Кардан на мотоцикле плюсы и минусы
Кардан VS цепь
Среди мотоциклистов не прекращаются споры о типе привода и том, какой из них лучше. Чаще всего в словесных битвах схлестываются владельцы новых и б/у мотоциклов на кардане и цепи (просто потому, что ременной привод встречается гораздо реже).
Преимущества и недостатки кардана
Чтобы понять, какой же из приводов лучше, необходимо рассмотреть плюсы и минусы каждого из них. Кардан – вариант передачи крутящего момента двигателя на заднее колесо с помощью валов и шестерней. Идеальный вариант для тяжелых «туристов» и круизеров. Имеет ряд преимуществ, за которые его и любят:
Но существуют и недостатки у кардана, которые не позволяют производителям устанавливать его везде:
Один из главных мифов о карданной передаче – якобы большие (до 30%) потери КПД крутящего момента. На самом деле, это не так. Одна шестеренчатая пара имеет кпд 96-98%, а когда их две – то все потери составляют максимум 8%, с учетом трения и расхода на нагрев – не более 10%. Но никак не 30%. Если бы треть всей мощности расходовалась на образование тепла – конструкция бы просто начинала плавиться. Конечно, существуют единичные случаи самовозгорания кардана, но это лишь прямой результат отсутствия смазки в нем.
Преимущества и недостатки мотоцепи
Цепь является самым распространенным вариантом приводов на мотоциклах. Ее ставят абсолютно на все виды байков – и на малокубатурники, и на круизеры, и на «спорты». Все заключается в обилии преимуществ:
Казалось бы, идеальный вариант? Но есть и у цепей свои недостатки:
Подведя итоги, можно ответить на вопрос – что лучше, кардан или цепь? Итак – ничего не лучше. Каждый вариант имеет место быть, и в разных ситуациях, на разных мотоциклах предпочтителен тот или другой.
Эндуро, «спорты», малокубатурники – однозначно цепь за ее компактность и легкий вес.
Тяжелые туристы, литровые круизеры – однозначно кардан за возможность проезжать пару тысяч километров в день и не отвлекаться на обслуживание.
Карданная или ременная передача?
Среди трех типов приводной передачи на мотоцикле есть две, которые объединяет одно: они не требуют обслуживания. Если цепь необходимо мыть и смазывать каждые 500 км, то ремень и кардан будут служить вам десятки тысяч без какого либо ухода.
Преимущества и недостатки ремня
Ременная передача – первая, которая вообще появилась на мотоциклах. Возможно, конструктор первого байка Готлиб Даймер ремень для привода и вовсе снял со своих штанов. Позже конструкция была усовершенствована – и превратилась в «цепь» из проклепанных между собой отдельных кусочков кожи. Конечно, такие ремни все жутко растягивались, проскальзывали, а в непогоду быстро намокали и слетали. Но это не было критичным потому, что первые двигатели имели мощность в 1,5 л.с., а первые скорости лишь немного превышали скорость бегущего человека.
Сегодня же ременной привод приобрел кардинальные изменения. Теперь их изготавливают из прочного арамидного волокна, залитого резиной, плюс появились зубчики, исключающие проскальзывание. Большое количество преимуществ спустя сто лет после появления первых ремней снова сделало их популярными:
Но есть у ременной передачи и минусы, не позволяющие ему распространиться на все мотоциклы всех классов и назначений:
Из популярных моделей на ремне можно выделить следующие:
Плюсы и минусы кардана
Караднная передача, как и ремень, не требует ухода. Только, в отличие от него, кардан может работать и в дождь, и в грязь, и условия окружающей среды никак не скажутся на нем. Рассмотрим детальнее преимущества кардана:
Но есть у данного типа передачи и недостатки, которые не позволяют ему «захватить мир»:
Популярные модели на кардане:
Теперь, зная всю вышеперечисленную информацию, ответить на вопрос, что лучше – ремень или кардан, можно легко. Ответ – ничто не лучше. Каждый тип привода уместен в каждом конкретном случае.
Если вам важен стиль, легкость, изящность, вы живете в сухом теплом климате, либо выезжаете исключительно в хорошую погоду по идеальным дорогам – то ремень будет отличным выбором.
Если же вы турист, который всегда должен быть готов к любым ситуациям, и ваш путь может пролегать и в дождь, и в грязь – то лучшим выбором будет кардан.
Чем хороша карданная передача в мотоцикле?
Кардан — привилегия на тяжелых и высококубатурных мотоциклах, встречается на дорожниках, чопперах и туристах. Спортивные и легкие городские модели будут использовать цепные передачи, так как кардан слишком увесистое по строению удовольствие. А как известно, масса мотоцикла играет далеко не последнюю роль, особенно на спортбайках, поэтому современный мир вычеркивает даже теоретическую установку кардана на гоночные модели.
Так чем же тогда хорош кардан? Почему он так популярен?
Жесткость конструкции
Одно из основных отличий кардана от других типов передачи мощности заключается в жесткости конструкции. Ремень и цепь слишком подвижны на фоне статичной фиксации кардана. Кроме того, не стоит бояться, что кардан подобно цепи вдруг порвется и вылетит в сзади едущего пилота или намотается на колесо, ударит по ногам. Из-за устойчивой конструкции карданный вал куда более прочен и меньше изнашивается. Кроме того, малое количество составных частей не требует такого количества внимания и трудов по обслуживанию, как цепь. Отсюда рождаются два следующих несомненных плюса.
Простота использования
В минусы цепям всегда записывают необходимость обслуживания, смазки, подтягивания/регулировки, замены на новую. У кардана принцип куда более простой, как говорится, если и ломается, то один раз и очень дорого. Так происходит из-за того, что кардан вовсе не одиночная деталь, а целостная система. Своевременная замена масла продлит жизнь кардану.
Долговечность
Долгий срок службы кардана складывается из прочности и общности системы. Цепь или ремень из-за своей подвижности слабее, нежели мощный карданный вал. И вот еще что, карданный узел достаточно защищен от попадания влаги, даже форсирование в брод с ним реально, разве что при всасывании влаги в редуктор нужно успеть заменить масло в ближайшее после водных процедур время.
Ходят легенды, что кардан умирает резко и молча, но он поступает так только у очень не внимательных мотоциклистов. Износ кардана всегда можно предсказать по посторонним звукам, по металлическим крошкам/стружкам при замене масла, по хрусту и состоянию муфты. Достаточно обращать внимание на поведение узлов мотоцикла, чтобы заметить износ детали.
Минусы карданного узла
Кто-то первой строкой указывает его дорогостоящий ремонт, да, кардан сам по себе довольно недешевый узел мотоцикла. Поэтому к моменту его полного износа или поломки цена ремонта будет бешеной.
Массивность карданного вала — об этом мы уже говорили.
Кроме общей массы системы, сложностью является то, что карданный вал может быть установлен не на любой двигатель. Горизонтальное строение силового аппарата, особенно оппозитных двигателей (отсюда такой успех в этой области у компании BMW), способствует установке кардана. Но не каждую цепную передачу можно заменить на кардан и наоборот. Встречаются оригиналы, которые производят замену цепи на кардан, но это требует не малых усилий.
Потеря мощности. Спорный по некоторым параметрам пункт. Хотя многие утверждают, что кардан из-за своего строения и веса сильно уступает в передаче мощности той же цепи или ремню. Я думаю, что если оценивать модели мотоциклов в целом, а не только по одному узлу, то этот пункт можно пересмотреть. Будет ли цепь передавать мощность от такого же двигателя на тяжелом мотоцикле эффективнее кардана? Многие считают цепь лучше кардана, забывая, что имеют преимущество в весе или аэродинамике.
Вывод: спорить нет смысла, потому что вид передачи мощности хорош для каждого определенного мотоцикла в рамках разработанной инженерами модели. Но кардан всегда будет выгодным для тяжелых мотоциклов, так как огромный вес слишком быстро изнашивает цепь. На туристических мотоциклах кардан удобнее из-за повышенной прочности. Оценивайте модель в целом, способ передачи мощности будет лишь одной из многих характеристик в составе идеального мотоцикла.
Ремень или кардан?
Ремень или кардан? В спорах о типе предпочитаемого привода на мотоцикл сломано немало копий. На самом деле, и у ременного, и у карданного привода есть как преимущества, так и недостатки. С карданом всё более-менее просто, это надёжная и простая схема, проверенная десятилетиями. Но и карданный привод не лишён своих недостатков. Так, он не позволяет передать крутящий момент с коленвала на колесо без заметных потерь мощности, к тому же при движении чувствуются рывки, особенно при езде на малой скорости. Да и сам привод (кардан и редуктор) весит весьма немало, что существенно увеличивает неподрессоренную массу и не самым лучшим образом сказывается на управлении.
К плюсам применения кардана на мотоцикле можно отнести надёжность и неприхотливость этого узла. Меняйте масло в редукторе раз в 10-15 тысяч километров, и всё! Кардан не боится ни воды, ни грязи. Обслуживать его легко, просто и бюджетно. Собственно, сторонники кардана в спорах апеллируют к его плюсам, тактично умалчивая о вышеперечисленных минусах. В случае с ремнём всё тоже несложно. Все же знают, по какому принципу работает цепной привод, что на велосипеде, что на мотоцикле? На вал насажена одна звезда, на ось заднего колеса — другая, и цепь передаёт крутящий момент с ведущей звезды на ведомую. Ременной привод работает по тому же принципу, только вместо цепи — ремень, а вместо звёзд — шкивы.
Современные ремни обладают очень высоким запасом прочности и изготавливаются обычно из кевлара и резины. Ресурс ремня на большинстве мотоциклов колеблется от 40 до 70 тысяч километров. К однозначным плюсам ремня можно отнести отсутствие потерь при передаче крутящего момента с двигателя на колесо и непревзойдённую плавность хода. Последнее преимущество особенно хорошо чувствуется при медленной езде в междурядье. Кроме того, ремень, в отличие от кардана и цепи, не требует вообще никакого обслуживания. Стоит разве что раз в месяц визуально проверять его состояние, не более того. Шкивы при замене ремня меняются не всегда — если износа нет, можно не покупать новые.
Разумеется, у ремня есть и минусы. Так, ремень боится грязи, так что на мотоцикле с ременным приводом поездки по грязи лучше исключить. Песок, попав под ремень, может достаточно быстро его измочалить и привести в негодность. Чтобы этого избежать, ремень и шкивы обычно закрыты защитным кожухом. Конечно, это не панацея, но кожух значительно уменьшает шансы повредить ремень грязью. Также при трогании в гору ремень слегка растягивается, поначалу это может быть непривычно.
Так что же выбрать, ремень или кардан? Ответ простой: у обоих этих типов привода есть как плюсы, так и минусы. Что для вас важнее — тому и отдайте предпочтение. Какого-то единственно правильного выбора ту попросту нет.
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!