При повороте руля направо поршень управляющего цилиндра перемещает рабочую жидкость, которая перетекает в рабочий цилиндр. Это приводит к втягиванию поршня рабочего цилиндра, который в свою очередь тянет рулевую тягу и, таким образом, поворачивает колесо направо. Ну что ж, основа проста, но зачем вообще эти хлопоты? На обычном байке с телескопической вилкой это будет несущественным вопросом, так как трудно сконструировать более надежную, простую, дешевую или более легкую систему, чем просто прикрепление руля непосредственно сверху вилок. Но при альтернативных конструкциях передней подвески, обобщенно называемых системами с центральной ступицей, это невозможно. В таких системах руление обычно обеспечивается посредством ряда тяг и рычагов. В зависимости от конкретной схемы это может осуществляться с помощью просто одной рулевой тяги, непосредственно связанной с рулем сверху, или приходится создавать более сложную схему, если путь передачи усилия от руля к колесу труднее. Просто или сложно, но есть одно общее требование, которого нет у телескопов (или у любых вилок с креплением к ступице), а именно – необходимость избежать того, что называется «ударная поворачиваемость» (“bump steer”). Это новый термин для большинства мотоциклистов и часто понимается не совсем верно. Так что небольшое отступление для объяснения. Рис. 2 иллюстрирует тип «Elf» передней подвески с двойными консолями.

При движении колеса вверх во время удара конец поворачивающей тяги описывает дугу, определяемую длиной и углами двух поддерживающих рычагов. Поворачивающая тяга вынуждена следовать по пути движения конца рулевой тяги, и если эти две дуги не совпадают, создается поворачивающий момент. Этого можно избежать, подобрав точную длину и расположение рулевой тяги. Я осознанно сделал байк с некоторой степенью ударной поворачиваемостью для проверки практических эффектов, и могу категорически настаивать на ее недопустимости – ощущение трудно передать словами иначе, как определенно «жуткое».

При некоторых конструкциях с центральной ступицей, особенно тех, у которых тяги расположены внизу рядом со ступицей, как например, у Tesi, может оказаться физически трудно найти положение для рулевой колонки и/или рулевой тяги, чтобы избежать эту ударную поворачиваемость. Двигатель, выхлопные трубы, масляные охладители и радиаторы – все соревнуются за место в жизненно важных зонах. Именно здесь может пригодиться гидравлический привод руля, и расположением цилиндров можно играть в гораздо большей степени, так как соединяются они гибкими шлангами. Однако, как я уже упоминал в своих статьях раньше, мы редко получаем что-либо бесплатно. Ложкой дегтя в меде является то, что базовая система на Рис. 1 не подходит для практического использования. Расширение и сжатие при изменении температуры, а также изоляция протечек – уже два препятствия. Расширение вызывает увеличение давления в цилиндрах, что в лучшем случае вызывает увеличение трения в сальниках, приводящее к затрудненному и более жесткому рулению. В худшем случае сальники или цилиндры могут прорваться, приведя к полной потере руления. Сжатие может привести к частичному вакууму, что может вызвать зависание или обратную реакцию в рулении, т.е. руль может быть уже повернут на какой-то угол перед тем как среагирует колесо. Если сальники не безупречны, то через них может произойти подсос воздуха. Это может устранить зависание, но приведет к податливости руления – вряд ли более желательному. Я думаю, что в Tesi 1 применили эту простую систему и получили проблемы при изменении температуры. Но в Tesi 3 (и, мне кажется, также в Tesi 2) сделали модификацию для предотвращения повтора проблемы. Рис. 3 показывает идею – гидравлическая система связана с цилиндром со сжатым газом, аналогичным тем, что используются в некоторых подвесках. Газ и масло разделены гибкой диафрагмой. Давление газа следует тщательно подбирать, слишком высокое - и будут проблемы с трением в сальниках, слишком низкое - возникнет нежелательная податливость. Эту податливость можно сравнить с предварительной нагрузкой в элементе подвески – пока предварительная нагрузка не превышена, элемент работает как цельный. То же самое с рулением у Bimota: пока сила, требуемая для принуждения колеса следовать движению руля, превышает силу на поршне от статического давления газа, не возникает никакой дополнительной податливости. (Я дополнительно прояснил этот момент в майской статье 85 г. об альтернативных системах рулевого управления.) У меня не было возможности проверить Tesi на ходу, но в Милане я опробовал руление (с вывешенным передним колесом), и оно ощущалось очень четко, без каких-либо признаков заедания.

Полные технические данные о Suzuki “Rusty Falcon” довольно скудные, и поэтому многие из следующих комментариев основываются на внимательном изучении фотографий. Также не совсем ясно, насколько выставочный экземпляр приближается к аккуратно сконструированному и работающему прототипу. Разные источники сообщали мне, что с одной стороны это машина, на которой можно ездить, а с другой - что много компонентов – просто деревянные имитации. Так что если какие-то особенности покажутся несколько странными, это может всего лишь означать, что они не сконструированы окончательно или включены просто для оценки мнения публики. В отличие от Bimota у Suzuki есть четыре шланга, идущих к рабочему цилиндру, чему может быть несколько объяснений, например, некий хитроумный способ избежать проблему расширения, описанную выше, или это просто перестраховочная особенность. При отсутствии возможности рассмотреть детали я рискну предположить, что использованы два управляющих цилиндра (Рис 4.) – по одному на каждую половину руля. Следовательно, если работает только одна половина, другая будет вынуждена тоже следовать из-за обратного потока от рабочего цилиндра. Значит, даже если механически обе половины не соединены, действие все равно будет довольно нормальным.

Но все еще есть необходимость предусмотреть расширение, и можно лишь догадываться, как это сделано, если вообще сделано. Может быть повторена система Tesi, и в этом случае требуются два цилиндра со сжатым газом. Другие аспекты системы рулевого управления, похоже, скопированы с (или мне следует сказать «похожи на»?) Bimota. Помимо очевидных стилистических расхождений, основное отличие в том, что вместо двух поворачивающих тяг (по одной с каждой стороны колеса) над основным рычагом маятника, как на Tesi, Suzuki использует лишь одну тягу с левой стороны под маятником. Преимущество двух тяг в том, что отказ одной из них не приведет к тяжким последствиям. А недостаток в том, что размеры и расположение обеих тяг должно точно контролироваться, так как любое расхождение между ними может привести к нежелательным нагрузкам на некоторые компоненты ступицы.

Два возможных типа систем, гидростатическая и гидродинамическая, применялось на 400 кубовых автоматических байках Honda и MotoGuzzi “Convert”. У обоих байков было жидкостное сцепление, или преобразователь момента, соединявший их двигатели с автоматическими коробками передач. В своей простейшей форме (жидкостное сцепление) одна крыльчатка соединена с двигателем, а вторая – с ведущим валом коробки передач. Вся конструкция погружена в масло. При повышении оборотов двигателя масло начинает вращаться, постепенно передавая мощность коробке передач. Принцип действия тот же, что у колеса водяной мельницы в струе воды, кинетическая энергия струи преобразуется в мощность на вале колеса. Нет жесткого отношения по скорости между ведущим и ведомым компонентами. Определенная степень проскальзывания неизбежна и приводит к потере мощности. Чем выше обороты двигателя, тем меньше степень проскальзывания, при данном вращающем моменте. Ранние автоматические трансмиссии автомобилей использовали этот тип и были довольно неэффективными. Современная практика вводит третий закрепленный элемент между двумя роторами, который перенаправляет внутренний поток и использует проскальзывание при низких оборотах двигателя для увеличения момента, передаваемого от двигателя к коробке передач, поднимая таким образом эффективность. Отсюда термин «преобразователь момента».

Несомненно есть любители истории, которые могут меня поправить, но насколько мне известно “Rusty Falcon” - первый байк, фактически построенный с применением гидростатической трансмиссии. Хотя другие предполагают, что она использовалась и ранее. Я знаю, что, как минимум, в 1936 г. она была предложена для применения в автомобиле, а в середине 60-х я даже спроектировал байк будущего, использующий ее для привода на оба колеса. Однако до меня доходили слухи, что год или два назад Honda разрабатывала такую трансмиссию, а может и воплотила ее в металле. Гидростатическая трансмиссия завершается взаимосвязью объемного насоса на двигателе и аналогичного объемного мотора, вращающего колесо (колеса). Это аналогично системам рулевого управления, описанным выше, т.е. ведущий насос перемещает определенное количество жидкости, которая в свою очередь заставляет ведомый двигатель провернуться на конкретную величину с пренебрежимо малым проскальзыванием. В то время, как гидростатическая система Suzuki может быть первой для мотоциклов, она давно используется в других транспортных средствах, многие из которых мы обычно относим к низко технологичным по сравнению с некоторыми новыми байками современного поколения. Некоторые виды техники для перемещения земли и строительства используют один насос на двигателе, соединенный с мотором, установленном на каждом колесе. Можно применять бесконечное многообразие автоматических трансмиссий, избежав проблем установки дифференциалов и ведущих валов. Для всех предназначений и целей устройство насосов и моторов идентично и распадается на два основных класса, т.е. радиально-поршневую и аксиально-поршневую роторную разновидность. Оба типа можно легко сделать с возможностью изменения объема подкачки за оборот. Рис 5. (Рисунок к сожалению отсутствует - прим. пер.) показывает основной принцип радиального типа, а также то, как можно изменять объем простым перемещением внешней кулачковой шайбы. Такая способность создает возможность получения трансмиссии с бесконечно изменяемым соотношением передачи. Рассмотрим, например, установленный на двигателе насос с изменяемым объемом от 25 до 100 см3, а ведомый мотор с неизменным объемом в 100 см3. Для одной и той же скорости вращения насоса выходная скорость вращения мотора варьируется от 1 до 4.

Простое упоминание автоматической трансмиссии почти гарантированно заставляет любого полнокровного мотоциклиста задыхаться от ужаса. Что вполне понятно, если бы мы говорили о нечетких автомобильных системах, но чувство хорошего, точно контролируемого гидростатического устройства было бы совершенно другим. Общие характеристики были бы улучшены, а не ухудшены, а также повысилась бы экономия. Слишком хорошо, чтобы быть правдой? Нет, просто вопрос сочетания немного количества электронной технологии 80-х с гораздо более старой технологией гидравлики. Давайте представим, как это сделать. Сначала учтем основное требование для максимальных эксплуатационных качеств, т.е. отношение передачи, позволяющее двигателю вращаться со скоростью, соответствующей пиковой мощности, при любой дорожной скорости. Проблема обычной механической трансмиссии, имеющей 5 или 6 передач, в том, что двигатель можно довести до пиковой мощности только на короткое время, каждый раз изменение передачи понижает вращение ниже оптимального. Дорожные условия диктуют невозможность ехать с полной мощностью постоянно, независимо от получаемого удовольствия. Так как нам приходится дорого платить за удовольствие, разве не имеет смысл во время периодов, когда не требуется максимальная мощность, настроить байк на максимальную экономичность? Потребность при этом в том, чтобы получить такое передаточное число и открытии дроссельной заслонки, которые позволят двигателю наиболее эффективно выдать мощность, как раз необходимую для желаемой дорожной скорости. Современная электроника позволяет нам это сделать – с помощью магического черного ящика. В качестве входных данных в этот ящик используем обороты в минуту, показания датчика потока топлива, смонтированного в топливопроводе, и датчика положения ручки газа. Фактические дроссели в карбюраторах, или еще лучше, на топливных инжекторах, могут управляться не непосредственно с ручки газа, а маленькими сервомоторами, контролируемыми микропроцессором в черном ящике, который также может использоваться для определения эффективного передаточного числа между насосом на двигателе и мотором на колесе - путем изменения объема гидронасоса или мотора. Чем непосредственно устанавливать положение дроссельной заслонки, ручка газа могла бы просто передавать в блок управления сигнал, показывающий желаемую водителю скорость и ускорение. Первые пол-оборота или около того показывали бы определенные скоростные требования, а блок управления выставлял бы передаточное число и положение дросселя для получения такой скорости при минимальном потоке топлива. Полный поворот ручки, с другой стороны, показывал бы, что желательна максимальная мощность, а значит передаточное число устанавливалось бы для получения оптимальных оборотов, а дроссельные заслонки открывались бы на максимум, независимо от потока топлива. Вторые пол-оборота ручки, например, могли бы показывать, что требуется ускорение выше, чем для максимальной экономии, а значит положение дроссельной заслонки и передаточное число регулировались бы соответственно. Чем ближе поворот ручки газа к максимальному, тем больше предоставляется мощности, вплоть до максимума, разумеется.

Критика относительно гидравлического привода иногда включает Стоимость, Вес и низкую Эффективность. Давайте рассмотрим их по порядку:

Стоимость – ее трудно оценить, так как в настоящее время в массовом производстве нет подходящих компонентов, пригодных для использования на байках. Уровни производства относительно малы для нынешних применений такого оборудования, и цены соответственно высоки. Но допуская будущее широкое использование в области байков/автомобилей, я уверен, что инженеры производственной индустрии могли бы скоро разработать методы недорогого массового производства. Стоимость коробки передач и трансмиссии в любом случае экономится.

Вес – Аналогичные компоненты давно используются в установках, где вес играет решающую роль, как в аэронавтике. Использование легких сплавов и высоких давлений жидкости может легко удерживать этот аспект под контролем. Не забывайте, что мы можем отбросить вес обычной коробки передач и компонентов механического заднего привода.

Эффективность – она зависит от конструкторских особенностей деталей и может быть выше 90%. Иногда для обычной трансмиссии приводят более высокие цифры, но мне кажется, их невозможно достичь на практике. Если гидравлический привод контролируется электронным путем, как описано выше, то весьма вероятно, что даже если у него более низкая механическая эффективность трансмиссии, общая эффективность байка все же была бы выше, за исключением, возможно, максимальной скорости. Но в любом случае и с нынешними мегабайками редко можно ехать на максимальной скорости.

Как только у нас появится этот тип привода, возникают всякого рода другие возможности, например: так как связь между двигателем и колесом идет по шлангам, которые можно легко проложить по любому пути между ними, больше нет необходимости учитывать расположение привода при определении места положения двигателя и его ориентации, хотя должное внимание следует уделять перемещению шлангов при движении. Шланги, кажущиеся весьма гибкими при сборке, становятся очень жесткими при прокачке с давлением в тысячи фунтов на квадратный дюйм.

Другой аспект в том, что ведомый мотор может служить насосом при торможении. Если устанавливается ограничение в возвратном шланге, то обратное давление будет прилагаться к ведущему мотору и создавать тормозное усилие. Если степень ограничения контролируется педалью тормоза, то по сути нет необходимости в обычных тормозах, что дополнительно экономит стоимость и неподрессоренный вес. Также, если мы установим регулятор давления (ограничитель) в обратной линии, то максимальное тормозное усилие будет ограничено и не будет возможности фактически застопорить колесо, хотя в скользких условиях колесо можно заставить вращаться медленнее, чем эквивалентная дорожная скорость. Это могло бы работать как грубое анти-блокировочное устройство, далекое от совершенства, но гораздо лучше, чем ничего. А с небольшим добавлением электроники регулятор может контролироваться так, чтобы дать очень изощренную анти-блокировочную систему. Можно также сделать противоположное для получения анти-проскальзывающего устройства.

Торможение такого типа может очевидно вызывать нагрев, но с этим легко управиться, установив масляный охладитель. Даже при нынешних правилах производители озабочены проблемой с уменьшением шума, и традиционный цепной привод находится под угрозой; даже с карданным приводом у нас есть вой шестерен, с которым надо бороться. Гидравлика была бы куда тише.

Раз у нас есть источник масла высокого давления от насоса, разумно подумать над другими видами его применения, например, для переднего тормоза – рукоятка тормоза могла бы только оперировать клапаном, контролирующим давление, с тормозным усилием, идущим от насоса. Это упрощает любую устанавливаемую АБС, необходимо будет только перепускать избыток жидкости. Для получения определенного торможения при неработающем двигателе может потребоваться аккумулятор сжатого газа. Но ничего из этого не является новым, автомобили Citroen уже годами применяют эту систему в своих тормозах, полностью использующих силу насоса. Воплощение таких особенностей даст нам байк без рычагов переключения передач или сцепления, а если у нас есть тормоза с АБС на обоих колесах, нам нужен будет только один рычаг тормоза, который может быть легкого действия, если мощность подводится от насоса. Так что необходимы только два органа управления – один для движения, другой для остановки. А почему бы не совместить их в один? Обычная ручка газа работает вполне хорошо, так давайте используем ее привычным образом для ускорения, а торможение будем контролировать обратным движением ручки. У многих из вас возникнут Павловские реакции против такого подхода к вождению, с комментариями о потере навыков и удовольствия от них. Но где же действительное удовольствие в наших ритуальных упражнениях с пальцами, которые сейчас мы вынуждены продолжать каждый раз, когда хотим изменить скорость? Один орган контроля освободил бы нас от этой обузы и дал бы возможность действительно заняться получением удовольствия от самих себя и сосредоточиться на езде.

Другим возможным применением находящегося под давлением масла была бы самовыравнивающая система подвески, и опять Citroen обогнал нас в этом, но их гидравлическая помпа малого объема – только для тормозов и подвески, а не для трансмиссии. Следовательно скорость реакции подвески довольно низкая, но достаточная для того, чтобы справиться с разными условиями нагрузки. Со значительно б'ольшим объемом насоса, сконструированного для трансмиссии, было бы возможно получить подвеску с гораздо меньшим временем реакции. А значит при нагрузках на байк в повороте, когда обычная подвеска сжимается под действием так называемой перегрузки, подвеска могла бы быть подкачена вверх для удержания статической высоты движения. Таким образом уменьшаются проблемы с дорожным просветом в повороте (а значит и мы сможет строить более низкие машины), а также подвеска сможет справиться с любыми ухабами в наклонном положении.

Сколько из вышеупомянутых возможностей включено в Suzuki - приходится только гадать. Нет ножных педалей и рычагов, нет рычага сцепления, и есть чувствительная к нажиму контактная площадка на правой ручке для контроля тормоза. Исходя из этого мы можем смело предположить, что передаточное число автоматически контролируется, хотя фактические критерии выбора могут отличаться от предложенного мной. Метод управления тормозами указывает на АБС с подводом мощности от насоса, но нет признаков, получает ли перёд давление от системы трансмиссии или от отдельного насоса, в стиле Citroen. Я не увидел никаких упоминаний о какой-либо самовыравнивающей подвеске с приводом от насоса, так что возможно она не используется. Если они покажут такую на версии Mark 2, помните, откуда они стащили идею. Может они ждут, пока Lotus закончит разработку своей система «Активной Подвески», и если она когда-либо встанет на байк, нашим стандартам комфорта езды и управления придется подняться на новый уровень.

Является ли “Rusty Falcon” байком будущего? Ну, он ближе всего к таковому из всех тех, что я видел, а смотрю и жду я уже более 20 лет.