Картриджные вилки

Прогресс техники – это путь поиска компромиссов. Компромиссов между возможным, доступным и желаемым. И спортивная техника, стоящая на острие прогресса, как никакая другая, отражает это. Одним из полей поиска компромиссов стали картриджные вилки.

Картриджные вилки – очередной шаг на пути эволюции классических «телескопов» в сторону расширения их возможностей и потребительских качеств. Предыдущий шаг «телескоп» сделал, превратившись в «перевёртыш». То есть та стальная труба, которая раньше была неподвижной, оказалась внизу и стала подвижной, а алюминиевая, та, что больше в диаметре, оказалась зажатой в траверсе.

Благодаря этому удалось несколько увеличить жёсткость всей системы за счёт увеличения диаметра пера в критическом сечении (в данном случае оно располагается аккурат в середине нижней траверсы) и длины сопряжения подвижной и неподвижной труб. Теперь типовой диаметр пера вилки для «большой» техники стал равным 43 мм.

Больше можно (и на практике возможно – аж до 50 мм!), но уж очень дорого: существенно возрастают силы трения в уплотнениях – даже при таком диаметре перья «перевёртышей», предназначенные для спортбайков, с целью снижения сил трения стали покрывать нитридом титана. А, как мы знаем, чем выше сила трения покоя – тем сложнее оптимизировать характеристики амортизаторов. Да и неподрессоренная масса при дальнейшем увеличении диаметра становится такой, что сводит на нет все преимущества схемы, а с этим тоже не так просто и дёшево бороться. Нет, можно, конечно, увеличить диаметр и до 45 мм, как это сделано на некоторых мотоциклах MotoGP, но их стоимость…

Но вернемся к картриджам. Как ясно из названия, система демпфирования тоже очень изменилась, хотя суть процесса осталась прежней – перетекание жидкости через отверстия различного сечения в дросселирующем клапане. Фактически картриджная схема демпфирования получена адаптацией схем, успешно использовавшихся к тому времени в течение нескольких лет в задних амортизаторах. Теперь демпфируется не только ход отбоя, но и ход сжатия. Да и демпфирование подразделяется на медленное и быстрое (имеется в виду скорость сжатия-разжатия вилки).

ля осуществления таких функций, клапан демпфирования отбоя, точнее, крепление его штока, перекочевал из нижней части вилки в верхнюю, а в нижней части вилки, в основании картриджа, разместился клапан демпфирования сжатия. При ходе сжатия клапана отбоя закрываются, и поршень, движущийся внутри картриджа, вытесняет масло через клапаны сжатия. Соответственно, при ходе отбоя закрываются клапаны сжатия, и масло попадает в подпоршневое (межклапанное) пространство через клапаны отбоя.

Для разделения скоростей демпфирования в теле клапанов имеется несколько каналов, перекрытых пакетом пластин разного диаметра и толщины, непосредственно управляющих демпфированием. При медленном ходе амортизатора возникает небольшое избыточное давление, способное отжать только самую тонкую шайбу самого большого диаметра. При быстром ходе амортизатора давление будет больше, и тогда отожмутся и более толстые шайбы меньшего диаметра. За счёт этого сечение открытых каналов увеличится, и клапан пропустит большее количество масла.

Однако картриджные вилки требовательны к точности настройки под конкретные дорожные условия и стиль вождения. Для этого необходимо подбирать количество и диаметр отверстий, а также количество, диаметр и толщину пластин в управляющем пакете. Относительно легко это сделать на гоночном мотоцикле, поскольку гоночные трассы ровные. Да и то – вспомните, сколько мучаются гонщики, пока поймают настройки.

Если вообще поймают. Так что хоть и хороша картриджная схема, но для реальных дорожных условий с широким диапазоном изменения условий она далеко не всегда настолько удачна, как хотелось бы. Но то, что она всё же лучше классической поршневой схемы уже хотя бы за счёт введения демпфирования сжатия и разделения демпфирования сжатия и отбоя – несомненно. Ещё одно достоинство картриджной схемы заключается в том, что исключено влияние пузырьков воздуха на работу системы демпфирования. Дело в том, что в классической поршневой схеме поршень часто приближается к поверхности уровня масла, и за счёт турбулентных явлений в жидкости возможна её аэрация. Насыщение масла пузырьками воздуха приводит к существенному ухудшению демпфирующих свойств амортизатора.

В картриджной же схеме поршень находится глубоко в толще масла, да ещё и внутри картриджа, и явления турбулизации не способны захватить воздушную подушку над маслом. Тем не менее, кавитационные явления полностью не исключаются, а потому все чаще в «кольце» появляются газонаполненные вилки с выносными резервуарами.

Самым существенным недостатком картриджной схемы является её чувствительность к состоянию масла. Дело в том, что внутренняя поверхность неподвижной алюминиевой трубы анодируется, для повышения износостойкости, а направляющие втулки покрыты антифрикционным слоем тефлона. Анодированная поверхность имеет кристаллическую, а значит, довольно шероховатую поверхность, активно изнашивающую тефлон. Продукты его износа, попадая в масло, быстро приводят его в негодность.

Такая проблема существует и у классических поршневых схем, но в картриджных схемах скорость протекания масла гораздо выше, потому изменение его свойств гораздо более критично, поскольку это влияет не только на вязкость масла, но ещё и на износ. Да и попадание продуктов износа между пластинами управляющего пакета тоже ничего хорошего не сулит.

Следует отметить, что вязкостные свойства даже у дорогих синтетических амортизаторных масел заметно меняются от температуры, а вместе с ними и демпфирующие свойства вилок. Проблему износа тефлона втулок решают материаловеды. А пока они решают, конструкторы Yamaha YZF-R1 изменили её конструктивно – все втулки перекочевали на неподвижную трубу и теперь трутся тефлоновым покрытием по гладкой хромированной поверхности подвижной трубы. Однако это усложнило как саму конструкцию, так и её изготовление и обслуживание. В общем, компромисс на компромиссе.

В заключение рассказа о самых распространённых системах передней подвески стоит вспомнить о довольно нередких (вспомним хотя бы «лицензионную» вилку «ИЖа») пневматических подвесках. Точнее, пневмомеханических. Воздух – очень хорошая упругая среда, позволяющая создать классные системы амортизации, да вот только на нынешнем техническом уровне реализовать это практически невозможно.

Потому чисто пневматических вилок не существует – уплотнения повыдавливает. А вот дополнить пружину воздушной «подушкой» поджатой – это можно, такое давление манжеты выдержат. Да даже если будут травить, то пружина-то останется, и можно будет доковылять до места назначения. Зато регулируется поджатие у таких вилок очень легко – накачал насосом через соответствующий ниппель, и всё хорошо. А в остальном такие вилки – обычные поршневые конструкции с масляными демпферами. Да, кстати… Возникает вопрос: зачем все эти навороты с демпфированием-то?!
Поясним.

Каждая система амортизации рассчитывается на некоторые усреднённые условия загруженности как по дорожным условиям, так и по поддерживаемому весу. Это значит, что при любой нагрузке из допустимого диапазона должен оставаться определённый запас хода до отбоя. Таким образом, если на мотоцикле сзади сидит «изячный дэвушка», вокруг нее наишаченные кофры, и вы сами все такие из себя экипированные, то среднестатистическая настройка подвески уже не прокатит – её будет нещадно пробивать из-за недостаточного запаса хода до отбоя.

Избежать этого можно, если повысить преднатяг пружины, поджав её. Но тут всплывает другой момент – демпфирование отбоя рассчитано-то на старую нагрузку и старый преднатяг пружины! Теперь подвеска будет недодемпфирована, и мотоцикл станет взлетать на длинных неровностях с последующим приземлением и пробоем подвески. Значит, надо поджать и демпфирование. Если же после всего этого мы сгрузим «тёщу, картонку и собачонку», то окажется, что подвеска очень жёсткая. Распустив поджатие пружины, мы получим передемпфированную вилку, которую может и «упаковать» на крупных протяжённых неровностях – т. е. демпфирование может оказаться настолько велико, что пружина не сможет разжать амортизатор, и вместо оного мы в подвеске получим «пару ломиков». Думаю, пояснять не надо, чем это в итоге чревато – точнее, «череповато».

Источник

Оставить комментарий

Вы должны быть залогинены чтобы оставить комментарий.