Возрастающая характеристика

Возрастающая характеристика - прогрессивная характеристика подвески, получаемая за счет применения трехзвенной системы между рычагом подвески и амортизатором.

Рис.1. Подвеска cantilever

В простейшей форме в подвеске типа cantilever используется рычаг подвески треугольной конструкции с единственным амортизатором, расположенным под сиденьем и топливным баком.

близко к задней части мотоцикла, нижний кронштейн амортизатора обычно крепится вблизи оси заднего колеса. Это означает, что при движении по неровностям дорожного полотна ход амортизаторов и колеса оказывается приблизительно одинаковым. Такой ход амортизаторов означает необходимость быстрого перемещения большого объема масла через клапана, что приводит к нагреву и падению вязкости масла, В обыкновенных (не газонаполненных] амортизаторах это также усугубляет проблему, связанную с кавитацией. При этом величина хода колеса ограничивается условиями нормальной работы амортизаторов, и в то время как это не очень существенно для дорожных машин, внедорожным машинам для улучшения результатов часто необходимо величине хода большая, чем это доступно.

Для уменьшения хода амортизатора его необходимо сместить как можно дальше от оси колеса к оси качания рычага подвески. Намного проше выполнить это практически, применив один амортизатор, расположенный перед задним колесом. Кроме того, использование одного амортизатора исключает любой дисбаланс, который может существовать между двумя отдельными амортиза-тореми.

Устанавливаемый таким образом моноамортизатор может быть намного шире, чем традиционный амортизатор, следовательно, можно использовать амортизаторы и пружины более сложной конструкции, а поскольку ход амортизаторе уменьшается, он может быть короче. Чтобы противостоять возросшим нагрузкам, необходимо, чтобы кронштейн под рамой был дополнительно усилен [расположение в отдалении от колеса означает, что из-за отношения плеч рычагов усилие на амортизатор возрастает так же, как и изгибающий момент рычага], но это не главная проблема. Одна из главных - проблема охлаждения, потому что у моноамортизатора, размещенного перед задним колесом, помимо ухудшения его обдува воздухом, наблюдается нагрев от работающего двигателя. Главные преимущества моноамортизатора заключаются в том, что он все же один, а следовательно в снижении как общей, так и неподрессоренной массы.

В подвесках с моноамортизатором ранних конструкций использовался рычаг треугольной формы, а амортизатор устанавливался между этим рычагом и частью рамы, подвески такого типа получили название cantilever. На некоторых моделях использовали короткие амортизаторы, крепящиеся к заднему подрамниy применяли очень длинные амортизаторы, проходящие над двигателем и крепящиеся за рулевой колонкой [см. рис. 1]. Прогрессивная характеристика получена за счет закрепления амортизатора под углом к треугольному рычагу подвески - так же, как при наклоне амортизатора.

Горизонтальные амортизаторы

На ряде своих моделей компания Harley Davidson размешает амортизаторы под двигателем так, чтобы их было не видно, и маскирует рычаг подвески для создания видимости жесткой подвески типа hardtail. При этом используются два амортизатора,которые работают не на сжатие, а на растяжение.

Для обеспечения прогрессивной характеристики компания Yamaha на модели RD500LC применила рычажный механизм, который связывает горизонтальный моноамортизатор, расположенный под двигателем, с рычагом подвески [Рис. 2). В настоящее время две другие компании тоже размещают амортизатор горизонтально под двигателем, кроме того, очень похожим расположением амортизаторов пользуется компания Suzuki на мотоцикле TL1OOOS, хотя не совсем под двигателем, поскольку роторный амортизатор расположен там, где обычно и устанавливается амортизатор.

Рис 2

Рычажный механизм, обеспечивающий прогрессивную характеристику

В настоящее время широкое распространение получила подвеска с моноамортизатором, обладающая прогрессивной характеристикой. В этих условиях применение трехрычажного механизма представляет собой довольно сложное механическое решение проблемы создания подвески с прогрессивной характеристикой и достаточным ходом, отвечающим всевозможным условиям эксплуатации. Такая подвеска особенно востребована внедорожными машинами, но может применяться и на дорожных моделях. Наличие рычажного механизма означает, что можно использовать простую пружину постоянной жесткости.

Рис 3. Принцип действия задней подвески с прогрессивной характеристикой

Рисунки демонстрируют действие подвески с прогрессивной характеристикой в трех положениях: в исходном положении, при половине хода и при полном ходе подвески. На рисунке представлена схема системы Full Floater компании Бигикполучившей свое название из-за отсутствия жесткой связи амортизатора с рамой в какой-либо точке. Амортизатор может свободно перемешаться в местах соединениях с подвеской. Относительное перемещение элементов рычажной системы специально несколько преувеличено в целях облегчения восприятия. Кроме того, следует помнить, что влияние прогрессивной характеристики постепенно возрастает по мере хода копесв - то есть четко разграниченные этапы действия подвески отсутствуют.

А На этой иллюстрации можно увидеть основные элементы задней подвески системы Full Roater. Единственным наиболее интерасным элементом является коленчатый рычаг, отмеченный пунктиром там, где он закрыт другими деталями, Следует отметить, что у коленчатого рычага есть три шарнира: расстояние между шарниром связующей тяги и центральным шарниром меньше, чем расстояние между центральным шарниром и верхним кронштейном крепления амортизатора. Как раз изменение взаимного положения между тремя точками этих шарниров обеспечивает постепенное возрастание усилия на амортизаторе при линейном перемещении рычага подвески,

Б При смешении рычага подвески на заданное расстояние Г перемещение передается через связующую тягу шарниру связующей тяги коленчатого рычага. Центральный шарнир коленчатого рычага зафиксирован относительно рамы - следовательно, коленчатый рычаг, поворачиваясь в этой точке, смешает верхнюю часть амортизатора вниз на незначительное расстояние Д.

В При дальнейшем перемещении рычага подвески на ту же ветчину Г, как представлено выше, коленчатый рычаг также будет поворачиваться относительно центрального шарнира, смещая верхнюю часть амортизатора вниз. Однако в этом положении изменение геометрии коленчатым шарниром приведет к сжатию амортизатора на величину, большую по сравнению с предыдущим этапом - для сравнения Д и В. Можно заметить, что по мере дальнейшего отклонения коленчатого рычага ему придется сжимать амортизатор на величину, возрастающую пропорционально этому смешению. На практике это означает, что начало хода заднего колеса подрессоривается и демпфируется мягко, что позволяет ему точно отслеживать неровности поверхности дороги. При более серьезных неровностях дорожного полотна система обеспечивает прогрессивно возрастающее сопротивление. Таким образом, она может справляться с широким разнообразием поверхностей дороги.

Существующие на данный момент системы значительно отличаются по внешнему виду, но выполняют практически одни и те же функции. Со всех случаях используется вышеописанный эффект наклона амортизаторов, но этот эффект сильно увеличивается при помощи коленчатого рычага или подобного рычажного механизма. При рассмотрении принципа работы такой системы подробно рассмотрим подвеску Full Floater компании Suzuki. Название "Full Floater (полностью плавающий] связано с тем, что при ходе рычага подвески амортизатор сжимается и сверху, и снизу, в то время как на большинстве других систем верхний кронштейн амортизатора закреплен на раме неподвижно.

В основе схемы компании Suzuki лежит единственный амортизатор, установленный вертикально непосредственно перед задним колесом. Амортизатор располагается в U-образном вырезе в передней части рычага подвески, его нижний кронштейн прикрепляется к кронштейну, расположенному за осью качания рычага подвески. Верхний кронштейн амортизатора присоединяется при помощи шарнира к переднему концу коленчатого рычага специальной конфигурации. В середине и нижней части коленчатого рычага располагается шарнир, при помощи которого рычаг прикрепляется к раме, 8 задней части коленчатого рычага находится третий шарнир, к которому присоединяются тяги, опускающиеся вниз и присоединяющиеся к рычагу подвески непосредственно за амортизатором

Для того чтобы понять, как работает система, следует отметить, что при смещении рычага подвески вверх амортизатор сдвигается вверх

нижним кронштейном. Одновременно с этим тяги заставляют коленчатый рычаг поворачиваться на шарнире, связанном с рамой, при этом его передний конец смещается вниз, в результате чего амортизатор сжимается с обоих концов. Прогрессивная характеристика обеспечивается за счет формы коленчатого рычага и взаимного расположения трех шарниров. В неподвижном состоянии между тягами, шарниром тяги и шарниром коленчатого рычага, закрепленным на раме, образуется угол, приблизительно равный 90 граду-сам,в то время как угол между амортизатором, его верхним кронштейном и шарниром коленчатого рычага приблизительно вдвое меньше. Практически это означает, что степень усиления между рычагом подвески и амортизатором максимальна, поэтому начальное перемещение происходит относительно легко; в ответ на большой ход заднего колеса амортизатор смешается незначительно, Однако по мере приближения рычага подвески к максимальному значению своего хода эти углы достаточно быстро изменяются. Угол между тягами и коленчатым рычагом, который первоначально составлял 90 градусов, становится намного более острым, в то время как угол между амортизатором и кронштейном коленчатого рычага приближается к 90 градусам, Это означает, что степень усиления между рычагом подвески и амортизатором стала гораздо меньше, и для соответствующего перемещения колеса потребуется больший ход амортизатора. Общий эффект таков: при смешении рычага подвески вверх происходит постоянное увеличение жесткости и демпфирования,Это гораздо лучше, чем изменение одной только жесткости пружины, и обеспечивает намного лучший контроль над задним колесом Если это возможно, то рекомендуется изучить действие данной или любой подобной системы с прогрессивной характеристикой непосредственно на мотоцикле так, чтобы было проще ознакомиться с процессом изменения усиления.

Сейчас у всех крупных изготовителей есть своя собственная конструкция трехрычажной подвески с прогрессивной характеристикой, некоторые из них имеют незначительные отличия от вышеописанной конструкции, но в основном все обладают одним и тем же эффектом.

Очевидны преимущества подвески с прогрессивной характеристикой по сравнению с двумя традиционно расположенными амортизаторами постоянной жесткости или подвески типа cantilever с моноамортизатором. Сегодня на большинстве мотоциклов подвески с прогрессивными характеристиками стали обыденным явлением, но следует отметить, что они имеют недостатки. Несмотря на проблемы практического характера [расположения амортизатора, не препятствующего движению других узлов и допускающего охлаждение амортизатора набегающим потоком воздуха], существует проблема износа. При наличии трёх [или большего количества) дополнительных шарниров в подвеске увеличение зазоров в различных втулках и подшипниках в итоге приведет к нечеткому перемещению подвески, Другая проблема связана с предохранением шарниров от грязи и воды, которые увеличивают трение в шарнирах и ухудшают характеристики работы подвески, Из-за уязвимого расположения шарниров они работают в крайне тяжелых условиях.