Вилка мотоцикла

Когда в середине 30-х годов специалисты фирмы BMW разработали телескопическую вилку со встроенным гидроамортизатором, вряд ли они предполагали, что этот узел станет непременной принадлежностью любого мотоцикла.

Современный телескоп легкий, компактный и прочный узел, он одновременно выполняет функции подвески и рулевого управления. Это — плюс. Его недостатки — прямое продолжение достоинств: предел универсальности есть наилучшее сочетание наихудших вариантов.

Чем же больна традиционная телескопическая вилка? Посмотрите на мотоцикл сбоку. Видите эту жуткую картину: с плотно сбитым обликом мотоцикла контрастирует болезненно-хрупкая тростиночка, соединяющая основной массив с передним колесом? Ее прочность (в первую очередь жесткость на скручивание) — основной фактор, влияющий на управляемость современной скоростной машины. К тому же тростиночка действует как рычаг, многократно умножающий все передаваемые на раму тормозные усилия и толчки от дорожных неровностей. Поэтому приходится усиливать узел, примыкающий к рулевой колонке… и расплачиваться тем, что возрастает его масса.

Это не единственный недостаток телескопа. Трение типа труба по трубе (оно усугубляется работой вилки на изгиб) приводит к возрастанию величины начальной силы, необходимой для срабатывания подвески -следовательно, вилка плохо переваривает небольшие неровности дороги. Соединение в компактном узле нескольких функции приводит к тому, что затруднено исполнение регулировок как предварительного поджатия пружины, так и гидравлического усилия сжатия и отбоя. А главное— при работе подвески изменяются геометрические параметры шасси, что не лучшим образом влияет на управляемость.

Казалось бы, добиться прочности передней вилки можно просто — увеличить диаметр несущих труб. Но здесь свои подводные камни. Во-первых, растет масса узла — в первую очередь неподрессоренная (что чревато ухудшением реакции на дорожные неровности). Во-вторых, с ростом диаметра увеличиваются контактные площади, и это ведет к росту начальной силы срабатывания вилки.

Когда решение головоломной задачи наконец-то найдено, слышатся восклицания: Это же элементарно!.. А осенило идеей специалистов голландской фирмы WP: что если вилку взять и перевернуть? В традиционной телескопической диаметр нижних скользящих труб, к которым крепится колесо, больше диаметра несущих. В конструкции, которая сразу же получила название перевернутой (upside-down или inverted), все наоборот: несущие трубы по диаметру больше скользящих

Сколько удалось сразу достичь целей этим остроумным решением, трудно сосчитать. Резко выросла жесткость вилки на изгиб и кручение, уменьшилась неподрессоренная масса. В обычном телескопе ход вилки лимитируем зазор между верхними концами подвижных труб и нижним мостиком, ёе конструкция от этого ограничения свободна, что позволяет хранении той же длины хода, трубы глубже заходят друг в друга, а это увеличивает расстояние между опорными втулками и повышает жесткость узла.

Нынче существует несколько конструкций телескопических вилок перевернутого типа. Их гидравлическая часть в основных чертах повторяет схему, принятую для традиционных амортизаторов — с клапанной системой не только в рабочем поршне, но и в донной части. Часто на одном пере вилки регулируется только гидравлическое усилие сжатия, на втором — только отбоя. Иногда в конструкцию вводят компенсаторы уменьшения вязкости жидкости при нагреве (такой компенсатор представляет собой конусную иглу, при нагреве уменьшающую сечение калиброванного канала).

Десять лет назад, когда только появились вилки-перевертыши, они считались принадлежностью лишь самых крутых мотоциклов — прежде всего спортивных машин для шос-сейно-кольцевых гонок, мотокросса и соревнований эндуро. Затем их стали активно использовать европейские производители и в аппаратах уменьшить общую длину вилки при соневедомых нам причин, до последнего сопротивлялись внедрению этого узла в серию. Лишь в последние годы произошел прорыв, и нет причин сомневаться, что вскоре мы увидим вилки вверх тормашками на всех японских спортбайках. Да что там экстремальные спорт-байки — сейчас предлагают перевернутые вилки и для скутеров, и даже для простых смертных. Японские концерны, широко используя такие вилки в спортивной практике, в силу осквернение святынь! — для круизеров.

Три задачи телескопа

Как и всякая подвеска, мотоциклетная телескопическая вилка выполняет три функции.

•  Она работает как направляющий аппарат, определяя траекторию движения колеса.
•  Подрессоривание: его обеспечивает пружина, а в гидропневматических вилках еще и воздушная подушка над поверхностью масла.
•  Гашение колебаний. Для этого предусмотрен амортизирующий аппарат — совокупность калиброванных отверстий и перекрывающих их клапанов, через которые проходит масло. Причем конструкцию клапанного механизма подбирают таким образом, чтобы она оказывала минимальное сопротивление при сжатии (иначе вилка не будет отрабатывать неровности дороги) и в несколько раз большее — при отбое (когда и происходит собственно гашение).

Что дальше?

Как ни совершенствуй телескопическую вилку, от некоторых присущих ей недостатков (высокое внутреннее трение, малая жесткость, изменение геометрических параметров) избавиться невозможно. Кроме того, раздражение производителей мотоциклов вызывает технологическая сложность этого узла по сравнению с компактным амортизатором, используемым в задних подвесках подвесках. Поэтому понятно, почему телескопу интенсивно ищут замену.

Простейший вариант антителескопа известен давным-давно — рычажные вилки, в которых вся несущая конструкция, как и в телескопических, поворачивается вокруг рулевой колонки. Пережив пик популярности в 50-е годы, сейчас они сохранились лишь на устаревших скутерах (и на некоторых ретро-моделях Харлей-Дэвидсон). Увы, при всех несомненных достоинствах (антиклевковая геометрия у вилок тянущего типа, применение амортизаторов, унифицированных с узлами задней подвески) жесткость таких конструкций оставляет желать лучшего. Что и обусловило их вымирание.

Поэтому в последние десятилетия взгляды конструкторов обращены на рычажные вилки с неповоротным продольным рычагом и поворотным кулаком. В таких подвесках рама может быть компактнее — за счет отказа от рулевой колонки, неподрессоренные массы меньшими, снижается центр тяжести, в них приемлем амортизатор традиционного типа. Мотоциклы с подобными подвесками даже выпускались серийно (Ямаха GTSIOOO, «Бимота Tesi). Но и у этой конструкции есть больное место — разрыв между рулем и передним колесом. И водители жалуются на неадекватность обратной связи -чувства руля. Сей недостаток фактически перечеркнул все достоинства системы.

Компромиссом между нею и традиционным телескопом может служить Telelever -онприменяется на мотоциклах BMW  серий R и К.

Неповоротный продольный рычаг в нем соединен с телескопической вилкой. Правда, ее трубы выполняют в системе роль направляющего аппарата функции подрессоривания и гашения колебаний отданы соединенному с рычагом амортизатору. Подобно всякому хорошему компромиссу, Telelever успешно объединил достоинства обоих систем. Если бы еще не его масса. Но для BMW она простительна.