивая комфортную изоляцию пассажиров транспортного средства от дорожного шума, ударов и вибраций.

Типичный мотоцикл имеет пару трубок вилки для передней подвески и маятник с одним или двумя амортизаторами для задней подвески.

Передняя подвеска

Самая распространенная форма передней подвески для современного мотоцикла - телескопическая вилка . Вилы других конструкций представляют собой балочные вилы, подвешенные на подпружиненных параллельных звеньях (не распространенные с 1940-х годов), и конструкции нижних ведущих рычагов, не распространенные с 1960-х годов.

Некоторые производители (например, Greeves) использовали версию качающегося рычага для передней подвески на своих кроссовых конструкциях. Односторонняя версия идеи также используется в мотороллерах, таких как Vespa .

Концентратор-центр рулевого управление , разработанная Ascanio Rodorigo , на концепции , связанную с Массимо Tamburini является сложной передней свингарм альтернативной системы , которая влечет за собой подвеску и рулевое управление, как показано в проектах , такие как Bimota TESI и Vyrus мотоциклы.

Телескопические вилы

Скотт произвел мотоцикл с телескопической вилкой в ​​1908 году и продолжал использовать их до 1931 года. В 1935 году BMW стала первым производителем мотоциклов с телескопической вилкой с гидравлическим демпфированием. В большинстве современных мотоциклов в качестве передней подвески используется телескопическая вилка. Вилку проще всего понять как просто большие гидравлические амортизаторы с внутренними цилиндрическими пружинами . Они позволяют переднему колесу реагировать на неровности дороги, изолируя остальную часть мотоцикла от этого движения.

Верх вилки соединен с рамой мотоцикла тройным зажимом для дерева (известным как «хомут» в Великобритании), который позволяет поворачивать вилки для управления мотоциклом. Низ вилки соединен с осью переднего колеса.

На обычных телескопических вилках нижняя часть или корпус вилки ( «ползунки вилки» в Великобритании) скользят вверх и вниз по трубкам вил ( «стойки вилки» в Великобритании). Трубки вилки должны быть зеркально гладкими, чтобы масло не попадало внутрь вилки. Некоторые трубы вилки, особенно на ранних родстерах и внедорожных мотоциклах, заключены в пластиковые защитные гетры .

Вилы «вверх дном» (USD) , также известные как перевернутые вилы, устанавливаются перевернутыми по сравнению с обычными телескопическими вилками. Корпуса ползунов находятся вверху, закреплены в тройных зажимах , а стойки стойки внизу, прикреплены к оси . Эта конструкция USD имеет два преимущества: (i) она уменьшает неподрессоренную массу мотоцикла; и (ii) он увеличивает жесткость на кручение , что может улучшить управляемость. Два недостатка вилок USD: (i) они дороже обычных телескопических вилок; и (ii) они могут потерять все свое демпфирующее масло в случае выхода из строя масляного уплотнения. Вилки USD обычно встречаются на спортбайках , хотя Honda Valkyrie оснащена вилками USD.

Регулировка предварительной нагрузки

Подвески мотоциклов сконструированы таким образом, что пружины всегда находятся под сжатием, даже когда они полностью растянуты. Предварительная нагрузка используется для регулировки исходного положения подвески в зависимости от веса мотоцикла и водителя, действующего на нее.

Разница между полностью выдвинутой длиной подвески и длиной, сжатой весом мотоцикла и водителя, называется «полным прогибом» или «прогибом в гонке». Полный прогиб настроен для оптимизации начального положения подвески, чтобы избежать выхода за нижнюю или верхнюю границу при нормальных условиях езды. «Вылет вниз» происходит, когда подвеска сжимается до точки, при которой она больше не может сжиматься механически. Отключение происходит, когда подвеска полностью выдвигается и больше не может выдвигаться механически. Увеличение предварительной нагрузки увеличивает начальное усилие на пружину, тем самым уменьшая общий прогиб. Уменьшение предварительной нагрузки уменьшает начальное усилие в пружине, тем самым увеличивая общий прогиб.

Некоторые мотоциклы позволяют регулировать предварительную нагрузку, изменяя давление воздуха внутри вилок. Клапаны в верхней части вилок позволяют добавлять или выпускать воздух из вилки. Чем больше давление воздуха, тем больше предварительная нагрузка, и наоборот.

Амортизация вилки

В базовых конструкциях вилок используется простая система стержневых амортизаторов , в которой демпфирование регулируется прохождением масла вилки через отверстие. Хотя такие вилки дешевы в производстве, их сложно настроить, так как они, как правило, дают слишком слабое демпфирование на низких скоростях ползуна и слишком большое демпфирование на более высоких скоростях ползуна. Любая настройка всегда будет компромиссом, давая как чрезмерно мягкое, так и чрезмерно жесткое демпфирование. Поскольку вилки действуют как гидравлические демпферы, изменение веса масла в вилке приведет к изменению степени демпфирования. У некоторых телескопических вилок есть внешние регулировки демпфирования.

Более сложный подход - это вилка для картриджей , в которой используются внутренние картриджи с системой клапанов. Демпфирование на низких скоростях ползуна контролируется отверстием гораздо меньшего размера, но демпфирование на более высоких скоростях ползуна контролируется системой гибких прокладок, которые действуют как перепускной клапан для масла вилки. Этот клапан имеет ряд таких прокладок различной толщины, которые закрывают отверстия в клапане, чтобы контролировать демпфирование вилки на высоких и средних скоростях.

Некоторые из прокладок (или «пластинчатых рессор») поднимаются с небольшим усилием, позволяя жидкости проходить через отверстие. Другие пружины требуют большей силы для подъема и обеспечения потока. Это обеспечивает амортизацию отклонения вилки , позволяя ей быть жесткой на небольших неровностях и в то же время относительно более мягкой на больших неровностях. Кроме того, пружины (или прокладки) позволяют течь только в одном направлении, поэтому один набор пружин управляет демпфированием сжатия, а другой - демпфированием отскока. Это позволяет отдельно настраивать демпфирование.

Эмуляторы картриджей - это запасные части, которые заставляют вилки демпферных стержней вести себя практически как вилки картриджей. Демпфирующее отверстие в стержне демпфера выполнено настолько большим, что оно практически не влияет на демпфирование, и вместо этого «эмулятор» берет на себя функцию демпфирования. Эмулятор имеет очень маленькое отверстие для демпфирования низкой скорости вилки и регулируемый набор прокладок для демпфирования высокой скорости вилки.

Вилки с газовыми картриджами , которые стали доступны в 2007 году, состоят из газовых картриджей, установленных в стандартных вилках. Этот комплект подходит для гоночных классов суперспорт, где правила запрещают полную замену вилки, но допускают модификацию оригинальной вилки.

Тормозной пикировщик

Применение тормозов движущегося мотоцикла увеличивает нагрузку на переднее колесо и уменьшает нагрузку на заднее колесо из-за явления, называемого переносом нагрузки . Подробное объяснение и пример расчета см. В разделе « Торможение» статьи « Динамика велосипеда и мотоцикла» .

Если мотоцикл оснащен телескопической вилкой , дополнительная нагрузка на переднее колесо передается через вилки, которые сжимаются. Это укорочение вилок заставляет переднюю часть велосипеда опускаться ниже, и это называется клеванием при торможении . Телескопические вилы особенно подвержены этому, в отличие от ведущих конструкций рычагов.

Прыжок с тормозом может сбить с толку водителя, который может почувствовать, что его вот-вот перебросят через переднюю часть мотоцикла. Если байк ныряет так далеко, что вылетает из передней вилки, это также может вызвать проблемы с управляемостью и торможением. Одна из целей подвески - поддерживать контакт между шиной и дорогой. Если подвеска достигла дна, она больше не движется, как должна, и больше не помогает поддерживать контакт.

В то время как чрезмерное клевание на тормозах сбивает с толку, а выход на нижнюю границу может привести к потере сцепления, определенное клевание с тормозом уменьшает угол наклона и след мотоцикла, позволяя ему легче поворачивать. Это особенно важно для гонщиков при торможении на трассе при входе в повороты.

Погружение тормоза с телескопическими вилками можно уменьшить, увеличив жесткость пружин вилки или увеличив демпфирование сжатия вилок. Тем не менее, все эти изменения делают мотоцикл менее приятным для езды по неровной дороге, поскольку передняя часть будет казаться более жесткой, в 1980-х годах различные производители пытались обойти это с помощью таких методов предотвращения погружения, как:

• ACT: Разработан Marzocchi и установлен на мотоциклы Buell, такие как Buell RR 1200 (1988).
• ANDF (Anti Nose Dive Forks): устанавливался на несколько моделей Suzuki GSX и RG250.
• AVDS (Автоматическая система регулируемого демпфирования): была установлена ​​на ряде мотоциклов Kawasaki.
• NEAS (новая электрически активируемая подвеска): Установлена ​​на Suzuki GSX-R 1100 и GSX-R 750 Limited Edition.
• PDF (Posi Damp Fork): он устанавливался на Suzuki RG500, GSX1100E / GS1150E и GSX-R 750 и являлся усовершенствованием предыдущих устройств Anti Dive (которые работают за счет давления тормозной жидкости, закрывая клапан в механизме при торможении). применяются, ограничивая поток демпфирующего масла и замедляя сжатие вилки). Модули PDF работают аналогичным образом, за исключением того, что они полностью полагаются на сам ход сжатия. Клапаны подпружинены, поэтому, если колесо ударяется о неровность, они отскакивают от своих посадочных мест и на мгновение восстанавливают поток масла, позволяя подвеске поглотить удар.
• TCS (система управления движением): система защиты от погружения с регулируемым демпфированием. TCS был представлен на FZ 400 R (1984, только для японского рынка).
• TRAC (Torque Reactive Anti-dive Control): разработанная Honda, это простая механическая система, полностью встроенная в переднюю подвеску. Суппорт переднего тормоза установлен на шарнире и использует крутящий момент, создаваемый при торможении, для управления клапаном в вилке, который препятствует потоку масла во время торможения. Эта система была установлена ​​на ряде мотоциклов, в первую очередь на серии Goldwing с 1983 по 2000 год, на Тихоокеанском побережье , CB1100F , CB1000C и VFR750F .

С появлением вилок с картриджами, которые обеспечивают большее демпфирование на низких скоростях и меньшее демпфирование на высоких скоростях, чем предыдущие вилки с демпфирующими стержнями, отдельные механизмы защиты от погружения обычно перестали использоваться.

Еще один метод уменьшения или устранения срыва тормозов в телескопических вилках - это использование реактивной тяги или моментного рычага для соединения тормозных компонентов с рамой мотоцикла с помощью тройного зажима.

Некоторые конструкции вилок смягчают крен, устраняют его или даже реверсируют, не оказывая отрицательного воздействия на переднюю подвеску. Вилки Earles является одним из последних; при резком торможении передним тормозом передняя часть мотоцикла фактически поднимается. Вилка BMW Telelever разработана таким образом, чтобы почти исключить клевание , и могла бы быть разработана, чтобы полностью исключить его, если бы производитель решил сделать это. Передняя вилка с ведущим рычагом, например, используемая на некоторых мотоциклах Урал , также может быть сконструирована для уменьшения или исключения клевания.

Вилка Saxon-Motodd (Telelever)

Saxon-Motodd (продаваемый BMW как Telelever ) имеет дополнительный маятник, который крепится к раме и поддерживает пружину. Это приводит к увеличению наклона и следа во время торможения, а не к уменьшению, как при использовании традиционных телескопических вилок.

Вилка Hossack / Fior (Duolever)

Hossack / Fior (продаваемый BMW как Duolever ) полностью отделяет подвеску от рулевого управления. Он был разработан Норманом Хоссаком, но использовался Клодом Фьором и Джоном Бриттеном на гоночных мотоциклах. Сам Хоссак описал эту систему как «управляемую вертикально». В 2004 году BMW анонсировала K1200S с новой передней подвеской, основанной на этой конструкции.

Односторонняя

На Yamaha GTS1000 , представленной в 1993 году, использовалась односторонняя передняя подвеска с маятником . На GTS использовалась передняя подвеска RADD, Inc., разработанная Джеймсом Паркером. Односторонняя балочная вилка использовалась на немецком мотоцикле Imme R100 в период с 1949 по 1951 год, а скутер Vespa имел одностороннюю вилку с продольным рычагом . Совсем недавно, между 1998 и 2003 годами, на скутере ItalJet " Dragster " также использовалась односторонняя подвеска с маятником, хотя, в отличие от GTS1000, не было верхнего рычага управления; верхняя часть подвески на Драгстере служила только для передачи рулевого управления.

Ступица-центр рулевого управления

Рулевое управление с центральным расположением ступицы характеризуется маятником, который простирается от нижней части двигателя / рамы к центру переднего колеса вместо вилки.

Преимущества использования системы рулевого управления по центру ступицы вместо более традиционной мотоциклетной вилки заключаются в том, что управление по центру ступицы разделяет функции рулевого управления, торможения и подвески.

При использовании вилки тормозные силы передаются через подвеску, что приводит к сжатию подвески, из-за чего из-за большого хода подвески приходится преодолевать неровности и другие неровности дороги. По мере того, как вилка погружается, геометрия рулевого управления мотоцикла также изменяется, делая велосипед более нервным, и наоборот, при ускорении становится более ленивым. Кроме того, рулевое управление через вилки вызывает проблемы с заеданием , снижая эффективность подвески. Длина типичной мотоциклетной вилки означает, что они действуют как большие рычаги вокруг передней бабки, требуя, чтобы вилки, передняя бабка и рама были очень прочными, увеличивая вес велосипеда.

Гоночная машина на выносливость "Nessie", построенная гоночной командой Mead & Tomkinson , использовала адаптированную версию рулевого управления с центральным расположением ступицы Difazio , в результате чего тормозные силы направлялись на раму через поворотную вилку (а не через рулевую головку ). Это позволяло нейтральное рулевое управление и отсутствие тормозов.

Задняя подвеска

Ранние задние подвески

В то время как передние подвески применялись почти повсеместно до Первой мировой войны, некоторые производители не использовали заднюю подвеску на своих велосипедах до окончания Второй мировой войны. Тем не менее, мотоциклы с задней подвеской предлагались публике до Первой мировой войны. Среди них можно выделить ASL 1909 года с передней и задней пневматической подвеской, Indian Single 1913 года с маятником, подвешенным на листовой рессоре, и Pope 1913 года с колесами. поддерживался парой плунжеров, каждый из которых был подвешен винтовой пружиной .

Плунжерная подвеска

Некоторые мотоциклы до и сразу после Второй мировой войны использовали поршневую подвеску, в которой вертикальное движение задней оси контролировалось поршнями, подвешенными на пружинах.

Известные производители велосипедов с поршневой подвеской включают Adler , Ariel , BMW , BSA , Indian , MZ , Saroléa , Norton , Cossack / Ural и Zündapp .

Хотя плунжерная подвеска могла быть сложной, с пружинящей и демпфирующей как при сжатии, так и отскоке, она имела три недостатка (по сравнению с почти универсальным маятником , пришедшим на смену), а именно: (i) ход колеса был ограничен, (ii) колесо могло отклоняться от требуемой вертикальной оси, и (iii) это было дороже в производстве и обслуживании.

Маятники

Базовый маятник мотоцикла представляет собой четырехугольник, одна короткая сторона которого соединена с рамой мотоцикла с помощью подшипников, так что он может поворачиваться. Другая короткая сторона - это задний мост, вокруг которого вращается заднее колесо. Длинные стороны соединяются с рамой мотоцикла или задним подрамником одним или двумя амортизаторами с койловыми пружинами.

В серийных мотоциклах маятники не совсем прямоугольные, но их функцию легче понять, если подумать о них как о таковых.

Когда маятник присутствует только на одной стороне мотоцикла, это называется односторонним маятником . В 1981 году BMW представила односторонний маятник (монорычажный) для мотоциклов на своей модели R 80 GS. Известные примеры включают Honda VFR800 и BMW R- и K-серии. Односторонние маятники облегчают снятие задних колес, хотя обычно они увеличивают неподрессоренную массу задней подвески. Это связано с дополнительным материалом, необходимым для придания такой же жесткости на скручивание, что и у обычного (двустороннего) маятника. По этой причине спортивные мотоциклы редко используются с настройками. Заметными исключениями являются Ducati 916, который предназначался для гонок на выносливость, MV Agusta f4 с полым внутренним пространством для снижения веса (также доступна версия из магния) и Ducati 1098, который получил односторонний маятник исключительно для Причины укладки.

На многих мотоциклах с приводом от вала приводной вал находится на одной из длинных сторон маятника. Известные примеры включают все модели BMW после 1955 года до использования BMW односторонних маятников, Urals , многих близнецов Moto Guzzi , Honda Goldwing , Yamaha XS Eleven и Yamaha FJR1300 .

BMW R- и K-серий сочетают в себе приводной вал, содержащийся в поворотном рычаге, с односторонним маятником, и эта комбинация продается как Paralever . Более новые мотоциклы Moto Guzzi используют аналогичную конструкцию, продаваемую как CA.RC («CArdano Reattivo Compatto» - компактный привод с реактивным валом).

Для мотоциклов с цепным приводом задний мост обычно можно отрегулировать вперед и назад по отношению к маятнику, чтобы отрегулировать натяжение цепи, но некоторые модели (например, некоторые четырехтактные модели Triumph и BSA 1971/72 годов и Ducati 860 GTS и Darmah 900s) выполните регулировку в точке поворота маятника.

Амортизаторы

Гидравлические амортизаторы, используемые в задней подвеске мотоциклов, по существу такие же, как и в других транспортных средствах.

Мотоциклетные амортизаторы немного отличаются тем, что почти всегда используют пружинную пружину. Другими словами, пружина задней подвески - это винтовая пружина, которая устанавливается над амортизатором или вокруг него.

Что касается регулировки, то задние амортизаторы охватывают диапазон от без каких-либо регулировок до регулировки только предварительной нагрузки до гоночных амортизаторов с регулировкой длины, предварительной нагрузки и четырех различных типов демпфирования. Большинство амортизаторов имеют внутренние масляные резервуары, но некоторые имеют внешние резервуары, а некоторые предлагают демпфирование с помощью воздуха.

Ряд компаний предлагают индивидуальные задние амортизаторы для мотоциклов. Эти амортизаторы собираются для конкретной комбинации мотоцикла и водителя с учетом характеристик мотоцикла, веса гонщика и предпочитаемого им стиля езды / агрессивности.

Двойные амортизаторы

Twin shock относится к мотоциклам с двумя амортизаторами. Как правило, этот термин используется для обозначения определенной эпохи мотоциклов и наиболее часто используется при описании внедорожных мотоциклов.

В конце 1970-х и 1980-х годах конструкция и характеристики задней подвески мотоциклов претерпели колоссальный прогресс. Основной целью и результатом этих достижений было увеличение хода заднего колеса, измеряемого по тому, насколько заднее колесо может двигаться вверх и вниз. До этого периода интенсивного внимания к характеристикам задней подвески большинство внедорожных мотоциклов имело ход задних колес около 3,5–4 дюйма (9–10 см). В конце этого периода у большинства этих мотоциклов был ход задних колес примерно 12 дюймов (30 см). В начале этого периода для достижения такой производительности использовались различные конструкции задней подвески. Однако к концу этого периода повсеместно была принята и использовалась конструкция, состоящая из одного амортизатора (вместо двух). По характеристикам подвеска с одним амортизатором значительно превосходила мотоциклы с двумя амортизаторами. Соответственно, это конструктивное различие легко используется для классификации мотоциклов. За исключением системы Bentley and Draper ( машины New Imperial и Brough Superior ) и системы HRD (позже Vincent ), разработанных и запатентованных в 1920-х годах, только с 1980-х годов мотоциклы с моноамортизатором стали нормой, термин «твиншок». теперь используется для классификации старинных мотоциклов. Это различие важно, поскольку оно предоставляет классы, используемые для соревнований по старинным мотоциклам. Например, гонки по винтажному мотокроссу проводятся для старых мотокроссовых мотоциклов. Чтобы предотвратить доминирование более эффективных мотоциклов с моноамортизатором, существуют отдельные классы соревнований для мотоциклов с моноамортизатором и двойным ударом, что не позволяет им напрямую соревноваться друг с другом.

Одиночный амортизатор

На мотоцикле с задней подвеской с одним амортизатором одиночный амортизатор соединяет задний маятник с рамой мотоцикла. Обычно этот одиночный амортизатор находится перед задним колесом и использует рычажный механизм для соединения с поворотным рычагом. Такие рычаги часто предназначены для увеличения степени демпфирования задней части. В 1972 году Yamaha представила систему задней подвески с одним амортизатором Mono-Shock на своих мотоциклах, участвующих в чемпионате мира по мотокроссу . Подвеска, разработанная Люсьеном Тилкенсом, стала настолько успешной, что другие производители мотоциклов разработали собственные конструкции одиночных амортизаторов. Версия Honda называется Pro-link , Kawasaki - Uni-Trak , а Suzuki - Full-Floater . Устройство Honda Pro-Link , используемое сначала на гоночном мотоцикле Honda RC211V MotoGP , а затем на спортивном мотоцикле Honda CBR600RR 2003 года , предназначено для изоляции рамы и рулевой колонки от нежелательных сил, передаваемых задней подвеской, за счет наличия верхнего крепления амортизаторов. внутри заднего подрамника маятника, вместо того, чтобы соединять его с самой рамой.

Смотрите также

• Велосипедная подвеска
• Список производителей подвески мотоциклов

Примечания

Рекомендации

дальнейшее чтение