За последние пару лет вопросу анти-клевка было уделено много внимания, но наблюдалось расхождение мнений в оценке японского решения проблемы – т.е. системы, в которой путем сжатия амортизирующая сила в передней вилке увеличивается при использовании переднего тормоза, таким образом замедляя скорость клевка, но не устраняя его.

Читатели, не пропускающие описания дорожных тестов, без сомнения заметили благоприятные комментарии нескольких испытателей после поездки на европейских машинах, не оборудованных таким приспособлением. Не требуется много воображения, чтобы увидеть, что комфорт и контроль над дорогой могут страдать на ухабистых дорогах при зажатой амортизации, также интересно взглянуть на одну из последних разработок от Ямахи на их кроссовых машинах, BASS или «система подвески с приводом от тормоза» ("brake actuated suspension system"), для непосвященных – это система, УМЕНЬШАЮЩАЯ амортизацию на ухабе при использовании тормоза для того, чтобы уменьшить подскок колеса на ухабистой дороге. Так желаем ли анти-клевок или это просто еще одна «хай-тек» диковинка, а если он полезен, есть ли способ получше? Чтобы ответить на эти и другие вопросы, нам нужно первым делом рассмотреть, почему обычные вилки (телескопические) так сильно клюют.

С телескопами ассоциируются два вида клевка: один – очевидный результат переноса веса, что зависит от высоты ЦТ и колесной базы, другой – менее очевидный эффект обратного наклона перьев вилок. Этот наклон означает, что сила торможения на передней покрышке разбивается на два компонента при воздействии на вилку: одна – по линии перьев, а значит стремится сжать пружины (эта сила составляет примерно 42% силы торможения для наклона в 25 градусов), а вторая – под прямым углом к вилке и стремится согнуть перья вилки (грубо – 91% силы торможения). На типичном супербайке увеличение силы в пружинах вилки из-за переноса веса составляет около 45% силы торможения, так что мы видим, что тенденция к клевку почти удваивается за счет дополнительного эффекта стоящих под углом перьев, по сравнению с той, что возникает только под воздействием переноса веса. Фактическая нагрузка на подвеску при максимальном торможении, следовательно, почти утраивается.

При отсутствии какой-либо анти-клевковой системы (помните, что нынешние гидравлические системы только снижают степень клевка, а не убирают его) есть два способа получить этот эффект – использовать жесткие пружины для ограничения движения или мягкие пружины с большим ходом. Но, разумеется, эти параметры следует подбирать на основе удержания дороги, управления или комфорта. Недостатки жесткой подвески очевидны, а большое движение вилки, ассоциируемое с современными более мягкими пружинами, способствует ненадлежащим изменениям наклона и изменениям в геометрии рулевого управления в ущерб комфорту и стабильности.

К счастью существует эффективная анти-клевковая система, которую любой сведущий в механике может применить к своему байку, но не ожидайте, что крупные производители станут применять ее как оригинальное оборудование, конструкция зрительно беспорядочна, увеличивает изменяемое усилие на колесе и не имеет ауры «хай-тек» хитроумности. Garelli в настоящее время применяют ее на своих G.P. рейсерах, а Kawasaki делали то же самое несколько лет назад. Суппорт тормоза прикреплен к плавающему кронштейну, который поворачивается на втулке или опоре вокруг оси колеса, свободный конец этой втулки закреплен от вращения поворачивающимся рычагом, обычно закрепленном за верхний конец к нижнему тройному зажиму. При использовании тормоза кронштейн суппорта старается повернуться в том же направлении, что и колесо, но это предотвращается рычагом, который в свою очередь выталкивает вверх сердцевину вилки, действую, таким образом, в направлении, противоположном клевку. Длина кронштейна суппорта контролирует степень анти-клевка, чем длинней кронштейн, тем меньше будет анти-клевковый эффект. Действительно, если кронштейн слишком короток, мы можем столкнуться с противоположной проблемой – подъемом переда при торможении.

Ну да ладно, что говорить о телескопических вилках? Есть куда лучшие альтернативные способы получения передней подвески/рулевого управления мотоцикла.

АЛЬТЕРНАТИВЫ ТЕЛЕСКОПАМ

В соответствии со многими отчетами прессы у этих альтернатив есть то, что часто называют «естественный анти-клевок». Я не совсем уверен, что именно это означает, но если японцы когда-либо начнут применять эти схемы, тогда для их заработавшихся департаментов по акронимам наступит счастливый день, СЕАК (NADS – natural anti-dive system) для начала. Но оставим в стороне жаргон и просто рассмотрим характеристики этих конструкций.

Сначала позвольте мне ввести и объяснить концепцию «процент анти-клевка». Давайте определим 100% анти-клевка как то, что не дает ни клевка ни подъема под воздействием только переднего тормоза. А также определим 0% анти-клевка как то, что допускает размер клевка, равный тому, что происходит только как результат переноса веса. Мы уже видели, что телескопические вилки вызывают даже больший клевок, чем этот, так что мы можем представить их с отрицательным процентом анти-клевка, т.е. про-клевок в противоположность анти-клевку.

Далее, есть много способов оценить анти-клевковые характеристики. Здесь я описываю только один, который использует геометрическое построение. Ниже приводится простой метод нахождения процента анти-клевка большинства систем подвески. Хотя метод требует лишь карандаш и линейку, аргументация, лежащая за ним, несколько более склонна вызвать головную боль, место не позволяет провести полное исследование теории, достаточное для удовлетворения пуристов, но я постараюсь сделать сокращенную версию понятной и убедительной.

Рассматривая конструкцию Elf.E., если мы позволим происходить очень малому перемещению колеса, то линия движения передних концов качающихся рычагов будет перпендикулярна этим рычагам. Следовательно длина рычагов не влияет на направление движения стойки (при малом перемещении колеса). Представим на мгновение, что эти рычаги сходятся в задней части машины, нарисуем линии через них и продолжим их до пересечения. Теперь будем считать, что оба качающихся рычага поворачиваются вокруг этой точки пересечения, так как мы уже видели, что на движение стойки это не влияет. А также, так как два рычага теперь вращаются вокруг одной и той же точки, мы можем заменить их одним рычагом, жестко прикрепленном к стойке.

Так как этот новый единый качающийся рычаг лишь плод нашего воображения, назовем его «виртуальный качающийся рычаг», а его точку опоры «виртуальной точкой опоры». Теперь для малых движений колеса мы можем заменить два реальных рычага одним нашим «виртуальным рычагом» - для целей анализа характеристик клевка. Не учитывая пока силы в блоке подвески (их меняют лишь остаточные силы клевка), мы можем увидеть на Рис. 1, что силы торможения на шине могут передаваться массе байка только вдоль «виртуального рычага» в «виртуальную точку опоры». Эта сила, действующая через точку опоры, противодействует инерции машины, действующей через центр тяжести (ЦТ).

Теперь мы готовы взглянуть на некоторые примеры и рассмотреть, как это работает. Рис. 2 показывает вариант, когда «виртуальная точка опоры» находится на уровне земли, а значит сила торможения передается байку на этом уровне в горизонтальном направлении, но действует через ЦТ и дает момент, равный силе торможения, умноженной на высоту ЦТ. Этой паре противодействует увеличенная нагрузка на переднем колесе и уменьшенная нагрузка на заднем, т.е. перенос веса. Значит в этом случае клевок зависит только от переноса веса, или другими словами, 0% анти-клевка.

Теперь рассмотрим пример на Рис. 3. В этом случае виртуальная точка опоры лежит на линии, проведенной через точку контакта шины с дорогой и ЦТ. Перенос веса невозможно предотвратить внутренней перестановкой качающихся рычагов, но вертикальный компонент силы, действующей через виртуальную точку опоры (а также через точку контакта шины с дорогой) балансирует любую попытку клевка, следовательно у нас получается 100% анти-клевка. Рис. 4 показывает другой пример, но здесь линия через точку контакта шины с дорогой к виртуальной точке опоры проходит посередине вертикальной линии, проведенной через ЦТ, что дает 50% анти-клевка. Итак, наконец у нас это есть – процент высоты вертикального отрезка от земли до ЦТ, остающийся под линией, проведенной через виртуальную точку опоры и дает нам процент анти-клевка.

При начальном объяснении я выделил случай рассмотрения только малых движений колеса, так как при бОльших движениях изменение углов реальных качающихся рычагов дает новое положение «виртуальной точки опоры», а значит и процент анти-клевка может изменяться по мере движения колеса. Изменение, возможное при параллельных и равных по длине рычагах иллюстрируется на Рис. 5. Когда подвеска не нагружена, анти-клевок максимален, а при полном сжатии мы получаем отрицательный анти-клевок после прохода точки 0% в середине сжатия.

Давайте рассмотрим это подробнее. Допустим, что при торможении на ровной дороге анти-клевок достаточен для лишь небольшого сжатия подвески. Теперь, если мы встречаем значительный ухаб, колесо поднимется, но мы знаем, что это также уменьшит анти-клевок и, поэтому, подвеска будет сжиматься дальше, и клевок усилится. Таким образом при торможении ухаб выливается в бОльшее отклонение колеса, чем если бы мы наехали на такой же ухаб на той же скорости, но без торможения. Это означает, что эффективная степень работы пружины уменьшается при торможении, чем больше торможение, тем слабее степень. Часто можно встретить комментарии, что параллелограмная конструкция убирает весь эффект торможения с подвески – мы можем видеть, что это, очевидно, не так. Для того, чтобы поддерживать постоянную эффективную степень работы пружины (предполагая, во всяком случае, что подвеска не прогрессивная), нам нужно получить постоянный процент анти-клевка по всей амплитуде движения колеса, хотя до тех пор, пока процент не будет равен 100, все равно останется некоторое начальное сжатие, зависящее от усилия торможения.

Возможно сконструировать систему двойных рычагов для получения постоянного анти-клевка с процентом по нашему выбору, и можно применить простые методы рисования линий, которые мы использовали для анализа существующих схем. Скажем, нам нужна система, дающая 50% по всей амплитуде движения подвески. Нужна отправная точка, поэтому при одном конечном положении движения подвески нарисуем нижний качающийся рычаг в любой позиции, которая покажется правильной (возможно, это будет определяться подходящим местом крепления рычага). Теперь нарисуем линию, проходящую через точку контакта шины с дорогой и точку в 50% высоты отрезка от ЦТ до земли, а также линию, продолжающую нижний качающийся рычаг, как на Рис. 6. Точка пересечения этих линий будет местом «виртуальной точкой опоры», необходимым для данного положения подвески. Если теперь мы нарисуем линию, соединяющую виртуальную точку опоры и верхний шарнир вертикальной стойки, то она определит линию, по которой ставится верхний качающийся рычаг. Таким образом, единственное, что нам теперь нужно – определить длину этого верхнего рычага. Для этого мы должны заново нарисовать колесо и подвеску в другом конечном положении движения и повторить вышеописанную процедуру. У нас появились две интересные линии, которые показывают расположение верхнего качающегося рычага, а значит точка их пересечения – требуемая точка опоры для верхнего рычага. Вышесказанное – только приближение, так как мы не учитываем эффект задней части байка. Есть два осложнения: одно – дополнительный перенос веса из-за применения заднего тормоза, а другое – подъем (в противоположность клевку) задней части байка. Этот подъем зависит от переноса веса и от конструкции задней подвески и степени работы задней пружины. Тем не менее, даже полностью игнорируя эти эффекты, мы все же можем получить хорошее представление о работе передней части.

Для иллюстрирования принципа определения характеристик клевка мотоцикла мы использовали систему Elf.E., но любая конструкция, для которой мы можем определить «виртуальную точку опоры», может быть проанализирована аналогичным образом. Это включает все системы с центральной вертикальной осью и двойными рычагами, вилки с положительны и отрицательным смещением и даже телескопы. Если заменить трубы телескопической вилки бесконечным виртуальным рычагом, закрепленным на оси колеса и расположенным под прямым углом к перьям, то движение колеса будет происходить по прямой, а линия, проходящая через точку контакта шины с дорогой и виртуальной точкой опоры снова даст нам процент анти-клевка. Рис 7. показывает, что мы получаем отрицательное значение, что согласуется с вышеописанным обоснованием.

Существует определенная школа мышления, которая обосновывает, что клевок желателен, так как он снижает высоту ЦТ и одновременно перенос веса, позволяя, таким образом, заднему тормозу принимать бОльшее участие в общем торможении. Но она забывает, что если клевок устранен, то движение подвески можно также уменьшить, а это, в свою очередь, означает, что мы можем снизить весь байк перед тем, как столкнемся с проблемами просвета на повороте, т.е. ЦТ может быть ниже в любом случае.

ЗАДНЯЯ ЧАСТЬ

Задняя часть страдает от противоположной проблемы – подъема, а не клевка – эта проблема подъема ЦТ, а также увеличения изменения угла наклона всего байка, а значит – она нежелательна. Возможно мы можем использовать силу реакции от заднего тормоза для уменьшения эффекта? На самом деле мы можем, и мы можем также использовать аналогичные методы анализа поведения. Взгляните на обычный качающийся задний маятник с суппортом, закрепленном на нем,

Рис. 8 показывает, как анти-подъем зависит от длины рычага (в данном случае мы можем использовать фактический маятник, нет нужды прибегать к виртуальному рычагу). Короткий рычаг может дать больше 100% анти-подъема. Т.е. зад может фактически приседать под воздействием только заднего тормоза. Тенденция подъема, вызываемая переносом веса при торможении колеса, требует более радикальных решений.

Схема на Рис. 9 показывает крепление плавающего тормоза, но если реактивная тяга прикреплена высоко (виртуальная точка опоры для такого расположения находится на пересечении линии маятника и оттяжки), то мы можем видеть, что это дает очень высокий процент анти-подъема. С другой стороны, нормальные конструкции плавающего тормоза (возможно с параллелограммными соединениями) дают очень небольшой эффект анти-подъема.

Так что же является наилучшим? Это зависит от назначения. Конструкция с большим анти-подъемом может вызвать проблемы вибрации и подскока колеса. При начальном применении тормоза силы анти-подъема стараются сблизить заднее колесо и остальной байк (т.е. сжать подвеску), но так как инерция подпружиненной части байка больше неподпружиненной задней части, есть тенденция к подъему колеса и отрыву от земли раньше, чем остальной байк опустится, чтобы противодействовать ему. Даже если колесо фактически не отрывается от земли, нагрузка на него на мгновение ослабевает и может легко замкнуться; последовательность событий может повториться и тогда происходят подскоки колеса. Стиль вождения может определять, станет ли это проблемой – водитель, который применяет тормоз нежно, может никогда не столкнуться с проблемой, в то время как другой с менее деликатным подходом может считать это совершенно неконтролируемым. (Это одна из причин, почему разные водители часто дают очень разные отзывы о характеристиках управления одной и той же машины. На управляемость влияет стиль вождения.) Ухабистые поверхности, очевидно, усугубят эффект. Именно поэтому кроссовые машины применяют более обычную (параллелограмм или аналогичную) конструкцию плавающего тормоза, а дорожные байки с таким оборудованием обычно легче при торможении по сравнению с теми, где суппорт закреплен на маятнике. В любом случае проблема подъема задней части менее сурова, чем проблема клевка передней части. Подпружинивание сзади жестче и для какого-то данного переноса веса подъем будет меньше, чем клевок, и в частности при дополнительном клевковом эффекте из-за наклоненной передней вилке – в любом случае.

Мы увидели, что телескопические вилки имеют фундаментальную проблему клевка, которая не решена полностью современными популярными методами. Наши конструкции подвески, такие как разнообразные системы с «центральной вертикальной осью» и вилки с положительным и отрицательным смещением предлагают потенциал для построения с любой желаемой степенью анти-клевка, но истинный параллелограмм приводит к нежелательным изменениям по всей амплитуде движения колеса. Конструкции, использующие непараллельные и не равной длины соединения, могут дать почти постоянные характеристики клевка по всей амплитуде движения подвески. Я не упоминал раньше, но эти постоянные характеристики клевка приобретаются за счет изменения геометрии руления, а дискуссия о том, хорошо это или плохо, подождет другого случая.