andrews_answer (andrews_answer) wrote,
andrews_answer
andrews_answer

Вилочное

(помявшись) К нам в редакцию поступил серьезный вопрос, по которому считаю необходимым доложить.


Вообще говоря, передняя вилка мотоцикла всегда была объектом нездорового энтузиазма.


В качестве извинения и объяснения этому могу лишь сказать, что на то были и объективные причины в том числе. Причины просты - обычная сегодня телескопическая вилка отнюдь не являлась и не является идеалом в смысле обеспечения управляемости, да и безопасности движения в целом. Это априори более чем спорное решение, с которым мирятся в силу его технологичности и дешевизны. Более технологичным и бюджетным может быть только решение без амортизации переднего колеса вовсе, но и оно не есть идеал по комплексу соображений.

Давайте разбираться, какую же проблему люди хотят решить и с чем воюют. Когда говорят об управляемости и безопасности, то имеют в виду весьма простые вещи. Управление транспортным средством с точки зрения науки это тот самый академик Чудаков, который лауреат двух сталинских премий и автор "теории автомобиля". Все, что нужно по теме устойчивости и управляемости транспортного средства, он написал еще до войны. Ничего выдумывать не надо, наливай да пей и говори дяде спасибо.

Умные люди почитали и начали системно увеличивать жесткость конструкции в целом для обеспечения стабильности положения колес относительно центра масс. С той же целью пересчитывались характеристики упругости, эластокинематика, геометрия подвесок... И следствия в виде кастора, углов установок колес и иже. При этом мы взрослые люди и понимаем, что все можно сделать очень хорошо и очень надежно, но стоить это будет как чугуниевый мост. Да и технологи подвывают от требований нормальных конструкторов. Потому любой конструктив это компромисс между финансистами, технологами, конструкторами и безопасниками. По итогам таких торгов для передней подвески автоматического мобиля родилась двухрычажная подвеска и бюджетная однорычажная подвеска Мак-Ферсон.


Работает двухрычажка как-то так:

Обратите внимание на параллельность колес относительно друг друга и стремление сохранить оную между осью колеса и поверхностью дороги.

Сказанного достаточно, чтобы понять всю глубину наших глубин в части мотоциклетной телескопической вилки. Посмотрите винимательно, как оно работает.

Любая мелкая неровность на прямой заставляет измениться колесную базу мотоцикла, что меняет характеристики управляемости. Любая мелкая неровность в повороте меняет не только базу, но и собственно радиус поворота. Отдельные подвески добавляли в этот букет болячек еще и смену кастора.


Отдельно и особо замечу, что на рисунке красная прямая передней вилки изображена как абсолютно жесткая кинематическая связь. В реале все сложнее, она не всегда является даже достаточно жесткой, какая уж там абсолютность... Гнется оно очень заметно даже на глаз. И сильнее всего гнется при увеличении нагрузки, т.е. в предельных ситуациях с точки зрения управляемости.

Лирическое отступление. Сказанным выше объясняются очень многие аварии даже у опытных мотоциклистов - моц в боевом режиме работы и моц тошнота это два разных мотоцикла в смысле управляемости. А в пределе это вообще третий агрегат, который способен очень удивить. Ибо разная геометрия, разная эластокинематика, разные пятна контакта. Умные это понимают с одного перелома раза, дураки не понимают до самого конца, но, даже чисто теоретически, это очень полезное знание. Очень надеюсь, что меня хоть кто-то сейчас услышал.

В авиации ситуация с шасси обострилась с приходом реактивного двигателя. Для мотоциклов ситуация обострилась примерно по тем же причинам - мотоциклы стали мощнее, дороги лучше, скорости выросли. И если раньше проблематика передней подвески приводила к непринципиальным последствиям, то уже к 50-м начал проявляться вобблинг - те самые автоколебания. Т.е. он был и раньше на отдельных рекордных и гоночных конструкциях, но одно дело единицы безумцев, а другое дело социал-дарвинизм в промышленных масштабах.

Пикантности добавили американцы. Люди захотели устойчиво и комфортно ездить по прямой, а управлять по остаточному принципу. Пока это все держалось в каких-то рамках, то и ладно. Но было время, когда крышу реально рвануло и начали появляться совершенно безумные конструкции, где перья вилки улетали вперед на метры и работали на изгиб как упругий элемент безо всяких пружин.


Решение проблем передней вилки достаточно простое и сложное одновременно. Нам всего-то нужно обеспечить стабильную колесную базу, стабильные же характеристики подвески, центр масс конструкции на уровне оси переднего колеса, единообразное пятно контакта и прочие мелочи жизни вроде минимума неподрессоренных масс.

И первое, что людям приходит в голову - это утянуть нужное из автомобилестроения. Например, портированием Мак-Ферсона в моц стал телелевер от BMW.
hype-ru-forksmovie-RkwkmN1c6Pk2c8H2P6LGg.gif

Наблюдаем один рычаг с осью вращения, максимально приближенной к центру масс мотоцикла. Один упругий элемент, шаровую опору и жестко связанные с рычагом телескопические перья, которые просто передают управляющий момент от руля. Работает это как-то так:
hype-ru-televermov-4M0MOXMURkkrUKHnOrRV.gif

Последствия в виде стабильной колесной базы, заметного антиклевкового эффекта и снижения неподрессоренных масс неизбежны, как восход Солнца. Почему они оставили две трубы - решительно не знаю. Видимо, посчитали жесткость достаточной или неприемлемым увеличение жесткости за счет увеличения неподрессоренных масс.


Примерно в том же направлении развивалась и подвеска Гирдера, которая суть аналог автомобильной двухрычажки. Простейшая реализация выглядит так:


Или как на самом первом фото. Или еще десятки вариаций, в которых будут общие признаки в виде двух качающихся рычагов, компактного упругого элемента и жестких перьев вилки ферменной конструкции. Естественно, что ферма уже не так подобна одинокому листу сакуры на ветру у склона Фудзи, как одна труба. Но тем удивительней, что особо полюбилась такая подвеска тем самым людям, которые хотели ездить устойчиво и комфортно по прямой, а управлять по остаточному принципу. Видимо, работающее на изгиб однотрубное перо не такая уж хорошая и предсказуемая штука даже на прямичке.


Лирическое отступление номер 2. Есть ряд больших дискуссий в стане мотоциклистов. Про переднюю подвеску копья ломали больше всего по двум темам - относительно угла установки передней вилки и обычный телескоп vs "перевертыш". По углам уже немного успокоились, т.к. разные системы ценностей развели людей по разным углам ринга: спортсмены давно нашли себе геометрию для нужной управляемости, а чоппероводы продолжают услаждать эстетические чувства более другими способами. Важно понимать, что ни те, ни другие не решили проблемы передней подвески радикальным образом, просто подобрали себе приемлемый компромисс.

Конечно, ни Гирдер, ни телелевер не являются идеальной подвеской с академической точки зрения. Это тоже паллиативы со своими недостатками, но они хотя бы копают в нужном направлении. Вероятно, наилучшим вариантом могла бы быть подвеска такого рода:


Реально обеспечивает правильное положение и движение колеса относительно центра масс во всех диапазонах работы подвески. Но это радикально более сложно и дорого даже при той же массе в целом. А если не очень дорого, то тяжело как вообще, так и в смысле неподрессоренных масс, что влечет и даже местами усугубляет. Короче, требует некоторых капиталовложений в НИОКР, что негативно сказывается на EBITDA, а это расстрельная статья.

Сокращая до сути: хоть простой телескоп, хоть перевернутый не выход и не решение. Но за такую разницу в себестоимости производства проще от года к году на сотые миллиметра увеличивать диаметр трубок и покрывать нитридом титана перья, рассказывая об офигительно выросшей жесткости и особо прогрессивных характеристиках. Вот такая, блин, вечная молодость.

PS: Когда я здесь пишу о прогрессивной телескопической вилке, то имею в виду прежде всего технологичность и весьма достойные для того времени(для тех дорог и тех динамических возможностей) характеристики на фоне шлака современников. Но никак не прогрессивность в академическом смысле. Грубо говоря - тогда это было прогрессивно, но сегодня это стыдно.

PPS: Забыл еще раз упомянуть о такой замечательной штуке, как демпфер руля. Затрагивал ранее это изделие при обсуждении колебательных процессов. Надеюсь, теперь понятно, что это было придумано от безысходности и безблагодатности. Реально снижает риск вобблинга, но родовых травм телескопа не убирает. Используем за неимением горничной.


Tags: мотоциклики, пни упавшего, рассуждалки, структура мясорубки
Subscribe

  • Реактивное

    Просто такЪ. Чтобы не протерять. Интересное видео с самолетом из 1942-го, еще с хвостовым колесом. А это советский учебный фильм, постил…

  • Экзаменационное

    Не благодарите. Еще чуток.

  • Гальюнное

    Продолжаем разговорЪ. Во времена парусного флота на форштевне любили крепить фигуру. Девиц там всяких, мужиков и даже животный мир... Когда из…

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 28 comments

  • Реактивное

    Просто такЪ. Чтобы не протерять. Интересное видео с самолетом из 1942-го, еще с хвостовым колесом. А это советский учебный фильм, постил…

  • Экзаменационное

    Не благодарите. Еще чуток.

  • Гальюнное

    Продолжаем разговорЪ. Во времена парусного флота на форштевне любили крепить фигуру. Девиц там всяких, мужиков и даже животный мир... Когда из…