Телескопические вилки

Телескопическая вилка – узел не менее известный и примелькавшийся, чем карбюратор или автомобильный дифференциал. И со столь же непонятными большинству «простых юзеров» принципами работы. Попробуем в них разобраться, ибо от этих «оглобель», зажатых в траверсах, в огромной мере зависит поведение мотоцикла на дороге.

За всю историю мотоциклизма конструкторы разработали не так и много вариантов подрессоривания переднего колеса. И самый известный – телескопическая вилка, начавшая приживаться на мотоциклах не в 30-е годы, а где-то с конца 50-х. Получившая при этом почти абсолютное распространение, выжив в конкуренции сначала с параллелограммными, а потом с рычажными системами. Конструкторы и тех, и других сейчас вновь поднимают головы, но отправить в отставку ставшую канонической конструкцию удается лишь в некоторых случаях, изначально позиционируемых как «деликатес для посвященных».

Итак, «телескоп». Два трубчатых «пера», зажатых в траверсах. Перефразируя известное высказывание Черчилля, «телескоп»– худшая из систем подрессоривания, не считая всех остальных. В качестве передней подвески такая вилка имеет целый ряд неоспоримых плюсов.

А именно:
— относительно скромная неподрессоренная масса;
— очень большой угол поворота руля;
— неплохие массогабаритные показатели;
— возможность достижения больших ходов колеса.
Из минусов следует отметить следующие:
— относительная невысокая изгибная и крутильная жёсткость;
— довольно большое трение покоя;
— сложные условия работы уплотнений;
— большие трудозатраты при изготовлении;
— неудачная геометрия и кинематика системы колесо-вилка-рама, порождающая ряд неприятных эффектов.

Неподвижные трубы такой вилки выполняются, как правило, из стали и с высокой точностью и чистотой обработки наружной поверхности, покрытой «твёрдым» хромом или (на особо эксклюзивной технике) нитридом титана. Такая подготовка поверхности обусловлена тем, что по ней трутся манжеты гидравлических уплотнений и направляющая втулка подвижной трубы.

Соответственно требуется обеспечить очень гладкую поверхность (говоря по-инженерному – с минимальной шероховатостью) для достижения долговечности уплотнений и тефлонового антифрикционного слоя втулки и минимизации силы трения в сочленении.

Внутренняя поверхность подвижной трубы выполняется с такой же тщательностью – по ней скользит направляющая втулка, расположенная в нижней части неподвижной трубы. Единственное, ей не требуется высокая коррозионная стойкость, в отличие от неподвижной трубы, поскольку эта труба одновременно является и резервуаром, в котором содержится масло, участвующее в работе системы демпфирования.

Да! Кстати, о системе демпфирования! Зачем вся эта тяжелая, сложная и капризная гидравлика вообще нужна мотоциклу? Если бы её не было, то сразу после сжатия пружина стремилась бы распрямиться с максимально возможной скоростью, и мотоцикл просто раскачивало бы. (Собственно говоря, так и происходит в том случае, когда вилке приходит «аллес капут», и проблемой становится просто доковылять до сервиса).

Система демпфирования не дает этого сделать. На самом деле, наличие и работа системы демпфирования оказывает огромное влияние на управляемость и характер поведения мотоцикла. У любого опытного мотоциклиста в памяти отложилась не одна история о том, как люди «раскладывались», наплевав на состояние передней вилки. Кто-то, увы, и сам изучил этот урок тщательного подхода к состоянию мотоцикла.

И далеко не все «отделались лёгким испугом». Очень многие малокубатурные внутрияпонские модели мотоциклов, столь популярные у нас в России, имеют заведомо мягкую для наших реалий переднюю вилку. Не будем рассуждать, с чем это связано, отметим лишь, что для наших дорог и для массогабаритных показателей среднестатистического мотороссиянина езда на таких вилках мало того, что неприятна, но ещё и небезопасна – срабатывание вилки до отбоя в повороте чревато плачевными последствиями. Методов борьбы с излишней мягкостью вилки, по сути, два.

И первый из них связан как раз с системой демпфирования – в вилку заливается более вязкое масло. За счёт того, что при отработке небольших неровностей дорожного полотна вилка не успевает до конца разжиматься из-за работы системы демпфирования отбоя, относительная жёсткость вилки возрастает. Однако с этим методом важно не пересолить – можно добиться передемпфирования вилки до такой степени, что при проезде больших неровностей вилка не будет успевать разжиматься – её «упакует», и она превратится в два эдаких ломика. Последствия очевидны.

По своей сути простейшая система демпфирования (амортизации) представляет собой клапан, перепускающий жидкость по разным каналам при ходе сжатия и при ходе отбоя. При ходе сжатия клапан пропускает масло через диффузор большого сечения, и вилка свободно сжимается, а при ходе отбоя клапан закрывается, и масло протекает через несколько каналов малого сечения, чем и достигается замедление разжатия.

В идеале величина демпфирования должна зависеть от скорости сжатия и растяжения вилки. На особо продвинутых спортбайках так и сделано – система демпфирования имеет массу регулировок – по сжатию, разжатию (отбою), так же различаются регулировки по медленным и быстрым воздействиям. Но настройка таких систем – дело очень тонкое и сложное. Вспомните, как часто пилоты сетуют: «Не нашли нужных настроек на трассу…». Или наоборот радуются удачно подобранным настройкам. По большей части это говорится о настройках подвесок. В таких сложных вилках используется картриджный демпфер. Однако основная масса вилок – это относительно простая поршневая конструкция.

Принцип работы такой схемы амортизации следующий. При ходе сжатия масло, находящееся в нижней части подвижной трубы, через клапан в поршне и параллельно через отверстия перепуска вытесняется в пространство над клапаном и поршнем. Жёсткое соударение металл в металл при полном сжатии (пробой сжатия) вилки исключается за счёт того, что некоторое количество жидкости замыкается в пространстве под поршнем, из-за заведомо просчитанного перекрытия клапаном перепускных отверстий.

При ходе разжатия клапан закрывается, и масло протекает только через перепускные отверстия, сечение которых много меньше, нежели в группе с клапаном, что и создаёт сопротивление свободному разжатию пружины. Жёсткое разжатие вилки (пробой разжатия) исключается за счёт аналогичного гидрозамка над телом клапана, а также за счёт пружины гашения отбоя, которая много меньше (но жестче!) пружины, гасящей ход сжатия.

Немалую долю вилок составляют системы вообще без демпфирования или с сильно упрощёнными системами демпфирования – как правило, это вилки скутеров. Зачастую их система демпфирования представляет собой просто поршень с уплотнительным кольцом, перемещающийся в масле по трубе с усилием трения, достаточным для гашения колебаний. На дешёвых скутерах и мопедах отсутствует даже такая система демпфирования. Для исключения пробоя сжатия таких вилок в них устанавливают резиновый конус-ограничитель. Некоторое гашение колебаний осуществляется за счет внутреннего трения в вилке, но этого недостаточно даже на относительно тихоходной технике (а ведь такие вилки ставились даже на памятные многим венгерские Pannonia о 14 силах и 250 кубах!). Хотя благодаря своей дешевизне на утилитарных 50-кубовых скутерах такие системы будут использовать долго.

Кстати, о пружинах. В идеальном случае характеристика сжатия вилки должна быть прогрессивной – т. е. чем дальше идет сжатие, тем большую жесткость должна иметь подвеска. Таким образом достигается комфортная работа при отработке небольших неровностей, и исключается пробой вилки при её больших ходах. В самом общем случае используются пружины, имеющие линейную характеристику сжатия – т. е. упругость пружины нарастает прямо пропорционально её сжатию (пружина имеет постоянный коэффициент упругости).

Преимущество таких пружин в их дешевизне и технологичности. Однако характеристика вилки с их использованием оставляет желать лучшего – подвеску легко пробивает. Некоторые производители используют в дешёвых амортизаторах по несколько пружин разного шага навивки (очень редко больше двух пружин на одно перо). В таких амортизаторах мягкая пружина отрабатывает небольшие неровности, легко складываясь, после чего срабатывает вторая пружина. Вот в таком резком изменении характеристики и заключается изъян такой схемы. Наиболее оптимальным является использование пружин переменного шага навивки.

При работе такой пружины по мере её сжатия мягкие витки складываются, и коэффициент упругости возрастает. Такими пружинами обычно комплектуются достаточно динамичные и скоростные мотоциклы, рассчитанные на активный стиль езды. Проблема таких пружин заключается в сложности их изготовления и, соответственно, относительно высокой себестоимости. Еще дороже пружины с постоянным шагом навивки, но с переменным сечением прутка.

Впрочем, стоимость пружины играет существенную роль на массовых мотоциклах с простыми вилками, чья конструкция исчерпывается приведенным выше описанием. На более дорогих моделях подвески куда более «навороченные» и «продвинутые».

Источник

Оставить комментарий

Вы должны быть залогинены чтобы оставить комментарий.