Все о прогрессиях задней подвески мотоцикла.

Здравствуйте.

Представляю перевод неплохой статьи по прогрессиям задней подвески мотоциклов. Достаточно научно-популярной, но интересной. Пусть она будет небольшим дополнением к прошлой статье о подвесках мотоциклов.

Прогрессия мотоцикла

Рычаги и звенья.

Когда-то, в не столь отдаленном прошлом (в районе 1973 года), задние подвески мотоциклов практически повторяли конструкцию передних: пара амортизаторов с пружинами – почти то же самое, что и передняя вилка мотоцикла. Сами амортизаторы были достаточно тонкими и крепились недалеко от оси заднего колеса мотоцикла. Не удивительно, что шток амортизатора при работе проходил практически то же расстояние, что и колесо.

Все изменилось, когда мир мотокросса осознал, что большой ход задней подвески дает значительное преимущество на бездорожье. При этом, технической возможности установить на мотоцикл задние амортизаторы с ходом в 150 мм. не было, так как для этого просто не хватало места (сейчас ходы задних амортизаторов 300 мм и более считаются обычным делом). Начались эксперименты с рычагом – чем дальше от колеса располагались амортизаторы, тем больший ход получала задняя подвеска.

К тому моменту выяснилось, что амортизаторы могут выходить из строя от интенсивной работы, и даже взрываться (в те времена давление в амортизаторах было низким, масло внутри них постепенно вспенивалось, также от трения возрастала температура, а сальники не были рассчитаны на такой нагрев и давление). Но через некоторое время прогресс догнал возросшие нужды мотоциклистов.

В те же примерно годы инженерам Yamaha пришла на ум идея использовать в конструкции задних подвесок мотоциклов один длинный амортизатор, закрепленный одним концом под седлом, а другим – под бензобаком мотоцикла. Это давало несколько преимуществ: вектор усилия в этом случае был направлен к рулевой колонке, позволяя значительно облегчить хвост мотоцикла, а также позволяя избавить от вибраций сиденье мотоцикла; геометрия маятника и особенности крепления амортизатора сделали маятник менее восприимчивым к скручиванию. В тот же период времени Yamaha приобрела права на выпуск амортизаторов с газовым резервуаром, масло в которых отделялось перегородкой от закаченного в него под давлением газа. Такая система сейчас используется во всех современных амортизаторах.

Позже выяснилось, что и для дорожных мотоциклов система задней подвески с одним амортизатором является благом, возможно из-за увеличения жесткости и меньшей восприимчивости к скручиванию. Сначала Suzuki и Kawasaki, а затем и Honda пришли к необходимости разработки конкурентоспособных подвесок для своих мотоциклов. Помимо прекрасной возможности для маркетологов придумать кучу крутых названий, вроде “Монокросс”, “Фуллфлоутер” или “ЮниТрак”, для инженеров открылось огромное поле для экспериментов с различными конструкциями прогрессий.

В итоге, что представляет из себя прогрессия мотоцикла?

Я думаю, принцип работы рычага понятен всем, кто когда-либо использовал открывалку для бутылок, щипцы для колки орехов или монтажки для бортирования резины. Длинный конец рычага требует приложения меньших усилий, однако и передвигается на большее расстояние, чем короткий. И, казалось бы, вот оно: остается прикрепить колесо к одному концу рычага, а амортизатор – к другому. Но хитрость заключается в том, чтобы соблюсти соотношение сил на обоих концах рычага, ведь вся конструкция находится одновременно в движении. Ребята из MX-TECH SUSPENSIONS, к примеру, смогли настроить все таким образом, что амортизатор отрабатывал одинаково хорошо и мелкие выбоины на дорожном полотне, и приземление после прыжка в мотокроссе.

Для понимания работы прогрессии мотоцикла необходимо оглянуться на старый вариант расположения задних амортизаторов, который до сих пор широко используется на классических мотоциклах, а также на ретро-репликах. Обратите внимание, что задние амортизаторы находятся немного под наклоном. Это один из самых простых способов изменения плеча силы рычага. Этот способ знаком каждому, кто хотя бы раз в жизни пользовался гаечным ключом: максимальный крутящий момент передается на болт, когда ключ находится строго перпендикулярно к его продольной оси.

Некоторые производители (к примеру, Montesa) решили, что самым дешевым вариантом постройки “длинноходной подвески” является просто передвижение пары амортизаторов как можно ближе к оси маятника мотоцикла, поскольку это избавляло от необходимости дополнительно модифицировать сам маятник. Но результаты себя не оправдали, по двум причинам: во-первых, значительно уменьшилась жесткость на скручивание, во-вторых, появился эффект “дигрессивной” подвески, когда она становится очень жесткой на небольших неровностях и слишком мягкой – на больших кочках.

Системы с одним амортизатором, в плане конструкции прогрессии, изначально разделились на два отдельных лагеря (плюс вариант с прямым крепежом амортизатора к маятнику, как это делали на KTM и ряде бюджетных мотоциклов, вроде VTR250). Оба варианта используют трехточечное звено (“коромысло” или “кривошип”), к одной из точек которого прикреплен амортизатор (обычно, нижним концом, хотя на некоторых Ducati, некоторых старых Kawasaki, Suzuki и Honda встречались также и экзотические варианты крепления амортизатора к коромыслу верхним концом). Ко второй точке прикреплено звено (или пара звеньев), называемое “dogbone” (“собачья кость”, сори, не могу найти адекватного аналога слова на русском. Прим. пер.), который по своей сути представляет из себя шатун. Третья точка коромысла крепится либо напрямую к раме (Suzuki GSXR, Kawasaki ZXR, мотоциклы Yamaha GP, Ducati), либо к маятнику (Yamaha R1 and R6). В зависимости от точки крепления этой третьей точки, меняется крепление второго конца нашей “собачьей косточки”: если третья точка коромысла прикреплена к раме, шатун должен быть прикреплен другим концом к маятнику. И наоборот.

Два разных подхода к прогрессиям мотоциклов.

Сам амортизатор может также крепиться к шатуну (Yamaha R1 & R6 – рис. 1а, Ducati – рис. 2б.) или к коромыслу (остальные).

рис. 1а

рис. 1а

рис. 1б

рис. 1б

рис. 2а

рис. 2а

рис. 2б

рис. 2б

Кстати, невзирая на весь маркетинговый треп, хондовская система Pro-link  (рис. 1б) работает абсолютно так же, как и система прогрессии Suzuki (рис. 1а), за исключением того, что в этих двух системах рама и маятник мотоцикла поменяны местами. Но, поскольку, в данном случае, для работы подвески значение имеет только относительный угол, по своей сути системы одинаковые. Тоже самое с Ducati – перевернутая с ног на голову система от мотоцикла Yamaha R1.

В действительности, для простого пользователя не имеет никакого значения, какая из систем стоит на его мотоцикле. Но инженерам каждая из них дает свои возможности для игры с пропорциями каждого из компонентов прогрессии.




Зачем вообще нужна прогрессия?

На минуту представьте, что старые добрые два амортизатора расположены не у заднего колеса, а посередине маятника. Если мы приложим какое-то усилие F к оси заднего колеса (к примеру, сев на мотоцикл), то на амортизатор будет приложено усилие, равное 2F.

Может быть вы скажете, что тогда нужно просто поставить в два раза более жесткие пружины – и будете не правы. Приложение двойного усилия на пружину заставляет ее сжиматься в два раза больше (2F/k), но и расстояние, которое ось заднего колеса, умножается на коэффициент плеча. Таким образом, если амортизатор расположен посередине маятника, коэффициент плеча равен 2  –  2 x 2F/k = 4F/k. То есть, в данном случае ось заднего колеса проходит в ЧЕТЫРЕ раза большее расстояние, чем шток амортизатора.

А в общем, если принять расстояние между осью заднего колеса и точкой крепления амортизатора за R, жесткость пружины должна составлять квадрат R. В качестве зарядки для ума представьте, что на мотоцикле Ymaha R1 2004 года, который имеет в перьях вилки пару пружин на 9 Н/мм, коэффициент плеча составляет 2:1. Для того, чтобы достичь на заднем колесе такого же коэффициента сопротивления пружины, как и на переднем, задняя пружина должна быть в два раза более упругой, поскольку сзади она одна, а спереди их – две. И потом, должен быть учтен коэффициент плеча, то есть, пружина заднего амортизатора должна быть в 8 раз более упругой, чем передняя, то есть, 72 Н/мм. А по факту, пружина в стоке имеет упругость в 90 Н/мм, поскольку должен учтен также средний вес ездока и коэффициент плеча передних амортизаторов…

Чтоаа?

Да! Коэффициент плеча передней вилки мотоцикла! Из-за угла наклона вилки пружины передних амортизаторов сжимаются в пропорции 1,1 мм к 1 мм хода оси переднего колеса. А это означает, что эффективная жесткость пружин передних амортизаторов должна быть выше расчетной на 20 %. Также приходится принимать во внимание клевки при торможении, влияющие на длину рейка, но это уже совсем другая история.

(В итоге, прогрессия немного изменяет коэффициент плеча, в зависимости от силы, приложенной к оси заднего колеса. Автор немного ушел от темы. Прим пер.)

Самые распространенные коэффициенты.

Ниже на графиках можно увидеть сравнение коэффициентов плеча для трех мотоциклов: Suzuki SV650 2003 года (дорожник с уклоном в спорт), GSXR1000 2005 года (до ужаса мощный спортбайк) и Yamaha TZ250 2003 года (двухтактный гоночный мотоцикл серии GP). Обратите внимание, что кривая SV650 заметно отличается от остальных, она гораздо более эластичная. Это характерно для большинства городских мотоциклов.

Кривая GSXR1000 почти такая же, как и у TZ250, который является бескомпромиссным гоночным снарядом. Подвески ранних Джиксеров были более прогрессивными. Та же история и с Yamaha R1, более ранние модели имели более эластичные характеристики подвески. Kawasaki, напротив, пошли по пути смягчения подвески при ее сжатии, там кривая, наоборот, резко взмывает вверх.

Второй график показывает зависимость эффективного значения жесткости пружины для каждого из трех мотоциклов.




Вопросы и ответы.

- Нужно ли менять амотризатор при изменении параметров прогрессии?
- Да, определенно. Большинство дорожных мотоциклов имеют ход заднего колеса около 130 мм. При изменении коэффициента плеча понадобится амортизатор с другим ходом штока. У Джиксера 2002 года ход штока составляет 74 мм., Фаирблэйд того же года – на 20 мм. меньше… А ход заднего колеса одинаковый. Поэтому на Фаирблейде стоит гораздо более жесткая пружина.

-  На что, в итоге, влияет прогрессия?
– Всегда надо помнить, что менее прогрессивная подвеска будет казаться более жесткой в самом начале своего хода… Обязательно обращайте внимание при покупке, не стоит ли на вашем мотоцикле т.н. “негативная” пружина, которая делает подвеску очень мягкой на 1/3 хода пружины. Прогрессия влияет на жесткость амортизатора в зависимости от хода заднего колеса.

- Какая прогрессия лучше?
– Трудно сказать. Команды уровня WSB и GP имеют в своем арсенале по несколько комплектов коромысел и звеньев разной длины для использования под определенные погодные условия. Если трек имеет перепады по высоте, используется одно их сочетание, если трек ровный – другое. Во внимание принимается все, включая скорость прохождения поворотов, в зависимости от их радиуса.

- Могу я изменить линию прогрессии своего мотоцикла?
– Самое распространенное изменение – установка шатунов (“догбоунов”) меньшей или большей длины. Это дает слабое влияние на саму прогрессию, но зато может значительно увеличивать или уменьшать высоту мотоцикла по седлу. Такое изменение является самым распространенным по причине дешевизны и доступности, поскольку выпуск этой детали прогрессии не требует никаких лицензий даже в Австралии.
Если же хотите кардинальных изменений, придется заменить само коромысло. На R1 или R6 это легко, поскольку само коромысло представляет из себя по сути две полоски металла, владельцам остальных мотоциклов приходится уповать на местных фрезеровщиков, или раскошеливаться на фирменные наборы HRC или Yoshimura и т.д. и т.п. Также многие ставят эксперименты по установке прогрессий от одного мотоцикла на другой.

- Что по поводу выработки на деталях прогрессии?
– Выработка может немного изменить кривую прогрессии. Кроме того, наличие люфта в узлах прогрессии означает появление небольшого неподрессоренного хода подвески, который дает неконтролируемые колебания. Разнообразными люфтами в прогрессии особенно известны дорожные мотоциклы марки Yamaha.

- Влияет ли на кривую передаточное отношение звезд?
– Эффект может быть значительным. Изменение общего количества зубьев на 1 изменяет положение оси заднего колеса в среднем на 4 мм. вперед или назад. То есть, если задняя звезда увеличивается на 3 зуба, плечо рычага маятника уменьшается на 12 мм. На мотоциклах с короткими маятниками (GSXR или, особенно, Ducati), это вызывает изменение кривой на 2,3 % Помните, что, поскольку жесткость пружины пропорционально квадрату плеча, вы должны отрегулировать преднатяг пружины на 5 %.

Все.

About mototraveller

Мотоциклами болею с детства, веду этот блог о мотоциклах и мотогонках. Оказываем услуги по ремонту и обслуживанию мотоциклов.
This entry was posted in Справочник, Статьи and tagged , , . Bookmark the permalink.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>