Устройство мотоциклетных рам, часть 2. Надежда, опора и прочие несущие функции

Стальная дуплексная рама Yamaha XVS950A в разрезе

Текст: Артем ‘S1LvER’ Терехов

Продолжаем экскурсию в мир наиболее нагруженных и вечно находящихся «под давлением» компонентов наших байков. В этот раз поговорим о различных типах рам а также о том, какие «глюки» по части управляемости может вызывать неправильно сконструированная или настроенная ходовая.

Типы рам

Наиболее распространенной является рама закрытого типа, трубы которой в передней части под двигателем образуют замкнутый контур. Двигатель и трансмиссия располагаются внутри этого контура, и крепятся к кронштейнам рамы болтами. Если размеры и вес машины этого требуют, тогда используются две нижних и две верхних трубы для увеличения жесткости на кручение. Вы наверняка слышали термин «дуплексная рама» - это как раз о последних.

В случае с рамой закрытого типа, связка двигатель-трансмиссия является пассивным элементом и просто размещается внутри контура рамы. Обычно закрытые рамы изготавливают из стальных труб, хотя есть множество примеров использования стального коробчатого профиля

Рассказывая о решетчатой раме, или «птичьей клетке», нельзя не обратиться мыслями к солнечной Италии и одному из наиболее талантливейших дизайнеров за всю историю мотостроения – Массимо Тамбурини, на счету которого работа над Ducati 916, MV Agusta F4 и парой десятков менее громких моделей. История рождения «птичьей клетки» весьма любопытна, и при этом знает ее далеко не каждый.

А начинается все с появления на свет... японской революции под названием Honda CB750 в 1969 году. Тогда еще молодой Тамбурини, следящий за всеми сколько-нибудь значимыми новинками мотопрома, сразу же купил себе будущую легенду. И, катаясь на CB750 по треку, не совладал с управлением, разбил байк, и сломал себе три ребра.

Валяясь на больничной койке и маясь от безделья, Массимо понял, что жесткость и прочность современных рам не соответствует возросшей мощности, которую предлагают японские оборотистые рядники. Молодой дизайнер, который в будущем станет настоящей иконой итальянского мотостроения, достал записную книжку и на ее страницах набросал эскиз рамы, ставшей самой первой «птичьей клеткой»…

Впоследствии ее установили на Bimota HB1 – байк, заимствующий многое от Honda CB750, в частности, двигатель, тормоза, некоторые элементы подвески. К слову, две последние буквы в названии Bimota относятся к фамилии Тамбурини, но это уже совсем другая история…

Bimota HB1 с рамой-прототипом птичьей клетки

Если говорить о технической стороне «птичьей клетки», то она состоит из множества коротких отрезков, сваренных между собой таким образом, чтобы получились треугольники. Благодаря использованию двигателя в качестве силового элемента рамы, получается очень легкая и жесткая конструкция. Пожалуй, конкретный пример использования «клетки» каждый может привести сам – Ducati прославили конструкцию на весь мир, сделав ее название синонимом «красной конюшни».

Современная птичья клетка, Ducati 1098

А теперь давайте перенесемся на другую сторону земного шара, в обитель суровых самураев и высоких технологий. Японские производители «клетку» не особо жалуют, предпочитая диагональные рамы. Как правило, такие рамы состоят из двух больших балок, идущих от рулевой колонки к оси качания рычага задней подвески (если только ось качания рычага не располагается непосредственно на двигателе). Во всех рамах такого типа двигатель используется в качестве силового элемента.

Диагональная рама Deltabox, Yamaha FZR 600 1997

Каждый производитель использует свою конструкцию диагональной рамы, но какой-то принципиальной разницы между ними нет. Большинство «диагоналей» выполнены из алюминия коробчатого профиля, хотя иногда применяется и сталь. Особенно стоит отметить вариант от Triumph, примененный, например, на спортбайке Daytona 955i – балка образована парой алюминиевых труб овального сечения. Изготавливают алюминиевые рамы при помощи литья, штамповки, экструзии, проката и многих других технологий. Часто рама состоит из элементов, изготовленных совершенно разными способами, подобранными для достижения наилучшего результата.

Triumph Daytona 955i, диагональ рамы образована парой овальных труб

Кроме всем известных «диагоналей» и «птичьих клеток» есть и другие типы рам. Например, хребтовые рамы, которые активно применяются на скутерах и мопедах – да и на технике посерьезней тоже встречается (например, на Honda CB900F Hornet). Сопротивление кручению здесь обеспечивается за счет большого эффективного диаметра стального хребта.

Конструкция хребтовой рамы позволяет получить весьма опрятную машину, спрятав в полости рамы воздушный фильтр, проводку, топливный бак – тут уж каждый производитель решает вопрос организации пространства по-своему. Недостаток «хребта» в том, что при серьезной аварии восстановить целостность конструкции практически невозможно.

Хребтовая рама на Honda CB900F Hornet

Штампованная рама несущей конструкции, она же «монокок» - логическое продолжение сварных штампованных рам хребтового типа. Жесткая и легкая конструкция такой рамы образуется множеством сваренных между собой штампованных элементов из стали (или алюминия, как на Kawasaki ZZR 1400).

Наиболее известным примером подобной конструкции можно считать раму ставшего уже легендарным мотороллера Vespa, созданного сразу после Второй мировой войны. Любопытно, что конструкция рамы самой первой «Веспы» 1946 года оказалась настолько удачной, что дожила до наших дней лишь с небольшими изменениями. Основная часть рамы выполнена из пары больших штампованных элементов из стали, сваренных между собой по продольной оси.

Рама-монокок Kawasaki ZZR 1400 2006

Она расширяется за счет дополнительных штамповок, образующих рулевую колонку, защиту ног и подножки (передняя и боковые панели не относятся к структурным элементам конструкции). В совокупности все эти элементы образуют конструкцию, обладающую отличной жесткостью при довольно небольшом весе. Если же прибегнуть к другому варианту и использовать трубчатую раму, закрытую стальными панелями кузова, то в итоге получилась бы машина, обладающая меньшей жесткостью и большим весом.


BMW – давайте совсем выбросим раму

Как мы уже выяснили, у многих мотоциклов двигатель используется в качестве нагруженного элемента конструкции. Также довольно часто именно на двигателе, а не на раме, размещают ось рычага задней подвески. В результате можно отказаться от боковых элементов рамы. Но немцы из BMW решили уйти еще дальше, отказавшись от основной рамы на своих «оппозитах».

Это стало возможным благодаря использованию передней подвески Telelever, которая закрепляется на двигателе, и двух подрамников: одним спереди, удерживающим рулевую колонку и топливный бак, и одним сзади – на нем располагается сиденье. Оба подрамника связаны между собой и двигателем при помощи болтов, в этом случае двигатель несет на себе всю нагрузку, а не часть её.

Воздушный силуэт BMW R1200C, подкрепленный отсутствием рамы как таковой

Просчеты и «глюки»

Эта глава – своеобразный небольшой итог всех статей, посвященных подвеске и раме мотоцикла (если вы что-то не читали – милости просим в наш «Железный цех: теория»). Здесь мы не будем говорить об очевидных вещах, вроде того, что в конструкцию ходовой спортбайка закладывается малый угол наклона рулевой колонки и короткая база, чтобы обеспечить быстрое прохождение поворотов. Вместо этого, давайте обсудим практические моменты, от которых также очень сильно зависит управляемость и стабильность двухколесной машины. Ведь тип шин и давление в них, распределение багажа на мотоцикле, настройка подвесок – все это влияет на поведение байка на дороге не меньше, чем заложенные в геометрию шасси параметры. Итак – давайте пройдемся по некоторым причинам плохой управляемости мотоцикла и разберемся, как с этим бороться.

Раскачивание. На высокой скорости нагруженный байк раскачивается из стороны в сторону, особенно это заметно при прохождении поворотов. Часто наблюдается на туристах, да и на любых других машинах, райдеры которых расположили тяжелый багаж слишком высоко или далеко сзади (например, внутри вынесенного центрального кофра из афтермаркет-каталога). Раскачивание может быть вызвано и неправильным выбором профиля шин. Чтобы устранить проблему, можно попробовать немного поднять давление в шинах или увеличить демпфирование задней и, возможно, передней подвески.

«Шимми», боковые колебания переднего колеса. Такая неприятность чаще всего случается при наезде на неровность дороги или при выходе из поворота с ускорением – колебания возникают в результате совпадения скорости движения с собственной частотой колебаний руля. Причина: скорее всего, неправильно настроены характеристики демпфирования задней подвески. Также в «шимми» могут быть виновны убитые подшипники рулевой колонки и/или оси переднего колеса. 

Возможно, передняя шина имеет радиальное биение, или колесо не отбалансировано. Кроме того, на рулевое управление может приходиться слишком большой вес – не цепляйтесь за руль из последних сил, не давите на него! Просто держитесь, и все будет хорошо… Выходов из ситуации несколько – можно установить дополнительную усиливающую траверсу, или поставить более жесткую ось колеса. Рулевой демпфер также уменьшит эффект «шимми», но полностью не избавит от проблемы.

Подскоки. На любом мотоцикле можно столкнуться с проблемой подскока – когда колесо не способно достаточно быстро реагировать на последовательность небольших выбоин из-за инерции неподрессоренных масс. Вместо того, чтобы отслеживать поверхность дороги, колесо подскакивает в верхней точке одной выбоины и опускается в нижнюю точку следующей. При торможении в повороте будет подскакивать заднее колесо, а при разгонах – переднее. Решение: скорее всего, «глюк» вызван намертво затянутой регулировкой демпфирования сжатия подвески, либо излишней жесткостью пружин. Достаточно «ослабить хватку» - и все станет намного лучше. Либо можно попробовать снизить неподрессоренные массы, однако если там ничего не менялось (на диски никто не вешал никаких побрякушек, тормоза стоят оригинальные, а не какой-то неведомый гаражный тюнинг), сделать это без дорогостоящего «тюнинга-облегчителя» (вроде карбоновых колесных дисков) будет трудно.

Пробои. При сжатии подвески она отрабатывает всю длину хода, из-за чего на раму передается значительной силы удар. Если такое происходит на ненагруженном мотоцикле на небольших неровностях полотна, тогда стоит заменить пружины на более жесткие, либо увеличить демпфирование сжатия. Самый простой и доступный вариант для «переда» - залить в вилку более густое масло. Может быть и обратная ситуация, когда пределы хода подвески исчерпываются при растяжении. Это может быть вызвано как чрезмерным предварительным поджатием пружин, так и недостаточным демпфированием отбоя. Но, как правило, до такого пробоя даже от крайних значений регулировок подвесок еще «копать и копать» - производитель просто не позволит райдерам выставить такую регулировку, от которой подвеску будет настолько сильно «бить». А значит, подвеска неисправна – скорее всего, клапана амортизатора приказали долго жить.

Разумеется, это не полный список всего, что может вытворить «двухколесный конь». Однако более детальные разборы полетов давайте оставим специально отведенным для этого статьям. В ближайшее время мы опубликуем обширную статью о настройке подвески, с любезного разрешения Алексея с портала moto.swissblog.ru

***

На этой статье, пожалуй, можно закончить цикл о том, как устроены наши мотоциклы. Конечно, в него вошло далеко не все, однако я скромно надеюсь на то, что базовое представление об основных компонентах байка вы получили. Конечно, мы не прекратим писать о «железных» вещах – просто дальше это будут не общетеоретические статьи, а материалы, посвященные конкретным гаджетам, устройствам, узлам, деталям и так далее. Оставайтесь с нами!