Часть 1. Коробка передач.
Любому аппарату с мотором, будь то мопеду, скутеру или мотоциклу, необходимо устройство для передачи производимой двигателем мощности на колесо. Эту функцию берет на себя механизм под названием «трансмиссия» или «силовая передача». В нашей сегодняшней статье речь пойдет в основном о мотоциклетной механической коробке передач.
На сегодняшний день существует два основных вида трансмиссии: механическая и автоматическая. Они отличаются отводимым райдеру уровнем вмешательства и управления. Механическая трансмиссия используется на подавляющем большинстве современных серийных мотоциклов, автоматическая встречается в основном на мопедах и скутерах, хотя есть и мотоциклы с «автоматом» (например, Aprilia Mana 850 или Honda DN-01).
Aprilia Mana GT 2010 — один из немногих мотоциклов с автоматической коробкой переда
Есть определенный набор механизмов, которые присутствуют в трансмиссии любого типа: передняя передача, сцепление, коробка передач и главная передача. В механической трансмиссии традиционной схемы передняя передача передает мощность от коленвала через сцепление к коробке передач. Сцепление используется для соединения и разъединения двигателя с коробкой передач, позволяя двигателю работать, когда байк остается неподвижным, а также трогаться с места. Коробка передач допускает выбор различных передаточных чисел для достижения максимальных показателей мощности и крутящего момента в пределах диапазона частот вращения двигателя. Главная передача передает мощность от коробки передач к заднему колесу.
Разрез дисков сцепления Kawasaki Ninja ZX-10R 2008
В наиболее простом виде работа односкоростной автоматической трансмиссии маленького скутера не представляет особой сложности, в то время как на больших дорожных машинах применяются гораздо более изощренные механизмы. Все зависит от предназначения конкретного аппарата и ожидаемых от него характеристик. От «полтинника» требуется просто перемещать райдера на короткие дистанции, быть дешевым при покупке и простым в ремонте — такой машине не нужна шестиступенчатая «механика». А нужна она там, где необходим большой диапазон скоростей движения, преодолеваемых расстояний и различных нагрузок.
Зубчатая передача, крутящий момент и мощность
Давайте разберемся с ключевыми понятиями в «трансмиссионных вопросах».
Зубчатая передача – это две сопряженные шестерни, которые вращаются с различными скоростями. Передаточное отношение определяет различие в этой скорости. Процесс получения меньшей частоты вращения ведомого (выходного) вала по отношению к ведущему (входному) валу называется понижением (замедлением) скорости вращения. Обратный процесс носит название повышения скорости вращения. Эти понятия справедливы в отношении не только зубчатых, но и цепных и ременных передач.
Передаточное отношение определяется как число оборотов, совершаемых ведущей шестерней для того, чтобы ведомая шестерня совершила один полный оборот. К примеру, если частота вращения двигателя составляет 1000 оборотов в минуту, а необходимо обеспечить частоту вращения колеса, равную 500 оборотам в минуту, то потребуется две шестерни, причем число зубьев одной из них должно вдвое превышать число зубьев другой (это всего лишь самый простой пример; на деле, между двигателем и колесом стоит множество передаточных механизмов, подробнее о которых – в следующих статьях). Нужно, чтобы меньшая шестерня (например, на 15 зубьев) была ведущей, тогда, пока она совершает один полный оборот, ведомая шестерня (30 зубьев) повернется на пол-оборота. То есть, для того, чтобы ведомая шестерня повернулась на один оборот, ведущая шестерня должна совершить два оборота. Записывается такое передаточное отношение как 2:1. Это означает, что такой передаточный механизм понижает скорость выходной передачи вдвое. Это те самые цифры, которые производитель указывает (пусть и не так часто, как мощность или крутящий момент) для каждой передачи своего мотоцикла. Чаще предоставляется сравнение числа зубьев шестерен, а не отношение их скоростей вращения. Для избежания путаницы, чаще всего в графе характеристик gearbox ratios указывают следующее: первая передача, 2:1 (15/30).
Теперь о крутящем моменте. Крутящий момент – это величина поворота, который обеспечивает сила, приложенная относительно некой оси (сила, обычно измеряемая в ньютонах, умножить на расстояние, в метрах). Для того чтобы байк поехал, необходимо передать заднему колесу достаточно крутящего момента. Чтобы наглядно представить себе, что это за зверь, рассмотрим простой пример. Если для затягивания гаек используется гаечный ключ, то на гайку воздействует крутящий момент. Допустим, длина гаечного ключа 200 мм (0.2м), а усилие руки, которое прилагается к нему под прямым углом – 100 Н. Тогда величина крутящего момента, приложенного к гайке, составит
100 x 0,2 = 20 Нм.
Если применить это к работе коробки передач, то можно заметить, что в результате воздействия зуба ведущей шестерни на зуб ведомой шестерни ведомая шестерня поворачивается. Если диаметр шестерен одинаковый, то есть число зубьев одно и то же, то вращаться они тоже будут с одинаковой скоростью, а величина крутящего момента, подводимого к валу первой шестерни, будет полностью передана валу второй шестерни.
Проще говоря, если скорость вращения ведомой шестерни вдвое меньше скорости ведущей, то крутящий момент тоже увеличивается вдвое. То есть между передаточными отношениями и увеличением крутящего момента существует прямая зависимость. Просмотрите характеристики какого-нибудь мотоцикла в нашем каталоге, и все сразу станет ясно (например, Kawasaki ER-6F 2008, раздел «Трансмиссия»).
Особенностью бензиновых двигателей является то, что при низких частотах вращения они развивают небольшой крутящий момент. Поэтому роль усилителя крутящего момента выполняет трансмиссия. В процессе уменьшения скорости вращения заднего колеса (нужно обеспечить достаточный крутящий момент на колесе, но при этом оно не должно вращаться со скоростью 9000 об/мин, как двигатель!) участвуют все элементы трансмиссии, за исключением сцепления.
С крутящим моментом разобрались. Мощность же – это физическая величина, равная отношению работы, выполняемой за определенный промежуток времени, к этому промежутку времени. В физике мощность выражается в ваттах, однако у мотопроизводителей очень популярна другая величина – лошадиная сила.
Интересно, что во многих государствах «лошадка» официально выведена из употребления. Что не помешало ей стать весьма популярным мерилом мощности в авто- и мотоиндустрии.
В большинстве европейских стран лошадиная сила определяется как 75 кгс·м/с, то есть, как мощность, достаточная для поднятия груза массой в 75 кг на высоту 1 метр за 1 секунду. В таком случае 1 л.с. составляет примерно 735,5 ватт.
Что же все вышенаписанное значит по отношению к мотоциклам?
Для райдера крутящий момент является важнейшим фактором. Мотоцикл будет ускоряться в темпе, соответствующем его кривой крутящего момента (в данном случае опустим трение и сопротивление воздуха). Пик крутящего момента – это точка, в которой разгон байка происходит наиболее быстро (по обе стороны от этой точки разгон происходит медленнее). Для конкретного значения крутящего момента на заднем колесе, разгон будет одинаковым, независимо от скорости вращения двигателя. Пик максимальной мощности наступает после пика крутящего момента – когда уменьшение крутящего момента компенсируется повышением оборотов. Интенсивность разгона на пике крутящего момента больше, чем на пике мощности.
Колесо водяной мельницы выдает огромный крутящий момент. Только оборотов маловато.
Тогда почему же мы так много говорим о мощности? Представьте себе большое колесо водяной мельницы. Очевидно, что это колесо генерирует огромный крутящий момент, однако скорость его вращения очень мала. Соответственно, его мощность (то есть возможность совершать много работы за малое время) весьма низка. В общем и целом, водяное колесо является маломощным «двигателем» именно из-за низкой частоты вращения. В случае с мотоциклами, мощный двигатель с огромным «поголовьем лошадок» — это такой двигатель, который генерирует большой крутящий момент на высоких оборотах.
Теоретически, выдавать большой крутящий момент на высоких оборотах лучше, чем делать то же самое, но на низких оборотах. Потому что в случае с высокими оборотами появляется больше возможностей настройки передаточных отношений. Мощный двигатель полезен потому, что можно выбирать между множеством вариантов передаточных отношений. Выбор пониженного передаточного отношения уменьшает скорость вращения заднего колеса с соответствующим увеличением крутящего момента. (вы еще не заснули? Дальше будет проще! прим. редактора)
Среднерайдеру – среднезвезду!
Стоковый набор шестеренок в коробке и связанные с ними передаточные отношения выбраны производителем не просто так. Это компромиссные соотношения, которые более всего подошли тест-пилотам в «усредненных» условиях испытаний. Как только байк оказывается в руках покупателя, стройная картина рушится. Тюнинг двигателя, условия эксплуатации, далекие от представлений наивных инженеров (например, стантрайдинг), отличия в конфигурации различных треков (если райдер любит покататься не только в гражданских условиях). Все эти факторы рано или поздно приведут к тому, что райдер задумается насчет замены пары-тройки шестерен в трансмиссии – чтобы приспособить мотоцикл именно под те условия, в которых он наиболее часто используется. И если ведомую звезду, закрепленную на колесе, заменить проще простого на любом мотоцикле (как правило, стантрайдеры только этим и ограничиваются в вопросах передаточных отношений), то изменение соотношения на одной из передач в коробке уже потребует разборки двигателя (если только коробка передач не кассетного типа, но об этом ниже).
Как мы уже неоднократно подмечали, практически любое решение, принимаемое при конструировании мотоцикла – это компромисс. В случае с выбором передаточного отношения – компромисс между разгоном и максимальной скоростью. Чтобы сделать из байка «спринтера» (то есть получить интенсивный разгон в жертву максималке), необходимо установить меньшую ведущую звездочку, или большую звезду на колесе. Желаете обратного эффекта – совершаете обратные действия, все довольно просто.
Теперь давайте вкратце рассмотрим принцип работы механической коробки передач, которая используется на большинстве серийных мотоциклов.
Принцип работы коробки передач
Коробка передач состоит из множества пар шестерен. У каждой пары – свое передаточное отношение, а число таких пар соответствует числу передач, которые «прячутся в коробке» байка. Одна шестерня находится на ведущем валу (также его называют первичным валом), другая – на ведомом валу (он же вторичный). Все современные мотоциклетные коробки передач – постоянного зацепления, то есть все пары находятся в постоянном зацеплении, независимо от того, включена данная передача или нет.
Элементы коробки передач Suzuki GSX-R1000 K8
Когда райдер непринужденно щелкает лапкой переключения передач – пара сопряженных шестеренок блокируется на своих валах, и через эту пару передается крутящий момент. Оставшиеся шестерни не сблокированы с валом и свободно вращаются на нем.
Как работает секвентальная коробка передач
Некоторые шестерни постоянно зафиксированы на валу и вращаются вместе с ним, а остальные установлены на втулках и могут свободно вращаться на нем. Для обеспечения привода необходима блокировка такой свободной шестерни с валом; значит, нужно обеспечить ее зацепление с другой шестерней, расположенной рядом и находящейся в постоянном зацеплении с валом. Для этого важно, чтобы шестерня, находящаяся в зацеплении с валом, сдвинулась к свободной шестерне и соединилась с ней при помощи кулачков и ответных им отверстий, оставаясь при этом в постоянном зацеплении с шестерней из своей пары.
На своих валах шестерни перемещаются под воздействием механизма переключения передач. При смене передачи барабан селекторного механизма вращается и перемещает вилку переключения передач, которая одним концом зафиксирована в направляющем пазу барабана, а другим концом входит в паз передвигаемой шестерни, таким образом, осуществляется ее перемещение.
Селекторный механизм
Надо добавить, что мы описали устройство именно мотоциклетной коробки передач, которое имеет мало общего с «внутренностями» механической коробки на серийных автомобилях. Все механические коробки современных серийных байков называются коробками переключения передач секвентального типа (по-английски “sequence” означает «последовательность»). Название полностью соответствует функционалу: переключение можно производить строго последовательно, от первой ко второй, от второй к третьей передаче и так далее. Самое главное и очевидное преимущество такой коробки – высокая скорость переключения. Разница в скорости переключений настолько ощутима, что такую коробку очень часто устанавливают в спорткары, подготовленные для гонок. А о недостатках мы все прекрасно знаем. Главная проблема мотоциклетной «механики» — переключение передач при полной остановке. Это опять-таки связано с самой конструкцией – пытаясь «через немогу» пинками воткнуть нужную передачу в статике, можно погнуть вилочки в коробке. После чего обязательно придется навестить мастера, который умеет вскрывать движки, если конечно у вас не мотоцикл с…
Коробкой передач кассетного типа! Эта штучка тоже секвентальная, но отличие от традиционной коробки заключается в том, что весь механизм не строго закреплен в картере двигателя, а помещен в кассету, которая легко вынимается без разборки двигателя (достаточно только слить масло, и можно ее доставать).
Коробка передач кассетного типа Suzuki RGV250 1992
Думаю, не стоит говорить о том, что кассетная коробка идеальна для спортивных мотоциклов. Ведь в полевых условиях непросто «расколоть» двигатель для того, чтобы поменять пару звездочек в коробке для лучшего соответствия передаточных отношений к конкретному треку. Сливаем масло, вытаскиваем кассету, меняем шестерни, вставляем обратно – и все! Вся операция занимает считанные минуты, и можно сразу же испытывать новые настройки.
А как же сцепление?
Простите, но статья и так получилась излишне длинной и достаточно непростой для понимания. Хотя, я уверен, что вы, наши уважаемые читатели, полностью поймете мою писанину. Поэтому о сцеплении, этой неотъемлемой части мотоциклетной трансмиссии, поговорим в следующий раз. Чтобы оправдаться в ваших глазах, я расскажу также о том, что за зверь такой – квикшифтер, и как он работает. До встречи в нашем кафе!
Часть 2. Сцепление и квикшифтер
На любом мотоцикле должна быть возможность отключения привода коленвала от заднего колеса, для того чтобы двигатель мог работать, когда байк неподвижен. Несмотря на это очевидное утверждение, представьте себе, такая возможность существовала не всегда.
На многих ранних мотоциклах использовался непосредственный привод при помощи ремня и шкивов на коленвале и заднем колесе, которые невозможно было разъединять. Такой привод действительно работал, однако при его эксплуатации вылезали некоторые проблемы. Например, чтобы остановиться на перекрестке, нужно было глушить двигатель. А завести байк в таком случае можно было только с «толкача», что явно не является наилучшим вариантом старта.
Механизм сцепления был придуман, чтобы обеспечить разъединение работающего двигателя от привода заднего колеса. Вторая функция, не менее важная, — возможность выбора передаточных отношений на машинах, которые оснащены коробкой передач. Посмотрим, как этот механизм работает.
Принцип сцепления
Работа сцепления основана на трении. В наиболее простом виде сцепление состоит из двух дисков, один из которых располагается на цапфе коленчатого вала, а второй связан через какой-нибудь механизм привода (цепь, ремень, шестерни) с задним колесом и прижат к первому диску. Если между дисками есть небольшой зазор – двигатель работает, в то время как второй диск остается неподвижным. Если соединить диски между собой, то вращение коленчатого вала за счет трения будет передаваться второму диску, а поскольку он связан с задним колесом, то оно тоже будет вращаться. Так что подвод мощности от двигателя на колесо может при необходимости включаться или выключаться.
На подавляющем большинстве современных серийных байков используется сцепление с ручным управлением от рычага, расположенного на руле. Исключение – скутеры, на которых используется автоматическое центробежное сцепление, режим работы которого зависит от оборотов двигателя. В нашей статье речь пойдет именно о сцеплении, которое используется на мотоциклах (к сожалению, формат статьи не позволяет нам вдоволь посмеяться над забавными историями о скутеристах, пересевших на мотоциклы, и пытающихся «тормозить» сцеплением).
Как устроено сцепление
Все сцепление в сборе устанавливается на первичный вал коробки передач (об устройстве данного девайса читайте в нашей статье). Корпус или наружный барабан сцепления устанавливается на подшипнике и может вращаться свободно и независимо от вала. Наружный барабан сцепления непосредственно связан через переднюю передачу с коленвалом (хотя есть и такие конструкции, в которых сцепление установлено непосредственно на цапфе коленвала; такая схема распространена на мотоциклах производства BMW и Moto Guzzi), так что при вращении коленвала он тоже вращается. Центральная часть сцепления, или внутренний барабан (ступица), обладает меньшими размерами и располагается внутри наружного барабана. Она устанавливается на первичном валу коробки передач и фиксируется на нем от проворота шлицами, так что при вращении внутреннего барабана первичный вал тоже вращается.
Разрез многодискового сцепления в масляной ванне, Yamaha R6 2008
Диски сцепления располагаются в промежутке между наружным и внутренним барабанами. Используется два типа дисков: гладкие и фрикционные. Они располагаются поочередно, а точное число дисков зависит от типа сцепления и машины, на которой оно применяется. На внешней окружности фрикционных дисков находятся прямоугольные шлицы, которые устанавливаются в пазы наружного барабана сцепления. На внутренней окружности гладких дисков нарезаны зубья, которые устанавливаются в пазы внутреннего барабана сцепления.
В обычном положении (когда байк находится в движении) фрикционные и гладкие диски удерживаются в непосредственном контакте с помощью пружин, воздействующих на пластину, которая называется нажимным диском. При вращении коленвала и наружного барабана сцепления из-за трения, возникающего между пластинами, внутренний барабан сцепления, а следовательно, и первичный вал коробки передач тоже вращаются.
Когда райдер выжимает рычаг сцепления трос или гидравлический механизм, противодействуя усилию пружин, отжимает нажимной диск от пакета гладких и фрикционных дисков, в результате чего диски перестают соприкасаться. Из-за прекращения непосредственного контакта между дисками, трение уменьшается, позволяя наружному барабану свободно вращаться относительно внутреннего барабана. По мере того, как райдер отпускает рычаг сцепления, диски снова прижимаются друг к другу, и постепенно вращение наружного барабана сцепления за счет трения начинает передаваться внутреннему барабану, таким образом осуществляя постепенную передачу крутящего момента к коробке передач и дальше — к заднему колесу; благодаря этому исключается возможность остановки или рывков (конечно, если все делать правильно и отпускать сцепление плавно).
Способность передачи крутящего момента сцеплением зависит от множества факторов: числа и диаметра дисков, усилия пружин, сжимающих их, и коэффициента трения между дисками. При прочих равных условиях, на небольших машинах необходимо меньшее количество дисков, чем на больших и мощных аппаратах. Аналогично, если крутящий момент одинаков, то при увеличении диаметра дисков их количество можно уменьшить. На фрикционные диски (кто бы мог подумать?) нанесен фрикционный материал, а гладкие диски изготавливаются из стали.
Компоненты сцепления Honda CBR1000RR 2007
Дела конструкторские
При выборе типа сцепления, которое нужно установить на конкретный мотоцикл, на решение конструктора влияет несколько определяющих факторов. Сначала давайте разберемся с количеством дисков.
В сцеплении многодискового типа применяется более одного комплекта гладкого и фрикционного дисков, обычно используется семь или восемь, а иногда и девять фрикционных дисков. Гладких дисков всегда на один меньше по сравнению с фрикционными, поскольку пакет дисков всегда с двух сторон ограничивается фрикционными дисками.
На большинстве моноблочных двигателей (то есть таких, в которых все узлы трансмиссии выполнены в пределах картера двигателя) с поперечным расположением коленвала в раме, используется многодисковое сцепление. Причина этого – небольшой диаметр сцепления. Многодисковое сцепление также намного легче однодискового, хоть и обладает большей поверхностью трения и прочностью.
Одно- или двухдисковые муфты сцепления применяются на мотоциклах с продольным расположением коленвала в раме (например, байки Moto Guzzi с V-твином, цилиндры которого расположены поперек рамы). Сцепление закрепляется на задней цапфе коленвала и снабжено отдельным корпусом между двигателем и коробкой передач. Из-за такого расположения сцеплению не требуется компактность, а при большом диаметре необходим только один или два диска.
Следующий вопрос, который решают конструкторы – использовать сухое сцепление или работающее в масляной ванне.
Сухое сцепление Ducati 749 выставлено напоказ (в стоке, конечно же, прикрыто крышкой)
Может показаться странным, что механизм, принцип которого основан на трении, работает в масле; но для этого есть несколько важных причин. Масло выполняет функции отвода тепла, чтобы сцепление не подгорало. Кроме того, оно служит смазочным материалом для втулок или подшипников, на которых вращается наружный барабан сцепления, а также облегчает перемещение шлицов и зубьев дисков. Дополнительный «бонус» сцепления в масляной ванне – для обеспечения смазывания передней передачи не нужно герметизировать сцепление в отдельной камере.
Против физики не пойдешь – естественно, что трение, обеспечиваемое между дисками сцепления, работающего в масляной ванне, ниже трения между дисками сухого сцепления. Поэтому необходимы диски большого диаметра или их большее количество (а может быть, и то, и другое), что приводит к увеличению габаритов.
Suzuki RGV250, оснащенный сухим сцеплением
Такой же RGV250, но со сцеплением в масляной ванне
Вот почему сухое сцепление в основном используется на спортивных мотоциклах. Большая эффективность и малый вес (не нужно лить масло) – неотъемлемая часть сухого сцепления. Впрочем так же, как и малый ресурс. Большинство гоночных аппаратов оснащаются сухим сцеплением, так же как и практически все гражданские спортбайки Ducati (кроме 848, но для него есть отдельный ). Японские производители в основном используют сцепление в масляной ванне. С практической точки зрения, «мокрое» сцепление выглядит предпочтительней – гораздо больший ресурс и меньшая склонность к перегреву. С другой стороны, если цель – максимальный результат в гонке, тогда выбор будет в пользу сцепления сухого типа.
Ничего тут не сломалось, этот стрекот – звук исправного сухого сцепления Ducati
Еще один момент, с которым должен определиться конструктор – каким образом будет передаваться усилие от рычага на механизм привода сцепления. Чаще всего для этой цели выбирается трос, иначе – механический привод сцепления. Тросы подвержены вытягиванию и износу, их нужно регулировать и смазывать, но они просты в обслуживании и ремонте. Устроен механический привод просто – трос воздействует на сцепление посредством механизма привода, расположенного внутри крышки сцепления или с противоположной стороны картера, при этом механизм воздействует на длинный толкатель, проходящий через первичный вал коробки передач.
Гидравлический механизм привода сцепления применяется в основном на машинах большого объема. Он стоит намного больше и требует тщательного обслуживания, однако недостатки с лихвой перекрываются плавностью и легкостью его действия.
Гидравлический привод работает по такому же принципу, что и передняя тормозная система (о тормозных системах мы тоже в свое время поговорим): когда рычаг давит на плунжер главного цилиндра, он воздействует на жидкость гидросистемы и нагнетает ее в шланг. Затем жидкость выдвигает поршень рабочего цилиндра, который воздействует на толкатель, расположенный внутри первичного вала.
За исключением регулярного контроля уровня жидкости гидросистему практически не надо обслуживать, хотя для обеспечения ее работоспособности необходимо периодически заменять жидкость и уплотнения. Также конструкция любой гидросистемы подразумевает, что жидкость склонна к поглощению воды и насыщению воздухом (словом, обслуживание гидропривода сцепления по тщательности схоже с обслуживанием тормозной системы). Разобравшись с этим, давайте перейдем к более современным и высокотехнологичным штучкам.
Думаю, читая обзоры современных мотоциклов, вы неоднократно встречали словосочетание «проскальзывающее сцепление». Как правило, наличие оного на тестируемом мотоцикле приводит испытателя в восторг, о чем он тут же и сообщает. Однако никто толком не объясняет, как эта штука работает. Вот с этого и начнем.
Проскальзывающее сцепление
- Проскальзывающее сцепление (slipper clutch) специально разработано для кольцевых мотогонок, чтобы «смягчить» процесс торможения двигателем в поворотах. Сцепление буквально проскальзывает, когда заднее колесо мотоцикла принуждает двигатель вращаться быстрее после включения пониженной передачи. В таких случаях гасится излишняя нагрузка на трансмиссию и езда на байке становится более предсказуемой и комфортной, ведь в аналогичных ситуациях с обычным сцеплением заднее колесо заметно «колбасит», а двигатель чрезмерно ревет. Более того, проскальзывающее сцепление помогает неискушенным гонщикам избежать неприятности в моменты резкого открытия газа. Впервые скользящее сцепление появилось на спортивном мотоцикле Honda FWS1000 в 1982 году, и к настоящему времени им оснащаются практически все литровые спортбайки.
Скользкий тип
Проскальзывающий механизм в сцеплении (далее для простоты – ПС) – это разработка, ориентированная на высокопроизводительные мотоциклы. Главной целью для ПС является ограничение обратного крутящего момента, проявляющегося при торможении двигателем с высокой скорости или при переходе на низшие передачи.
Впервые ПС было применено на дрег-байке 70-х годов под именем Hogslayer – нетривиальное для того времени сцепление позволяло «Свинобою» разгоняться до 290 км\ч, не буксуя и не перегреваясь (кроме того, такой максималке способствовали два 880-кубовых впрысковых мотора от Norton, но это уже совсем другой рассказ…).
Среди современных серийных мотоциклов проскальзывающее сцепление тоже нашло свое место – главным образом, им оснащаются спортбайки, а также заряженные заводские стриты.
Проскальзывающее сцепление для Ducati 999 от FBF
Теперь подробнее о том, зачем вообще ПС применяется. При открытии газа привод заднего колеса осуществляется через сцепление. Когда газ закрывается, а байк продолжает двигаться со скоростью, превышающей заданный предел, соответствующий текущему открытию дросселя, заднее колесо по-прежнему прокручивает вал двигателя через сцепление; но, поскольку двигатель оказывает большое сопротивление (в связи со сжатием, особенно на высоких оборотах и низших передачах), можно достичь точки, при которой сопротивление, или обратный крутящий момент двигателя, превысит коэффициент сцепления задней шины. Результат этого – заблокированное заднее колесо. Особенно вероятен такой исход в дождевых условиях, т.к. в дождь коэффициент сцепления шины с дорогой сильно снижается, а происходящее при резком торможении перераспределение веса снижает нагрузку на заднюю ось. ПС устанавливают для того, чтобы исключить возможность блокировки колес за счет проскальзывания сцепления при изменении направления передачи крутящего момента. Однако ПС не выключает сцепление полностью, и эффект торможения двигателем сохраняется.
Разные производители подходят к конструкции ПС по-разному, но чаще всего проскальзывание обеспечивается следующим механизмом: внутренний барабан сцепления располагается на ряде храповых упоров с наклонной поверхностью. Когда направление передачи крутящего момента изменяется, внутренний барабан сцепления смещается на храповых упорах, тем самым отводя нажимной диск и ослабляя давление на диски. Такой подход серийно впервые был опробован на Kawasaki ZXR 750.
Проскальзывающее сцепление Kawasaki ZX-6R 2007 — в стандартной комплектации
Инженеры из Aprilia при проектировании сцепления RSV Mille пошли по более сложному и технологичному пути. Для перемещения внутреннего барабана сцепления используется сервомотор, которым управляет вакуум, подведенный от впускного коллектора двигателя. При закрытии дросселя увеличившееся разрежение в коллекторе создает вакуум в воздушном трубопроводе сервомотора, который сдвигает внутренний барабан сцепления и ослабляет давление на диски. Такой подход больше не используется нигде, кроме RSV, производители отдают предпочтение более простому варианту, опробованному на ZXR 750 (каждая компания старается привнести в конструкцию ПС что-то свое, однако общий принцип остается очень похожим на вариант от Kawasaki). Как ни крути, несмотря на свою простоту, проскальзывающий механизм в сцеплении – штука очень и очень полезная. Если же ваш мотоцикл не оснащен ПС – не отчаивайтесь, вполне вероятно, что тюнинговый комплект для него существует в природе, нужно только поискать.
Квикшифтер
Наконец-то мы добрались до долгожданной темы – системы Translogic quickshifter systems, она же — BMW Quickshifter. Вопреки сенсационным заявлениям немецкой компании о новой супертехнологии, подобные системы «быстрого переключения скоростей без отжима сцепления райдером», производимые некоторыми тюнинг-фирмами, наиболее известны из которых — Translogic и Dynojet, уже давно применяются участниками чемпионатов World Superbike, Supermoto/MX и даже в картингах. Просто BMW стала первой компанией, решившей устанавливать эту систему в некоторые серийные байки.
Преимущество механизма заложено в самом его названии: “quick” – «быстрый», “shift” – «сдвиг, смещение, переключение». То есть “quickshifter” буквально переводится как «быстрый переключатель». Насколько быстро переключаются скорости, спросите вы. Ответ можно найти в примере, что приведен на официальной странице Translogic. «У самого профессионального мотогонщика на переключение передачи уходит не менее 340 миллисекунд, в то время как для систем от Translogic на это требуется от 48 до 150 миллисекунд». Впечатляет, не правда ли? Еще одна технология, спустившаяся с Олимпа большого мотоспорта и ставшая доступной для «простых смертных» мотоциклистов.
- Кит — (от англ. Kit) набор для тюнинга отдельных узлов мотоцикла.
Кит-комплект QuickShifter компании DynoJet
А теперь давайте разберемся с устройством «быстроклаца». Ключевые элементы всего механизма: датчик давления (следит за давлением на лапку переключения передач; попросту говоря, определяет, нажимает райдер на нее или нет) и тяга квикшифтера (если не подходит стандартная). Некоторые производители (например, Dynojet) предлагают еще и кнопку включения\отключения квикшифтера, которую можно установить на руле. Сенсор подключается к внешнему модулю контроля зажигания (например, Power Commander). Когда райдер оказывает давление на лапку переключения передач, сенсор отправляет сигнал в модуль контроля зажигания, после чего тот отдает ECU команду временно отключить зажигание (на несколько десятков миллисекунд). Когда двигатель отключен, происходит переключение — без сброса газа и выжима сцепления. В случае с мотоциклами BMW, блок управления зажиганием покупать не нужно – квикшифтер подключен к родным «мозгам», ничего регулировать и устанавливать не нужно. Обычно квикшифтер ставят, когда хотят улучшить разгонную динамику аппарата, но ничего не мешает таким же образом переключаться вниз, при торможении.
«Звезды, вилки, шестеренки…» публикуется с разрешения редакции интернет-журнала Источник: Motocafe.ru. Автор Артем Терехов.
Как переключать передачи на мотоцикле
Большинство мотоциклов оборудованы последовательной коробкой передач. Поэтому основные принципы всех действий схожи.
Переключение передач на мотоцикле различается «вверх» и «вниз». Первое из них означает, что вам нужно включить более высокую передачу. Для этого вы включаете первую передачу, и таким образом повышаете скорость мотоцикла, а после этого постепенно переключаетесь на следующую передачу
в такой последовательности:
Любое переключение передачи на более высокую происходит в этой последовательности.
Для включения низкой передачи используется переключение «вниз». Это делается при необходимости повышения мощности заднего колеса, например, поднимаясь в гору. Какова последовательность действий в этом случае?
Если вы хотите замедлить ход мотоцикла или остановить его, газ необходимо сбрасывать до того, как начнете выжимать сцепление. Тормозите до переключения с первой на вторую передачи.
Последовательность действий при троганье с места:
Ограничитель момента
Новичкам вниз переключаться довольно тяжело и не совсем понятно. Вероятность того что заднее колесо неожиданно заблокируется — велика. Поэтому производители мотоциклов уже около 10 лет устанавливают в сцепления большинства мотоциклов так называемый ограничитель момента. Ограничитель момента не стоит путать с проскальзывающим сцеплением, используемом на гоночных мотоциклах. Основное отличие в том, что ограничитель срабатывает на недовыжатом сцеплении, а именно — в момент времени когда вы отпускаете сцепление. Так если вы разгонитесь на второй передаче, выжмите сцепление, опустите обороты мотора и теперь отпустите сцепление то за доли секунд до того как рычаг опустится сработает ограничитель момента. Ограничитель предназначен для борьбы со «прыганием» заднего колеса если вы ошиблись с оборотами на которых вы переключаетесь вниз или вверх. Запомните — ограничитель не работает с полностью отпущенным сцеплением и не является панацеей против блокировки заднего колеса.
Когда нужно переключать
Присутствуют особенности, как, и когда выполнить переключение передач на разной КПП («механика» или «автомат»). В любом случае предварительно стоит изучить основные азы, как например расположение ручки сцепления, правила набора и сброса скорости, рычага переключения передач. Именно они используются в последующем для выполнения указанных действий.
Выжимается рычаг сцепления и в один момент нажимается рычаг переключения передач левой ногой. После включения первой передачи, планомерно добавляется газ путем прокручивания ручки, а сцепление медленно отпускается.
При помощи носка левой ноги рычаг приподнимается вверх до характерного щелчка на 2-ю и последующие скорости. Некоторые «асы» производят переключение более простым способом: слегка приподнимают носком рычаг и сбрасывают газ. Но для этого нужен определенный опыт для плавности. В противном случае срок службы сцепления из-за повышенного износа значительно сократится.
Может возникнуть необходимость включения пониженной передачи. После сброса газа примерно на 2 000 – 3 000 оборотов путем торможения, следует выжать сцепление и выполнить переключение скорости вниз. Так можно продолжать до тех пор, пока не будет включена нейтраль. Плавные действия будут только в том случае, когда действующие обороты будут меньше примерно на 500 – 1 000 оборотов пониженной передачи.
Иначе будет ощущаться рывок.
Если брать во внимание коробку «автомат», здесь включения сцепления не требуется, так как оно взаимосвязано с КПП. По этой причине переключение может выполняться на любых оборотах при движении. При сброшенном газе нажимается рычаг переключения передач вниз. Должен состояться только один щелчок для первой передачи. Аналогичным образом включаются повышенные скорости, но только рычаг поднимается вверх при отпущенной рукоятке газа (на один щелчок). Для сброса передач рычаг опускается вниз нажатием. При этом лучше выполнить именно так: поддается газ и сразу же убирается рука с ручки, а после падения оборотов производиться переключение скорости и вновь добавляется газ в нужном количестве.
Все скорости мотоцикла и его максимальная скорость
Максимальная скорость мотоцикла зависит от того, какова мощность байка и передаточные числа привода. Мотоциклы разных кубатур могут достигать скорости от ста сорока километров до трехсот сорока километров в час.
Не нужно превращать максимальную скорость вашего байка в самоцель. Гораздо важнее то, насколько ваш мотоцикл динамичен в рамках всех возможных для него скоростей. Для улучшения возможностей мотоцикла можно увеличить или уменьшить передаточные числа. Например, для городских улиц максимальная скорость не выше 220 км/час. В этом случае подбирают так передаточные числа, чтобы на этой скорости шестая передача выкручивалась в отсечку. Мотоцикл получит столь важную для него динамику.
Для гонок по трассе передаточные числа подбираются немного иначе, чтобы использовались все шесть передач, до достижения максимальной скорости до 280 километров в час.
Замена передаточных чисел считается наиболее дешевым тюнингом, и на износ мотоцикла не влияет.
Источник
Советы
Все действия, выполняемые при переключении скорости, необходимо проводить быстро, но плавно. Сбрасывание газа и выжимание сцепления должно производиться одновременно. Если пауза будет долгой, то мотоцикл заглохнет.
Если, наоборот, выжимание сцепления будет предшествовать сбросу газа, байк заревет и при последующем переключении скорости начнет дергаться.
Переключать передачи нужно в ходе прямолинейного движения. Прежде чем входить в поворот, следует разобраться со скоростью.
Когда вы освоите базовое переключение скоростей на мотоцикле, вы увидите, что в некоторых случаях сцепление может не использоваться. Например, при значительных оборотах двигателя достаточно просто нажимать педаль переключения передач вверх.
Как правильно переключать передачи на мотоцикле
Все движения, которые вы проводите с педалями, должны быть плавными, чтобы не вывести из строя трансмиссию.
Переключая передачи, переключайте за один раз одну скорость. Перескакивать не желательно.
Чтобы понять, как переключать передачи на мотоцикле, нужно внимательно изучить органы управления. Существуют мотоциклы с механической трансмиссией и полуавтоматической.
Способы переключения передач
Способ первый
Мотоциклы с механической трансмиссией. Все действия в этом случае происходят в следующей последовательности. Набираете скорость. Убираете газ. Включаете сцепление. Нажимаете педаль переключения передач. Отпускаете сцепление, затем педаль переключения и добавляете газу.
Чтобы завести мотоцикл, ставите его на нейтральную скорость. После этого убираете газ и выжимаете сцепление, одновременно включая первую скорость. Убрав ногу с педали передач, поддаете газу и отпускаете сцепление. Теперь добавляете газу.
Чтобы повысить передачи, нужно убрать газ, включить сцепление и нажать педаль переключения передач. После этого отпускаете сцепление, отпускаете педаль переключения и добавляете газу.
Чтобы понизить передачи, нужно убрать газ и включить сцепление. После этого резко добавить газу, и когда обороты начинают падать, нажимаете на педаль переключения передач. Отпускаете сцепление и педаль переключения и добавляете газу. После того, как мотоцикл остановится, не забудьте поставить его на нейтральную скорость.
Способ второй
Мотоциклы с полуавтоматической трансмиссией. На этих мотоциклах переключение скоростей происходит проще. Убираете газ и переключаете скорость. Сцепление и коробка передач здесь соединены.
Перед тем, как завести двигатель, поставьте свой байк на нейтральную передачу. Для того, чтобы включить первую скорость, нужно убрать газ и нажать рычаг переключения передач вниз. Для повышения передачи нужно убрать газ, а рычаг переключения передач поднять вверх. Для понижения передачи газ, наоборот, нужно поддать и сразу убрать руку с газа. Когда обороты начнут падать, переключить скорость и добавить газу. Теперь вы знаете, как на мотоцикле переключать скорости.
Как переключать передачи на мотоцикле?
Наличие умений езды на мотоцикле, а также качественная мотоэкипировка – залог уверенной и безопасной езды. Поэтому сегодня мы разберем базовые умения грамотно переключать скорости на мотоцикле. Происходит процесс смены передачи в последовательном режиме: при наборе скорости – от низа к верху, при снижении – от верха к низу. Эта особенность заставляет понервничать начинающих байкеров, поскольку вызывает определенные трудности. Тяжелее всего тем водителям, кто перманентно пересаживается с машины на мотоцикл или наоборот. В управлении мотоциклом, как и в любой другой сфере, необходим опыт. Конечно, приходит он со временем, и переключение передач уже осуществляется на интуитивном уровне, схема попросту закрепляется в “подкорке”. Новички же делают массу ошибок на этапе обучения езде на “двухколесном железном коне”. Одна из первых особенностей, которую они порой не учитывают, – переключение нельзя делать до той поры, пока двигатель не достигает шестидесяти – семидесяти пяти процентов от максимально возможного количества оборотов.
В противном случае, все это может привести к тому, что:
Для смены скорости на ходу необходимо отпустить ручку акселератора, одновременно выжав сцепление. Затем переместить рычажок переключения кверху или книзу и спокойно приотпустить сцепление, одновременно потихоньку прибавляя газ.
Факторы, влияющие на смену скоростей
Оперативность переключения передач зависит от ряда факторов, среди которых и удобство расположения рычажка сцепления. На него надо надавливать всеми свободными пальцами, поэтому короткие ручки ставить не рекомендуется. Как правило, для эффективной смены передач есть ряд трудностей. Среди них, к примеру, уклон рычага и его большой подъем. Из-за такого расположения новички еле-еле дотягиваются до него.
На старт!
Подавляющая масса новоиспеченных байкеров испытывают некоторые сложности с плавным стартом с места. Дабы избежать проблем, необходимо выучить наизусть следующую последовательность выполнения “трогания”:
Как правило, отрыв от точки старта происходит в районе трех тысяч оборотов. Успех грамотного старта – в плавном наращивании оборотов двигателя при ровном спуске сцепления.
Перемещение рычага скоростей
Переключение передач надо осуществлять достаточно резко, чтобы не происходило слишком резкого повышения числа оборотов двигателя. Оптимальным считается рост в полторы тысячи оборотов. Если же переключение осуществляется медленно, в таком случае ручку акселератора необходимо закрывать. Повышение передачи следует делать на повышенных оборотах, на пониженных придется “перегазовывать”. Некоторые модели мотоциклов имеют возможность менять скорости без нажатия сцепления. Причем, делать это можно на любых оборотах. Такой способ подразумевает под собой понижение “устремления” на небольшой интервал ручкой акселератора. Параллельно происходит повышение передачи. Конечно, для того, чтобы безошибочно производить подобные манипуляции, необходим опыт, но он довольно быстро нарабатывается при упорном старании научиться правильно переключать передачи.
Типичные ошибки
Практически все новички-мотоциклисты неправильно сидят за рулем своего “железного коня”: полностью выпрямив руки или слегка отклонившись назад. Дело в том, что при резком отпускании сцепления и одновременном нажатии на рычаг акселератора, может произойти резкий рывок, в результате которого водитель попросту упадет с транспортного средства. Сбрасывать газ надо до того, как будет выжато сцепление. Мотор вызывает рычащие звуки, усиливая рев. Некоторые пугаются этого, считая, что происходит какая-то поломка и полностью бросают акселератор. В результате, байк “глохнет”, из-за того, что двигатель “стопорит” приводящие механизмы.
Выжимание сцепления с запозданием
В момент снижения оборотов медлительность с выжимом сцепления не нужна. Скорость может упасть в считанные мгновения, причем так резко, что придется начинать разгон вновь, чтобы добраться до нужной передачи.
Разрушая стереотипы
Вокруг процесса переключения скорости на мотоцикле ходит бесчисленное множество всевозможных “поверий”, у которых нет никакого практического обоснования. Так, бытует мнение, что оперативность смены передач влияет на изнашивание сцепления. Также некоторые считают, что притормаживать разрешается при помощи “коробки”, что менять скорости надо лишь на повышенных оборотах и так далее. На самом деле, просто нужно один раз и навсегда выучить весь процесс старта и дальнейшей смены скоростей. Это обезопасит водителя от утраты контроля над транспортным средством и позволит избежать нештатной ситуации. Безусловно, азы управления необходимо получать поодаль от магистралей и большой концентрации людей и машин. При этом строго запрещается ездить на мотоцикле без шлема. Ведь как показывает статистика, почти ни один новичок-байкер не обходится без падений, пока обучается езде на “двухколесном железном коне”.
Переключения вниз
Для того чтобы понять, чего стоит опасаться при переключении вниз, проделайте простое упражнение: разгонитесь на второй передаче и полностью закройте ручку газа, во время торможения двигателем выжмите сцепление и катитесь с выжатым сцеплением, вы увидите что обороты мотора опустятся до холостого хода, теперь, если вы отпустите сцепление произойдет резкий толчок, вплоть до временной блокировки заднего колеса — мотоцикл попытается раскрутить мотор с оборотов холостого хода до оборотов на которых сейчас движется мотоцикл. Если вы поднимите обороты в момент когда отпускаете сцепление то толчок будет менее ощутим, а если обороты мотора совпадут со скоростью, на которой движется мотоцикл на второй передаче — рывка и вовсе не будет.
Содержание
Почему необходима коробка передач? [ править | править код ]
Принцип действия зубчатой передачи довольно прост. Он может использоваться для изменения скорости вращения вала до требуемого в данный момент значения. Например, если вал вращается с частотой 2000 оборотов в минуту, а ее требуется понизить вдвое, то необходимо установить на валу ведущую шестерню и соединить ее с ведомой, расположенной на другом смежном валу. Если число зубьев ведущей шестерни соответствует половине зубьев ведомой, то каждым двум оборотам ведущей шестерни будет соответствовать один оборот ведомой, и вал, не котором она закреплена, будет вращаться со скоростью вдвое меньшей скорости ведущего вала.
Если применить это к трансмиссии мотоцикла, то необходимо уделить внимание другому фактору. Требуемая скорость движения задается не только изменением частоты вращения двигателя посредством зубчатой передачи, она также определяется количеством рабочих ходов, происходящих за каждый оборот заднего колеса. Таким образом, на низшей (1-й) передаче количество рабочих ходов на каждый оборот заднего колеса будет больше, а следовательно, мощность окажется выше, чем при более высоких передачах. Это необходимо для того, чтобы машина смогла преодолеть инерцию при начале движения, что можно проверить, если попытаться начать движение на высокой передаче.
Как мы видим, необходимость использования коробки передач вызвана характеристиками двигателя внутреннего сгорания. Возьмем воображаемый двигатель: получение полезной мощности возможно в относительно узком диапазоне частот от 2000 до 8000 оборотов в минуту. Прежде всего, необходимо понизить это число оборотов до таких частот вращения, которые обеспечивали бы заднему колесу нормальную скорость движения. Требуемое число оборотов зависит от наружного диаметра колеса, непосредственных элементов коробки передач и мощности двигателя.
Например, если рассматривать односкоростной скутер, то можно обнаружить, что суммарное передаточное число составит около 15.00:1. Это означает, что каждым 15 оборотам двигателя будет соответствовать один оборот заднего колеса. Такое соотношение необходимо выбирать после того, как определен диаметр колеса с учетом наилучшего использования полезной мощности. Если передаточное отношение окажется слишком высоким, то машине будет невозможно тронуться с места. Однако если оно будет слишком низким, машина начнет быстро разгоняться. но ее максимальная скорость ограничится максимальной скоростью двигателя. На двигателе большего объема и мощности можно применять более высокие передаточные числа коробки передач для достижения большей максимальной скорости, но по прежнему остается проблема начала движения. Даже несмотря на то, что мощность двигателя возрастает, диапазон ее ограничен, это заставляет добавлять промежуточные шестерни для увеличения общего передаточного числа. Между шестернями должен присутствовать некий интервал так, чтобы достигнув высоких оборотов на одной передаче, после включения следующей передачи частота вращения двигателя опускалась до нижней границы мощностного диапазона.
Необходима возможность выбора постоянных передаточных отношений, которые ступенчато изменяют степень понижения частоты вращения. На большинстве машин используются четыре, пять или шесть передач. Такое число передач обеспечивает компромисс между идеальным интервалом передаточных отношений и потребностью частого переключения передач. Вообразите, как утомительно выглядело бы переключение десяти передач! Важно фактическое время, затрачиваемое на каждое переключение, в течение которого ускорение у машины отсутствует. Вероятно, такая машине проиграла бы машине с меньшим количеством передач в обшей динамике разгона. Число передач также связано с назначением мотоцикла. Например, на спортивных двухтактных двигателях с очень узким мощностным диапазоном (около 2000 оборотов в минуту], за пределами которого полезная мощность отсутствует, для использования полезной мощности нужно, чтобы двигатель работал в пределах этого диапазона. Для обеспечения этого и достижения максимально возможной скорости необходимо, чтобы количество передач было больше.
