Устройство задней подвески, часть 1
Текст: Артем "S1LvER" Терехов
По немногочисленным, но очень горячим и настойчивым просьбам отдельных читателей, мы наконец-то возвращаемся к теме устройства мотоцикла!. Для тех, кто с нами недавно - в разделе "Железный цех: теория" мы детально и доступно разбираемся с тем, что из себя представляет современный мотоцикл. Без заумных пояснений и сложносочиненных схем - чтобы было понятно в том числе и тем, кто недавно приобрел байк и желает узнать о нем побольше. Надеемся, что и опытные райдеры смогут найти для себя что-то новое.
Тема нашего сегодняшнего разговора - устройство задней подвески. Приступим!
Как это было
Как обычно, сперва разберемся в "происхождении видов". Задняя подвеска появилась на мотоциклах сравнительно недавно. Необходимость наличия передней подвески обнаружилась практически сразу, задняя подвеска была не столь важной - пока не увеличились скорости. В течение многих десятилетий параллелограмные передние вилки работали в паре с жесткой подвеской заднего колеса (известной как "хардтейл"). Наиболее крупные "особенности" дорог в таком случае смягчали за счет подрессоривания одиночного сиденья. Пассажиру тех времен было еще хуже, чем на "жердочке" современного спортбайка - в лучшем случае, он получал элементарную подушку над задним крылом. В комплекте с подушкой поставлялось бесчисленное количество ударов и вибраций, честно передаваемых на "пятую точку" задним колесом.
BMW R32 начала двадцатых годов - хардтейл во всей своей красе
Вскоре после Второй мировой войны, проблема отсутствия задней подвески стала все очевидней проявляться на гоночных мотоциклах - заднее колесо все дольше находилось вне контакта с афсальтом. Отсутствие подвески стало главным фактором, тормозившим общее развитие других характеристик машин.
Первой массовой конструкцией стала подвеска свечного типа. По сути - это пара двухсторонних вертикальных пружин, расположенных по обе стороны рамы между двумя кронштейнами задней вилки. Ось колеса располагалась между ними и закреплялась между верхними и нижними пружинами. Благодаря неплохому комфорту езды (еще бы - после хардтейла люди были рады чему угодно!), свечная задняя подвеска стала устанавливаться на многие дорожные модели. Что не отменяло ее недостатков: высокой скорости износа, стремления колеса к скручиванию относительно рамы (из-за отсутствия взаимосвязи между концами вилки) и недостаточного хода подвески.
Yamaha YA-1 1956 с подвеской свечного типа
Настоящий прорыв произошел с появлением качающейся задней вилки, она же - маятниковая рычажная. Подвеска такого типа вскоре стала использоваться повсеместно, что мы и наблюдаем до сих пор. Конечно, с развитием технологий и материалов появилось множество различных схем подвески, однако идея и принцип остались неизменны.
Устройство
Рычажная подвеска - это разновидность автомобильной подвески с поперечным рычагом. Она состоит из шарнира, расположенного горизонтально в передней части рычага, который закрепляется между боковыми элементами рамы или на задней части картера и позволяет рычагу перемещаться вверх и вниз. Из оси качания выходят два рычага, между ними на оси закрепляется заднее колесо, фиксируемое между концами этих рычагов.
Двухрычажная автомобильная подвеска с поперечными рычагами
Продольные рычаги маятниковой подвески - разница в том, как расположены рычаги
Для обеспечения подрессоревания ходовой части и гашения возникающих при этом колебаний между маятником и рамой устанавливается один или два амортизатора. Сложность амортизатора очень сильно отличается от машины к машине, но в большинстве случаев - это пружина, установленная снаружи гидравлического амортизатора. Чтобы амортизатор мог поворачиваться при перемещении рычага подвески, его устанавливают на специальные крепления.
В рычажной подвеске традиционной конструкции используются два амортизатора - по одному с каждой стороны. Они крепятся к рычагу перед осью с одной стороны и к подрамнику - с другой. Часто такую схему можно встретить на недорогих байках, а также там, где это будет уместно в стилистическом смысле: многочисленные классики, ретро-байки и каферейсеры.
Ducati GT1000 - классическая пара амортизаторов сзади
Наиболее распространенной современной схемой является рычажная подвеска с моноамортизатором. Он закрепляется по центру рычага подвески перед задним колесом при помощи системы рычагов, соединяющих рычаг подвески, моноамортизатор и раму.
Немного сопромата
Много лет в качестве материала для маятника использовали стальные трубы или штамповки с усилителями в местах присоединения рычагов к трубе шарнира подвески. Сталь обладает неплохим соотношением прочности и веса, но для обеспечения жесткости маятника мощного байка, требуемые размеры сечения стального рычага сильно утяжелили бы подвеску. А это, как мы помним из рассказа о неподрессоренных массах (в статье об устройстве передней подвески), очень плохо для управляемости мотоцикла.
Наилучшей альтернативой стал алюминиевый сплав. Его прочность и вес примерно в три раза меньше, чем у стали - логично, что для создания аналогичного по прочности алюминиевого рычага придется увеличить его в три раза. Но увеличение площади сопровождается увеличением жесткости, и алюминиевый рычаг подвески, обладающий одинаковыми со стальным прочностью и весом, фактически будет намного жестче. И здесь уже открывается поле для маневра - повысить жесткость, не увеличивая вес, или получить жесткость как у стали, снизив при этом вес.
Для повышения жесткости множество маятников делают с изгибом. Примеров много - тот же рычаг семейства "файерблейдов" от Honda под названием Gull-Arm (крыло чайки), или Kawasaki ZX-6R на титульной фотографии вверху статьи. Еще один способ увеличить жесткость без серьезного увеличения веса - использовать треугольную конструкцию. Кроме того, алюминий штампуется или прокатывается так, чтобы создать внутри маятника перегородки. Они придают сечению треугольный или коробчатый профиль, что значительно поднимает жесткость конструкции (также это позволяет сделать внешние стенки более тонкими и легкими).
Маятник Tri-Arm из алюминиевого сплава - Honda CBR900RR
Лучше алюминиевого сплава по части баланса жесткости и веса - только магниевые сплавы и углепластик. Но пока карбоновые маятники можно встретить лишь на болидах в гонках прототипов (они же - MotoGP).
Красота требует жертв?
Всем нам очень нравятся маятники с консольным креплением заднего колеса, т.е. когда колесо крепится только к одному рычагу. Преимущества такой конструкции были обнаружены во время гонок на выносливость, в которых предусмотрены пит-стопы для дозаправки и смены покрышек. Однорычажная подвеска гораздо лучше именно в плане удобства и скорости обслуживания: колесо крепится к ступице, на которой установлена задняя звезда и тормозной диск. Поэтому нет необходимости снимать цепь со звездочки, а диск можно оставить в суппорте. Плюс, конечно же - прекрасный эстетический вид на "корму" байка.
Трудно представить красивый MV Agusta F4 с двухрычажным маятником
Недостаток состоит в том, что для обеспечения нужной жесткости консольные маятники нужно делать гораздо более крупными, потому что один рычаг изгибается сильнее, чем два. У "консоли" также есть тенденция к скручиванию, что может вызывать гироскопические моменты, ухудшающие управляемость.
Интересно, что изгиб и кручение могут быть как вредными и досаждающими, так и полезными. Например, однорычажная подвеска легче скручивается в повороте, обеспечивая больший угол к продольной оси машины. По-простому - байк сам подруливает задним колесом в направлении заданной траектории. Теоретически конечно, такое вмешательство - это плохо, но на деле "автопилот" способствует стабилизации аппарата в повороте.
*****
Мы немного прояснили для себя, что представляет собой задняя подвеска современного байка. Конечно, в статью вошло далеко не все - вопрос о том, сколько амортизаторов лучше (два или один) применять, какие они бывают, что такое прогрессивная характеристика и так далее. Если вам интересно узнать об этом и многом другом - пишите в комментариях, и мы обязательно подготовим еще одну статью. До встречи!
