Из жизни амортизаторов. Устройство задней подвески, часть 2

Из жизни амортизаторов. Устройство задней подвески мотоцикла. Kawasaki ER-6F 2008

Текст: Артем "S1LvER" Терехов

Перед вами - вторая часть рассказа о том, что представляет собой задняя подвеска мотоцикла. Разобравшись с общими вопросами, давайте перейдем к более конкретным вещам, а именно - различным конструкциям амортизаторов, применяемых на современных мотоциклах.

 


Первый взгляд

Уровень сложности амортизаторов определяется типом мотоцикла, на который они устанавливаются. Однозначно, у классика начального уровня этот компонент будет проще устроен, чем у суперсовременного спортивного снаряда. Требования подрессоривания и демпфирования во многом аналогичны таковым для передней подвески (мы уже рассказывали об этом, поэтому не будем снова заострять внимание). Рекомендуется устанавливать пружины с прогрессивной характеристикой, а для демпфирования необходимо различное сопротивление при сжатии и растяжении, а также при быстром и медленном сокращении амортизатора. Последнее называется высокоскоростным или низкоскоростным демпфированием, и в продвинутых системах может быть настроено раздельно.

С пружинами тоже не все просто. Прогрессивную характеристику можно получить, установив несколько пружин различной жесткости на корпус амортизатора. Работает это так - в начале хода подвески более мягкая пружина легко сжимается, позволяя колесу отслеживать мелкие неровности. При наезде на что-то большее, чем небольшая "особенность" полотна, мягкая пружина полностью сжимается, и дальнейшее перемещение контролируется более жесткой пружиной. Это - самый простой пример прогрессивной характеристики. Как видите, в данном случае она разделена на два явных этапа. Даже такой прямой, как рельса, подход, гораздо лучше одной пружины постоянной жесткости.

Aftermarket-амортизаторы с двумя пружинами для Honda CB750
Устройство задней подвески мотоцикла. Aftermarket-амортизаторы с двумя пружинами для Honda CB750


Аналогично некоторым телескопическим вилкам, в амортизаторах также применяют пружины с переменным шагом навивки. Так же, как и в случае с двумя пружинами, это означает, что упругость повышается по мере увеличения хода колеса - и в данном случае прогрессивная характеристика лучше, чем при использовании пары отдельных пружин.


Каждая подвеска свою систему хвалит

От такой простой вещи, как пружина, давайте перейдем к более сложной части задней подвески. И тут выясняется, что "разнообразие видов" довольно обширное. За десятилетия производители обкатали множество концепций амортизаторов, некоторые из которых прижились и нашли свое место в современных машинах.

Интересно выглядит пневматический амортизатор. В самом простом исполнении к обычной пружине добавляется давление воздуха для получения прогрессивной характеристики. Ведь воздух - это сжимаемая смесь газов, и чем сильнее его сжимать, тем больше он этому сопротивляется. Пружина выполняет основные упругие свойства, но по мере увеличения хода начинает сказываться влияние возрастающего давления воздуха. 

Обычно пневматический амортизатор содержит клапан, с помощью которого задается давление воздуха, а чтобы давление было одинаковым в двух амортизаторах (если применяется такая схема), они соединяются шлангом. Часто систему совсем избавляют от пружины, возлагая все задачи на сжатый воздух. Еще недавно пневматические системы были не слишком интересны для производителей, ввиду высокой стоимости производства. Но сейчас множество машин различных классов используют пневматическую конструкцию. Например, тяжеловесный BMW HP2 Enduro или G650 Xchallenge.

Пневматический амортизатор BMW G650 Xchallange 2007
Устройство задней подвески мотоцикла. Пневматический амортизатор BMW G650 Xchallange 2007

В идеальном варианте схема включает в себя компрессор, позволяющий менять жесткость амортизатора (путем откачки-накачки воздуха в емкость амортизатора) во время езды. На практике, пневматическая подвеска отлично себя показывает, однако существенно ограничивающим ее применение недостатком по-прежнему остается высокая стоимость и сложность всей системы.

В противоположность "пневматике", гидравлические амортизаторы не выглядят экзотикой. Они устроены достаточно просто - в них шток и поршень амортизатора перемещаются в масле. При сжатии демпфирование минимально, что позволяет колесу быстро реагировать не мелкие неровности. При растяжении (отбое) демпфирующий эффект гораздо выше, что предотвращает подпрыгивание колеса на неровной поверхности.

В самом базовом виде демпфирование достигается за счет перетекания масла через небольшое отверстие в поршне. Но это означает, что скорость демпфирования будет одинакова при сжатии и растяжении. Чтобы получить разную скорость в каждом направлении, используют обратный клапан - при ходе сжатия часть отверстий открывается, позволяя поршню перемещаться относительно легко.

У гидравлических амортизаторов есть улучшенная разновидность - газонаполненный амортизатор. При тяжелых условиях использования в амортизационной жидкости появляются пузырьки - масло превращается в насыщенную воздухом пену. Это явление называется кавитацией, и оно серьезно ухудшает характеристики демпфирования амортизатора.

Газонаполненный задний амортизатор KITACO
Устройство задней подвески мотоцикла. Газонаполненный задний амортизатор KITACO

Кавитация возникает, когда поршень перемещается быстрее масла. Масло не может перетекать через клапан с достаточной скоростью, поэтому в потоке появляются пузырьки воздуха. Похожий эффект можно наблюдать вокруг лопастей винта моторной лодки - воздух образуется в результате перепада давлений с разных сторон винта, даже несмотря на то, что последний полностью погружен в воду.

Когда в емкости вместо упругого масла плещется пена, амортизатор утрачивает свои демпфирующие свойства, и подвеска начинает болтаться "не по плану". Первое, что приходит в голову - полностью откачать воздух из амортизатора, заполнив его маслом до краев (ведь если не будет воздуха - не будет и кавитации). Но проблема в том, что амортизатор в процессе работы нагревается из-за регулярного сжатия присутствующего в нем воздуха и гидродинамического трения масла, протекающего через клапана под высоким давлением. Это означает, что масло расширяется и сжимается, а значит - для учета этого явления должны существовать определенные условия.

Поэтому в газонаполненных амортизаторах воздушное пространство над маслом заменяют герметичной камерой, которую обычно заполняют азотом в состоянии газа. В этом случае масло все так же может расширяться, но исключается проблема с кавитацией, поскольку прямого контакта между маслом и газом нет (их разделяет подвижный поршень).

Как ни крути, но законы физики никто не отменял - при столь активном характере процессов движения в амортизаторах, они будут нагреваться. Чтобы исключить эту проблему, производители разработали конструкцию с вынесенным резервуаром (в зарубежных текстах часто проходит как "piggyback shock"). В таком подходе емкость с маслом закрепляется на корпусе амортизатора и соединяется с ним при помощи канала. В резервуаре есть подвижный поршень, который поддерживает давление в амортизаторе. Сам аморт полностью заполняется маслом, что положительно сказывается на тепловыделении, а увеличение объема масла компенсируется резервуаром.

 

Газонаполненный моноамортизатор с вынесенным резервуаром, Yamaha R1SP 2006
Устройство задней подвески мотоцикла. Газонаполненный моноамортизатор с вынесенным резервуаром, Yamaha R1SP 2006

Нельзя не упомянуть еще об одной интересной системе амортизатора, которая, впрочем, просуществовала недолго. Речь идет о роторном амортизаторе, который компания Suzuki применила на стрите TL1000S и спортбайке TL1000R. В данной конструкции функции подрессоривания и демпфирования отводятся двум различным узлам. Внешне все выглядит очень похоже на обыкновенную "гидравлику". Вот только амортизатор в этой системе отсутствует - его функции выполняет заполненный маслом цилиндр, внутри которого установлена крыльчатка с обратными клапанами. Это устройство соединено с рычагом подвески отдельной тягой, что позволяет преобразовать движение рычага во вращение крыльчатки. Так достигается регулируемое сопротивление при помощи клапанов, через которые перетекает масло.

Аналогичная система используется на некоторых болидах "Формулы 1", но за этим громким сравнением таится настоящая угроза. Роторный амортизатор не слишком хорошо адаптировали для мотоциклов - ход задней подвески TL1000S был ограничен, а небольшой объем масла в системе приводил к ее быстрому перегреву и кавитации масла. Кроме того, на плохом покрытии амортизатор мог и вовсе заблокироваться и перестать отрабатывать неровности - колесо просто подскакивало на них. Не зря этот мотоцикл пользуется дурной славой, а на Западе даже был прозван "Widowmaker" (в вольном переводе - "вдоводел"). В TL1000R японцы провели работу над ошибками и существенно улучшили конструкцию, но применять на других моделях все же не стали. А объемы продаж мотоциклов семейства TL Suzuki охарактеризовала как "ниже оптимальных". Напрашивается простой вывод - мало взять технологию и громко ее разрекламировать, нужно также учитывать, в каких условиях она будет использоваться.


Дуэт или одиночка?

Какого типа амортизатор применить - не единственный вопрос, который задают себе конструкторы. Еще один важный момент заключается в их количестве. Конструкция мотоцикла обуславливает тот факт, что амортизаторы должны располагаться близко к задней части байка - нижний кронштейн обычно крепится недалеко от оси заднего колеса. Это означает, что ход амортизаторов и заднего колеса примерно одинаков.

Такой ход амортизаторов означает необходимость быстрого перемещения объема масла через клапана, последствия мы знаем - уменьшение вязкости, нагрев, а в случае с обыкновенными гидравлическими амортизаторами, еще и кавитация. При этом величина хода колеса ограничивается условиями нормальной работы амортизаторов. Это не очень существенно для дорожных машин (с их небольшим ходом колеса, до "красной зоны" работы амортизаторов еще очень далеко), но внедорожным байкам для улучшения результатов часто необходима величина хода большая, чем это доступно.

Чтобы увеличить ход подвески, необходимо сместить амортизатор как можно дальше к оси качания рычага подвески (визуально - ближе к двигателю). Задача заметно облегчится, если применять один амортизатор. Также это решение позволит исключить любой дисбаланс, который может возникнуть между двумя отдельными амортизаторами. Устанавливаемый таким образом моноамортизатор может быть намного шире, чем "один из двух", поэтому можно использовать аморты и пружины более сложной конструкции. Также можно сделать его короче, поскольку из-за смещения ближе к оси качания рычага подвески ход амортизатора уменьшится.

Ducati Paul Smart 1000 2005
Устройство задней подвески мотоцикла. Ducati Paul Smart 1000 2005

Очень интересное решение - справа на месте предполагаемого второго амортизатора расположена пара глушителей, а единственный амортизатор находится в "классическом месте", чтобы сохранить ретро-облик мотоцикла. Яркий пример компромисса между характеристиками и внешним видом.

С моноамортизатором есть некоторые нюансы, в частности - увеличение нагрузок, влекущих за собой необходимость усиления кронштейна под рамой. Однако главная проблема заключается в необходимости улучшенного охлаждения амортизатора. К ухудшению обдува набегающим воздухом добавляется близость горячего двигателя мотоцикла. Впрочем, как мы видим на примере множества современных мотоциклов, эти проблемы удается решать. Главный плюс моноамортизатора в том, что он все-таки один, а следовательно - снижаются общие и неподрессоренные массы.

 

***

Тема задней подвески очень обширная, писать об этом можно бесконечно, но базовое представление о ней мы составили. В следующих статьях поговорим о том, без чего не обходится ни один серийный мотоцикл (хотя теперь с этим можно поспорить) - о раме. Оставайтесь с нами!



Комментарии  

Joice
# Joice 17.05.2010 20:54
Здорово! И снова узнал новую для себя "фишку", про роторные амортизаторы Suzuki )
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
Zwimian
# Zwimian 18.05.2010 02:58
8) Аплодисменты!Простая и понятная статья!
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
S1LvER
# S1LvER 18.05.2010 08:20
Спасибо, стараемся :-)
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
Danil
# Danil 21.05.2010 06:48
Коллеги, хотел немного поправить - пневматический задний амортизатор у BMW стоит только на серии G650X. На G450X и HP2 Sport стоят понятные гидравлические амортизаторы Ohlins.
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
S1LvER
# S1LvER 21.05.2010 09:53
Извините, забыл уточнить - на HP2 Sport и правда гидравлика, а вот на HP2 Enduro как раз пневматика. Вот подтверждение, если что http://www.raptorsandrockets.com/images/BMW/BMW_HP2_still006_edited.JPG

На G450X действительно гидравлика - спасибо за уточнение, поправим! :-)
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
Danil
# Danil 21.05.2010 11:13
Точно! Я сам про HP2 Enduro совсем забыл :) там тоже пневматика.
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Если заметили ошибку, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter

Мотокаталог

Комментарии