Какой привод лучше?
Ременной привод заднего колеса применили еще в период рождения мотоцикла. Ремни из кожи или резины приводили в то время станки, автомобили, и, естественно, колеса мотоциклов. На автомобилях и мотоциклах ремень того времени быстро проявил свои недостатки. Он проскальзывал при намокании, быстро растягивался, и ограничивал конструкторов в величине передаваемого крутящего момента.
Мощности моторов росли, и ремень был достаточно быстро вытеснен цепью. С появлением технологии изготовления зубчатого ремня (с хорошим кордом из искусственных волокон), появилась возможность опять вернуться к этому типу передачи. И на современных мотоциклах уже широко используется зубчатый ремень. Каковы же его преимущества? Он хорошо поглощает ударные нагрузки, работает тише цепи, что положительно сказывается на комфорте. Ремень со шкивами суммарно легче, чем цепь со звездами. При этом практически не требует ухода и работает дольше цепи. Нужно всего лишь следить за его состоянием на предмет появления трещин и подрывов. Срок службы ремня производители не регламентируют, и он однозначно (и существенно) больше, чем у цепи. Соотношение ресурсов у этих «девайсов» минимум 1:5 в пользу ремня!
Какой привод лучше? Но если все так хорошо у ремня, тогда почему он повсеместно не вытеснил цепь? Как всегда, не все так просто, есть у ремня и недостатки. Диаметры шкивов должны быть достаточно большими для уменьшения изгиба ремня. И если для ведомого шкива, на колесе, это не критично, то для ведущего просто может не хватать места на двигателе. Ширина его больше, чем у цепи, что также вызывает у конструкторов затруднения. Хочется поставить колесо пошире, рядом должен пройти ремень, раму приходится делать шире, и так далее. Отсутствие провисания у ремня и ограниченная способность растягиваться делает невозможным большой ход задней подвески. Ременная передача способна работать только в относительной чистоте, грязь не удаляется в момент набегания ремня на шкив. Поэтому защитные кожухи вокруг ремня применяются обязательно, а такие мотоциклы должны ездить только по асфальту, поэтому ремни ставят, в основном, на чопперы.
Правда, все перечисленные недостатки ремня приносят головную боль конструкторам мотоциклов, а не владельцам.
Но если мотоцикл не стеснен в габаритах и можно без труда поместить большой шкив и широкий ремень, тогда почему бы для привода всегда не использовать карданную передачу, где все вращающиеся детали вообще работают в чистоте и в масле? Это было бы идеально еще и с точки зрения ресурса узла. Какой привод лучше?Все обслуживание карданной передачи сводится к замене масла в редукторе и к проверке состояния пыльников. Конечно, вал с шестернями – слишком жесткая передача, особенно по сравнению с ременной, но можно установить в коробке специальное устройство, называемое «демпфер крутильных колебаний» и добиться приемлемой мягкости работы. Именно так и думает инженер в большинстве случаев. И останавливает его только высокая стоимость узла в производстве. Кроме того, карданная передача еще и тяжеловата, и, что особенно плохо, эта масса – неподрессоренная. Потери мощности велики, и на спортбайки, где на счету каждый грамм управляемости, мощности, массы, никто (кроме BMW) кардан и не ставит.
Если мотоцикл имеет продольное расположение двигателя («Днепр», Honda GoldWing, PanEuropean; BMW (серий R и K), Moto Guzzi), то карданная передача просится сама собой. Однако достаточно примеров применения карданного вала и на поперечно расположенных двигателях, это Yamaha XVZ1300, XVS1100 (DragStar), FJR1300, Suzuki Intruder, Kawasaki VN1500, Honda VTX1800,VT1100, где конструкторов не останавливает даже необходимость применения лишней пары шестерен для разворота направления вращения под прямым углом.
В современных мотоциклах карданный вал обычно спрятан в кожух, а сам кожух является несущим, то есть, выполняет функцию заднего маятника. Для того, чтобы маятник мог качаться, в сам вал установлен карданный шарнир (откуда и пошло название вала), шарнир может быть как классической крестовиной, так и шарниром равных угловых скоростей (ШРУС). При передаче крутящего момента на колесо, на редуктор и маятник действует реактивный момент, равный по величине и направленный в противоположную сторону. Этот реактивный момент стремится поднять мотоцикл на заднее колесо и ухудшает работу подвески при разгоне. Для снижения этого паразитного явления фирма BMW добавила в маятник еще один шарнир и реактивную тягу. Назвала эту схему подвески «Paralever». На самом карданном валу теперь два шарнира, и, как считают в BMW, некоторое усложнение конструкции – это небольшая плата за возросшую плавность хода и устойчивость мотоцикла.
Как видите, для потребителя (с точки зрения ухода и срока службы) ременная или карданная передачи предпочтительны, особенно если на мотоцикле планируются большие пробеги. Шокирующая стоимость ремня от 200 до 500 долларов и возможный ремонт карданной передачи (с заменой ШРУСа, подшипников, сальников и пыльников потянет на 500 долларов) могут отпугнуть при покупке мотоцикла. Но необходимость замены или ремонта может возникнуть при таком пробеге, за который вы бы точно поменяли несколько комплектов цепей и звезд, платя по 150-300 долларов каждый раз (без стоимости работы). А вот необходимость смазки цепи каждый день, в режиме «дальнобоя», заставляет сильно задуматься о «карданном» туристе.
Полноприводные мотоциклы: шаг вперед в эндуро
Владельцы автомобилей с полным приводом давно оценили их преимущество. Поэтому появление привода 2×2 в классе Эндуро было вопросом времени. Конструкторы с середины ХХ века стали активно искать идеи полного привода на мотоцикле.
На сегодняшний день есть несколько вариантов работы полноприводных эндуро массового производства – от дедовского Rokon до современного Christini.
Работа полного привода за счет цепной передачи
Мощность вращения переднему колесу передается через цепь, звездочки и шрус в узле поворота руля.
Такой принцип работы получил развитие с середины 60х годов, когда в США был создан первый серийный полноприводный внедорожный мотоцикл Rokon.
Rokon — родоначальник мотовездеходов
Эндуро мотоциклом его тяжело назвать, скорее это двухколесный вездеход – болотоход, подходит для охоты и рыбалки. Большие широкие шины компенсируют отсутствие полноценной подвески. Эти полноприводные мотоциклы всегда тихоходные и, в какой-то мере, могут заменить квадроцикл или 4-колесный вездеход. Они востребованы до сих пор.
Если вам по душе такой работяга, в России выпускают подобную технику: «Тарусь», «Архар».
«Тарусь» и «Архар»
Цены вполне доступные, до 200 тыс.рубл. за новый мотовездеход.
Здесь нужно еще вспомнить полноприводный мотоцикл А. Гарагашьяна как уникальную работу нашего соотечественника.
Победитель Чемпионата России 1995 года по спортивному мототуризму
Работа переднего привода посредством одного телескопического вала
В середине 80х компания Suzuki экспериментировала с созданием полноприводного байка, пробуя разные варианты. В результате, с начала 90х остановились на использовании телескопического вала вдоль переднего пера. Однако конструкция получилась сложной, непрактичной, поэтому не пошла в массовое производство.
Эндуро XF5 – так и остался концептом
Гидравлический привод
Конструкция компании Yamaha в сотрудничестве со шведской компанией Öhlins – это настоящий прорыв в создании простого и надежного привода.
Схема работы оказалась наиболее оптимальной:
Ямаха WR450F 2-Trac — серийная модель с гидроприводом
Байк WR450F 2-Trac появился в 2004 году. На переднее колесо подается 20% мощности, чего вполне достаточно для преодоления сложных препятствий. Однако стоимость байка оказалась дорогой для покупателя, поэтому Ямаха выпускала полноприводные мотоциклы недолго.
Электрический привод
Такой вариант полного привода на турэндурах стал доступен сравнительно недавно.
Компания БМВ создала концепт с полным приводом по гибридной схеме, когда в переднем колесе встроен электромотор с возможностью рекуперации энергии (заряда аккумулятора при торможении). Данная конструкция реализуется на байке BMW R1200GS Hybrid.
Современная механическая схема полного привода на эндуро
Американская фирма Кристини начинала свою деятельность с разработки и производства полноприводных горных велосипедов. И вполне логичен был переход к производству подобных мотоциклов. Схема работы полного привода схожа с разработкой Сузуки. Только вместо одного используется два телескопических вала с каждой стороны вилки.
Особенность конструкции Кристини — обгонная муфта в передней ступице колеса: при пробуксовке заднего колеса до 80%, автоматически начинает грести переднее колесо.
Мотоцикл становится предсказуемым, им легче управлять на мокрой, скользкой поверхности, а на песчаном и каменистом грунте байк хорошо преодолевает подъемы.
Полноценный конвейер своих мотоциклов AWD компания Christini наладила с 2013 года и стала одним из лидеров в этой сфере.
Christini AWD 450E
История выдовых мотоциклов не остановилась на вышеперечисленных моделях. Новые концепты появляются с каждым годом все чаще. Так или иначе, «двухколесный ЛендРовер» всегда будет интересен и востребован, особенно если цена станет доступной.
В заключение посмотрите на видео KTM1190 c доработкой Christini:
Каждый мотоциклист знает какие шины, дисплеи, диски и даже настройки сидения и подставки для ног лучшие именно для него. Очень часто именно тип привода определяет решение о покупке мотоцикла, поэтому стоит знать достоинства и недостатки каждого из них.
Цепной привод имеет как достоинства, так и недостатки. С одной стороны, есть простая, видимая невооруженным глазом конструкция. Благодаря этому вы можете в любое время легко диагностировать состояние диска и определить, выживет ли он в следующей поездке за границей. Из-за его популярности это также дешевое решение, потому что набор шестерен плюс цепь стоит от нескольких десятков до максимум нескольких сотен злотых. Производители также предлагают специальные наборы для каждого типа мотоцикла.
Наиболее популярным решением для мотоциклов различных типов является цепной привод.
Чтобы продлить срок службы цепного привода, вам следует подумать о покупке автоматической масленки цепи, которая почти забудет о необходимости смазки.
Приводной вал
Популярным решением, которое в основном используется на больших и тяжелых мотоциклах, является привод через карданный вал. Часто используемое название этого решения, «привод карданного вала» с технической стороны, является ошибкой, хотя на совещаниях мотоциклистов оно часто используется.
Популярным решением, которым в основном пользуются на больших и тяжелых мотоциклах, является привод через карданный вал.
Приводные валы в основном используются в дорожных мотоциклах, то есть там, где их необслуживаемая и тихая работа имеет значение. Этот привод намного сложнее, чем цепной, поэтому его нельзя найти в небольших или дешевых мотоциклах, в основном из-за его веса и стоимости.
Привод вала работает практически бесшумно, особенно по сравнению с мотоциклом с цепным приводом, который регулярно не смазывается. В результате поездка становится более комфортной и плавной, что позволяет водителю сосредоточиться на окружающей природе, а не на звуках, исходящих от вождения.
На рынке представлены десятки моделей мотоциклов, оснащенных карданным валом, однако одну из них стоит рекомендовать. Для дальнейших и более близких поездок будет работать универсальный «большой» GS от «конюшни» BMW. В основном это модели GS1150, GS1200 и GS1250. Этот мотоцикл достаточно универсален, чтобы поехать в Монголию и за углом магазин за утренними булочками.
Ремень сочетает в себе все плюсы и минусы вала и цепного привода. Это тихий привод, он не требует смазки, нужно только обеспечить его регулярное натяжение. Недостатком решения является риск его поломки, однако этот привод сейчас встречается очень редко.
Основным преимуществом ременного привода является его чистота, благодаря которой смазка не загрязняет колесо, маятник и любые другие элементы, которые должны блестеть в полированном мотоцикле.
Такой привод относится главным образом к мотоциклам, предназначенным как для повседневного вождения.
3 решения, каждое совершенно разное
Цепь, ремень или кардан?
Трансмиссия. Часть 3. Главная передача
В прошлых статьях мы разобрались с устройством коробки передач и сцепления. Однако есть еще один узел, без которого работа трансмиссии просто лишена смысла. В сегодняшней статье речь пойдет о главной передаче. Мы разберемся с устройством самого механизма, а также прикинем, когда лучше всего использовать тот или иной вариант конструкции.
Главная передача нужна для передачи мощности от ведомого вала коробки передач к заднему колесу. Это последнее звено в цепи передачи мощности от двигателя к колесу. Она также является последней в цепи понижения частоты вращения и усиления крутящего момента.
На мотоциклах главная передача представляет собой отдельный узел трансмиссии, на скутерах же главной передачи не существует. Там она обычно представляет собой пару шестерен, которые рассматриваются как продолжение коробки передач, а не как главная передача в ее традиционном понимании. Поэтому дальше по течению статьи мы будем говорить о мотоциклетных системах.
В современных мотоциклах используется три типа главной передачи: цепная, ременная и карданная. Наиболее распространенной является цепная передача, ее используют на машинах самого разного назначения, от малокубатурных байков вроде Yamaha YBR125 до высокопроизводительных спортбайков. Кардан устанавливают на байки, главные требования к которым – надежность и долговечность главной передачи, плюс большие сервисные интервалы. Относительно двух других типов главной передачи, ремень применяется меньше всего. Им оснащены все байки от Harley-Davidson и многие аппараты ныне покойной Buell, а также некоторые круизеры японских производителей. Теперь давайте поговорим о каждом виде подробнее.
Забавная, но от того не менее показательная моделька цепной главной передачи Moto Guzzi V8
Цепь
Цепной привод – наиболее удачная схема для применения на мотоцикле. Цепная передача компактна и легко располагается в большинстве современных конструкций. Хорошо отрегулированная и должным образом смазанная цепь – самый эффективный способ передачи энергии, потери при передаче мощности на колесо составляют около 5%. Она обладает низкой неподрессоренной массой (что это такое, мы поговорим в статье о подвесках байка) и достаточно дешева в производстве. Несомненный плюс – легкость изменения передаточного отношения главной передачи путем замены ведущей и ведомой звездочек.
Конечно, у цепи есть и недостатки. Цепь нужно часто обслуживать, а если этого не делать вовремя, эффективность ее работы заметно снизится. А когда байк эксплуатируется в непростых условиях вроде повышенной влажности или песчаной местности, интервалы обслуживания цепи резко сокращаются. Если совсем пренебрегать смазкой\чисткой\регулировкой цепи, она потрещит для предупреждения тысячу-другую километров, а потом феерично лопнет. Может, даже картер двигателя получит на память трещину или вмятину, а незадачливый хозяин навсегда запомнит, что за состоянием цепи нужно следить. Срок службы цепи можно продлить за счет установки закрытого кожуха или системы автоматической смазки. Однако эти меры не спасут цепь от растягивания и провисания. И чем мощнее двигатель, тем короче жизнь цепи.
Пожалуйста, не забывайте обслуживать цепь!
Развитие цепей с герметизированными шарнирами (O-ring, кольцевое уплотнение или X-ring, x-образное уплотнение) решило часть проблем, свойственных стандартным роликовым цепям, за счет предотвращения попадания грязи во вращающиеся втулки и удержания смазки внутри них.
Все цепи работают в паре со звездочками, стоимость которых невелика, но которые изнашиваются так же сильно, как и цепи. Постоянное воздействие вращающихся роликов цепи быстро «сжевывает» зубья звездочек, и, в конечном счете, требуется их замена в сборе с цепью. Ведущая звездочка закреплена на свободном конце вторичного (ведомого) вала коробки передач. Ведомая (задняя) звездочка обычно устанавливается на маятник, в котором закрепляется колесо, или непосредственно на ступицу (в случае с консольным маятником). Теперь подробнее о том, как устроена цепь.
• Стандартная роликовая цепь состоит из внутренних и наружных звеньев. Внутреннее звено состоит из двух боковых пластин, двух полых втулок, запрессованных в отверстиях боковых пластин, и двух роликов, расположенных на втулках. Наружные звенья состоят из двух боковых пластин и двух пальцев, запрессованных в отверстия боковых пластин. Из отдельных звеньев цепь составляется путем введения пальцев втулочных звеньев в полые втулки резиновых звеньев. Ролики могут свободно вращаться на втулках, а втулки – на пальцах. Цепь стандартного роликового типа – наиболее дешевая, отлично подходит для установки на малокубатурные мотоциклы и недорогие среднекубатурники.
• Цепь типа O-ring. Конструкция в основном аналогична рассмотренной выше, за исключением наличия кольцевых уплотнений (те самые O-ring) между боковыми пластинами роликового и втулочного звеньев. Эти уплотнения служат для герметизации смазки, которой ролики и втулки смазываются при сборке, а также для предотвращения попадания грязи и влаги внутрь.
Kawasaki KLR650 2008, цепь типа O-ring
• Цепь типа X-ring. Работают аналогичным образом, что и O-ring, только кольцевое уплотнение в поперечном разрезе имеет X-образную форму. Это улучшает герметизацию и понижает потери при трении кольца о боковые пластинки.
Стоимость (а также вес) цепей двух последних типов выше, что компенсируется увеличенным сроком службы. Однако в конечном итоге прочность цепи определяется материалом, из которого она изготовлена, а также тем, как пальцы закреплены в боковых пластинах. В гоночных байках срок службы – дело двадцатое, поэтому цепи для таких машин делают тонкими и легкими, часто используются прорези в боковых пластинах и полые пальцы. Ни о какой герметизации речи не идет, равно как и о долгой службе цепи. В общем, в борьбе с лишним весом все средства хороши.
Если решили заменить цепь, при покупке новой обязательно нужно учесть ее размерность. В его обозначении используется шифр из трех цифр, например, 525. Первая цифра обозначает шаг цепи (расстояние между центрами двух смежных пальцев), и выражена в восьмых долях дюйма. Две последующих цифры обозначают ширину вращающихся роликов, выраженную в восьмидесятых долях дюйма. То есть число 25 обозначает, что ширина равна 25/80 дюйма. Иногда производитель изменяет последнюю цифру для предоставления усиленной версии цепи, у которой шаг и ширина те же самые, но боковые пластины более толстые.
Ширина и шаг цепи
Ременная передача
Ремень применяли на самых первых мотоциклах, и он работал удовлетворительно, поскольку мощность движков того времени была невысокой. Чтобы вы немного представляли себе, о каких величинах мощности шла речь на заре мотостроения, то вот вам такой забавный факт: мощность первого мотоцикла, построенного в 1902 году Зигфридом Беттманом (Siegfried Bettman), основателем марки Triumph, составляла целых 1,75 лошадиных силы! Столько же, сколько теперь имеет стартер Triumph Rocket III…
Ах да, ременная передача. Первые ремни изготавливали из кожи, резины и ткани, они работали тихо и хорошо поглощали ударные нагрузки в передаче, однако проскальзывали при намокании или растяжении. По мере увеличения мощностей ременной привод уступил место цепному. Это происходило до тех пор, пока намного позже технология изготовления ремней не позволила создать ременной привод, способный выдерживать высокие нагрузки, характерные для современных мотоциклов.
Ременной привод BMW F800ST
Современный ремень состоит из внутреннего корда из искусственного волокна (чаще всего используется кевлар), залитого в резину. На внутренней поверхности ремня расположены зубья, которые работают по сопряженной поверхности зубчатых шкивов. Благодаря использованию зубьев исключается проскальзывание и обеспечивается та же эффективность, что и у цепной передачи. Шкивы должны быть больше, чем звездочки главной цепной передачи для снижения изгиба в процессе набегания и сбегания ремня; также это гарантирует, что передача распределяется по максимальному количеству зубьев, что уменьшит нагрузку на каждый из них.
Хорошо видно устройство ремня
Эффективность зубчатого ремня немного ниже, чем у чистой, новой цепи, но в процессе эксплуатации это различие приобретает обратный характер. Ременная система легче и тише цепи, не требует смазки и регулировки, работает дольше. Однако применение ремня по-прежнему ограничено мощностью мотора. С круизером ременная передача справится без проблем, однако стабильно высокую мощность спортбайковских моторов передать не сможет.
Так, с ремнями и цепями разобрались. Теперь давайте перейдем к наиболее тяжеловесному, но очень надежному механизму главной передачи – кардану.
Карданный вал
На мотоциклах привод карданным валом используется много лет, хотя с точки зрения предпочтительности он никогда не опережал цепной. Что лучше, цепь или кардан – предмет множества споров. В плюсы кардану можно записать жесткость, чистоту (благодаря закрытой конструкции) и неприхотливость в обслуживании. Фактически, вся работа владельца байка с карданом заключается в замене масла в картере конических шестерен (он же редуктор). При разговоре о минусах противники карданов на мотоциклах оживляются и вспоминают о дороговизне в производстве и большом весе (что приводит к повышению неподрессоренных масс). Главный «убийственный козырь» борцов с карданом – большие потери при передаче мощности на колесо.
Кардан и подвеска Tetralever, Kawasaki GTR1400 2008
Лучше всего применять кардан на двигателях, в которых коленвал расположен продольно линии мотоцикла – то есть когда ось вращения кардана и коленвала параллельна. Чтобы было понятней – любой оппозитный BMW, Honda Gold Wing, байки Moto Guzzi с поперечным расположением цилиндров.
Если же коленвал расположен в раме поперечно (например, рядные четверки), то присоединить вал к приводу можно, только изменив направление его вращения под прямым углом при помощи пары конических шестерен. Современные байки с карданным приводом и поперечным расположением коленвала доказывают, что это можно сделать технично и аккуратно (тот же BMW K1300R).
Необходимо также обеспечить ход задней подвески. Для этой цели на переднем конце вала используется карданный шарнир или шарнир равных угловых скоростей (ШРУС). Сам карданный вал вращается внутри рычага подвески, а картер главной передачи привинчивается к концу рычага.
Существует несколько побочных эффектов, связанных с использованием карданного вала. Сразу оговорюсь, что нижеперечисленные недостатки были более очевидны на ранних конструкциях, в современных системах эффект не так заметен. Первый – жесткость передачи, которой противостоит «эластичность» цепных передач (инженеры могут бороться с этим эффектом установкой демпфера в коробке передач). Второй – склонность некоторых машин, оснащенных карданным валом, «козлить» при ускорении. BMW справилась с этим эффектом, применив подвеску типа “Paralever” (об устройстве которой мы поговорим в статьях о подвеске и шасси).
Paralever и кардан на BMW R1200GS Adenture
Окончательное снижение частоты вращения и усиление крутящего момента происходят в картере главной передачи за счет использования малой ведущей шестерни и большого зубчатого колеса с внутренним зацеплением.
Карданный шарнир Yamaha FJR1300 2004
Малая шестерня и зубчатое колесо FJR1300
Я надеюсь, что после прочтения статьи вы сможете осознанно судить о том, почему для того или иного мотоцикла выбирается та или другая схема главной передачи, а также оценивать будущие разработки в этой области. Теперь ваши познания включают в себя то, как работает двигатель, впускная и выпускная системы, а также трансмиссия (кто не читал – добро пожаловать в наш «железный цех»!). В ближайших планах – поведать вам все наиболее интересное о колесах, шинах и тормозных системах. И о том, почему рисунок протектора на колесах направлен в разную сторону, мы тоже обязательно поговорим. Так что оставайтесь с нами, и обязательно оставляйте комментарии о статье! Всего наилучшего!
