Motorcykelupphängning - Motorcycle suspension

En motorcykels upphängning har ett dubbelt syfte: att bidra till fordonets hantering och bromsning och att ge säkerhet och komfort genom att hålla bilens passagerare bekvämt isolerade från vägbuller, stötar och vibrationer.

Den typiska motorcykeln har ett par gaffelrör för den främre upphängningen och en svängarm med en eller två stötdämpare för den bakre upphängningen.

Framfjädring

Den vanligaste formen av främre hjulupphängningen för en modern motorcykel är teleskopgaffeln . Andra gaffeldesigner är balkgafflar, upphängda på fjädrade parallella länkar (inte vanligt sedan 1940-talet) och bottenledande länkdesigner, inte vanligt sedan 1960-talet.

Vissa tillverkare (t.ex. Greeves) använde en version av svängarmen för framfjädring på sina motocrossdesigner. En ensidig version av idén används också i skotrar som Vespa .

Den nav-mittstyrning som utvecklats av Ascanio Rodorigo , på ett begrepp i samband med Massimo Tamburini är en komplex främre svingarm alternativt system som innebär fjädring och styrning, såsom ses i projekt såsom Bimota Tesi och Vyrus motorcyklar.

Teleskopiska gafflar

Scott tillverkade en motorcykel med teleskopgafflar 1908 och skulle fortsätta använda dem fram till 1931. År 1935 blev BMW den första tillverkaren som tillverkade en motorcykel med hydrauliskt dämpade teleskopgafflar. De flesta motorcyklar använder idag teleskopgafflar för framfjädringen. Gafflarna kan lättast förstås som helt enkelt stora hydrauliska stötdämpare med inre spiralfjädrar . De låter framhjulet reagera på brister på vägen medan de isolerar resten av motorcykeln från den rörelsen.

Gaffelns överdel är ansluten till motorcykelns ram i en trippelklämma (känd som ett "ok" i Storbritannien), vilket gör att gafflarna kan vridas för att styra motorcykeln. Gafflarnas botten är ansluten till framhjulets axel.

På konventionella teleskopgafflar, den nedre delen eller gaffelkropparna ( "gaffelreglage" i Storbritannien), skjuter upp och ner på gaffelrören ( "gaffelstöd" i Storbritannien). Gaffelrören måste vara spegelfria för att täta gaffeloljan inuti gaffeln. Vissa gaffelrör, särskilt på tidiga motorcyklar och terrängmotorcyklar, är inneslutna i plastskyddande damask .

"Upp och ned" (USD) gafflar , även kända som inverterade gafflar, installeras inverterade jämfört med konventionella teleskopgafflar. Glidkropparna är högst upp, fästa i de tre klämmorna , och stödrören är längst ner, fästa vid axeln . Detta USD-arrangemang har två fördelar: (i) det minskar motorcykelns ofjädrade vikt ; och (ii) det ökar vridstyvheten , vilket kan förbättra hanteringen. Två nackdelar med USD-gafflar är: (i) de är dyrare än konventionella teleskopgafflar; och (ii) de kan tappa all sin dämpande olja om en oljetätning misslyckas. USD-gafflar finns vanligtvis på sportcyklar , även om Honda Valkyrie innehöll USD-gafflar.

Justering före belastning

Motorcykelupphängningar är utformade så att fjädrarna alltid är under kompression, även när de är helt utdragna. Förbelastning används för att justera upphängningens startposition med motorcykelns och förarens vikt på den.

Skillnaden mellan den helt förlängda upphängningslängden och den längd som komprimeras av motorcykelns och förarens vikt kallas "total sag" eller "race sag". Total sag är inställd för att optimera upphängningens ursprungsläge för att undvika botten eller toppning under normala körförhållanden. "Bottoming out" inträffar när upphängningen komprimeras till den punkt där den mekaniskt inte kan komprimera längre. Påfyllning sker när upphängningen sträcker sig helt och inte kan förlängas mekaniskt längre. Ökad förbelastning ökar den initiala kraften på fjädern och minskar därmed den totala hängningen. Minskande förbelastning minskar den initiala kraften på våren och ökar därmed den totala saggen.

Vissa motorcyklar tillåter justering av förbelastningen genom att ändra lufttrycket inuti gafflarna. Ventiler längst upp på gafflarna gör att luft kan tillsättas eller släppas ut från gaffeln. Mer lufttryck ger mer förbelastning och vice versa.

Gaffeldämpning

Grundläggande gaffelkonstruktioner använder ett enkelt spjällstångssystem där dämpning styrs genom att gaffelolja passerar genom en mynning. Även om det är billigt att tillverka är det svårt att ställa in sådana gafflar, eftersom de tenderar att ge för lite dämpning vid låga skjuthastigheter, men ändå för mycket dämpning vid högre skjuthastigheter. Varje justeringsinställning kommer alltid att vara en kompromiss, vilket ger både över-grumlig och överstiv dämpning. Eftersom gafflar fungerar som hydrauliska dämpare, ändras dämpningshastigheten genom att ändra gaffeloljans vikt. Vissa teleskopgafflar har externa justeringar för dämpning.

Ett mer sofistikerat tillvägagångssätt är patrongaffeln , som använder interna patroner med ett ventilsystem. Dämpning vid låga skjuthastigheter styrs av en mycket mindre öppning, men dämpning vid högre skjuthastigheter styrs av ett system av flexibla mellanlägg, som fungerar som en bypassventil för gaffeloljan. Denna ventil har ett antal sådana mellanlägg av varierande tjocklek som täcker öppningarna i ventilen för att reglera dämpningen av gaffeln vid höga och medelhöga stötar.

Några av shims (eller "bladfjädrar") lyfter med liten kraft så att vätska kan strömma genom öppningen. Andra fjädrar kräver större kraft för att lyfta och tillåta flöde. Detta ger gaffeln avtagande dämpning, så att den kan Stiff över små gupp, men relativt mjukare över större gupp. Fjädrarna (eller shims) tillåter bara flöde i en riktning, så en uppsättning fjädrar styr kompressionsdämpning och en annan returdämpning. Detta gör att dämpningarna kan ställas in separat.

Patronemulatorer är eftermarknadsdelar som gör att spjällstångsgafflar beter sig praktiskt taget som kassettgafflar. Dämpningsöppningen i spjällstången är så stor att den praktiskt taget inte påverkar dämpningen och istället tar en "emulator" över dämpningsfunktionen. Emulatorn har en mycket liten mynning för dämpning med låg gaffelhastighet och en justerbar mellanläggsstack för hög gaffeldämpning.

Gasladdade patrongafflar , som blev tillgängliga 2007, består av gasladdade patroner monterade i standardgafflar. Detta kit är lämpligt för supersporttävlingar, där regler förbjuder en komplett gaffelbyte men tillåter ändring av originalgafflarna.

Bromsdyk

Att bromsa en rörlig motorcykel ökar belastningen på framhjulet och minskar belastningen på bakhjulet på grund av ett fenomen som kallas lastöverföring . För en detaljerad förklaring och en provberäkning, se avsnittet om bromsning i artikeln om cykel och motorcykel .

Om motorcykeln är utrustad med teleskopgafflar överförs den extra belastningen på framhjulet genom gafflarna, som komprimerar. Denna förkortning av gafflarna gör att cykelns främre ände rör sig lägre, och detta kallas bromsdyk . Teleskopgafflar är särskilt utsatta för detta, till skillnad från ledande länkdesigner.

Bromsdyk kan vara oroväckande för föraren, som kan känna att han eller hon ska kastas över motorcykelns framsida. Om cykeln dyker så långt att de framre gafflarna kan komma ner, kan det också orsaka problem med hantering och bromsning. Ett av syftena med en upphängning är att hjälpa till att hålla kontakten mellan däcket och vägen. Om upphängningen har bottnat rör sig den inte längre som den ska och hjälper inte längre att hålla kontakten.

Medan överdrivet bromsdyk är förvirrande och botten kan orsaka förlust av dragkraft, minskar en viss bromsdykning motorcykelns spår och spår, vilket gör att den lättare kan svänga. Detta är särskilt viktigt att åkare spår bromsning på ingången till hörn.

Bromsdyk med teleskopgafflar kan minskas genom att antingen höja gaffelfjädrarnas fjäderhastighet eller öka gaffelns kompressionsdämpning . Men alla dessa förändringar gör att motorcykeln är mindre trevlig att åka på grova vägar, eftersom fronten kommer att kännas styvare, på 1980-talet försökte olika tillverkare komma runt detta genom metoder för dykning som:

• ACT: Utvecklad av Marzocchi och monterad på Buell-motorcyklar som Buell RR 1200 (1988).
• ANDF (Anti Nose Dive Forks): Detta passade på ett antal Suzuki GSX-modeller och RG250.
• AVDS (Automatic Variable Damping System): Detta monterades på ett antal Kawasaki-motorcyklar.
• NEAS (ny elektriskt aktiverad fjädring): Som monterad på Suzuki GSX-R 1100 och GSX-R 750 Limited Edition.
• PDF (Posi Damp Fork): Detta var monterat på Suzuki RG500, GSX1100E / GS1150E och GSX-R 750 och var en förbättring av de tidigare Anti Dive-enheterna (som fungerar genom att bromsvätsketrycket stänger en ventil i mekanismen när bromsar appliceras, vilket begränsar flödet av dämpande olja och bromsar gaffelkomprimeringen). PDF-enheterna fungerar på liknande sätt, förutom att de helt och hållet förlitar sig på själva kompressionen. Ventilerna är fjäderbelastade, så om hjulet träffar en stöta, studsar de av sina säten och återställer oljeflödet ett ögonblick så att fjädringen absorberar chocken.
• TCS (Travel Control System): Antidyksystem med variabel dämpning. TCS introducerades på FZ 400 R (1984, endast för den japanska marknaden).
• TRAC (Torque Reactive Anti-Dive Control): Utvecklat av Honda, detta är ett enkelt mekaniskt system som helt ingår i den främre upphängningen. Den främre bromsoket är monterat på ett gångjärn och använder det vridmoment som skapas vid bromsverkan för att manövrera en ventil i gaffeln, vilket förhindrar oljeflödet under bromsningen. Detta system monterades på ett antal motorcyklar, särskilt Goldwing- serien från 1983 till 2000, Stillahavskusten , CB1100F , CB1000C och VFR750F .

Med tillkomsten av kassettgafflar, som möjliggör mer dämpning med låg hastighet och mindre höghastighetsdämpning än tidigare dämpningsstångsgafflar, har separata antidykningsmekanismer i allmänhet fallit ur bruk.

En annan metod för att minska eller eliminera bromsdyk i teleskopgafflar är att använda en reaktiv länk eller vridmomentarm för att ansluta bromskomponenterna till motorcykelramen via trippelklämman.

Vissa gaffeldesigner mildrar dyk, eliminerar det eller till och med vänder det utan att den främre upphängningen påverkas negativt. Den Earles gaffeln är bland de senare; när du bromsar frambromsen hårt, stiger motorcykelns främre ände faktiskt. BMW: s Telelever-gaffel är utformad för att nästan eliminera dyk och kunde ha utformats för att eliminera den helt om tillverkaren valde att göra det. Ledande länk framgafflar, som används på vissa Ural motorcyklar , kan också utformas antingen för att minska eller eliminera dyk.

Saxon-Motodd (Telelever) gaffel

Saxon-Motodd (marknadsförd som Telelever av BMW ) har en extra svängarm som monteras på ramen och stöder fjädern. Detta gör att krattan och spåret ökar under bromsningen istället för att minska som med traditionella teleskopgafflar.

Hossack / Fior (Duolever) gaffel

Hossack / Fior (marknadsfört som Duolever av BMW ) skiljer fjädringen helt från styrkrafterna. Den utvecklades av Norman Hossack men användes av Claude Fior och John Britten på racecyklar. Hossack själv beskrev systemet som ett "styrt upprätt". 2004 tillkännagav BMW K1200S med en ny främre upphängning som bygger på denna design.

Ensidigt

En ensidig främre svängarmsfjädring användes på Yamaha GTS1000 , som introducerades 1993. GTS använde RADD, Inc. framfjädring designad av James Parker. En ensidig balkgaffel användes på den tyska Imme R100- motorcykeln mellan 1949 och 1951, och Vespa- sparkcykeln har en ensidig bakgaffel . Mer nyligen, mellan 1998 och 2003, använde ItalJet " Dragster " scooter också en ensidig svängarmsupphängning, men till skillnad från GTS1000 fanns det ingen övre kontrollarm; den övre delen av upphängningen på Dragster tjänade bara till att sända styringång.

Navcentrering

Navcentrering styrs av en svängarm som sträcker sig från motorns / ramens botten till framhjulets centrum istället för en gaffel.

Fördelarna med att använda ett nav-centrum styrsystem istället för en mer konventionell motorcykel gaffel är att nav-centrum styrning skiljer styr-, broms- och upphängningsfunktionerna.

Med en gaffel bromsas krafterna genom upphängningen, en situation som leder till att upphängningen komprimeras, vilket använder en stor mängd upphängning vilket gör det svårt att hantera stötar och andra oegentligheter på vägen. När gafflarna dyker, ändras också cykelns styrgeometri, vilket gör cykeln mer nervös och omvänd blir accelerationen mer lat. Att ha styrningen som arbetar genom gafflarna orsakar också problem med svängning , vilket minskar fjädringens effektivitet. Längden på den typiska motorcykelgaffeln betyder att de fungerar som stora spakar runt huvudstommen som kräver att gafflarna, toppstången och ramen är mycket robusta och ökar cykelns vikt.

Uthållighets racer "Nessie", byggdes av Mead & Tomkinson racing laget, använde en anpassad version av Difazio nav-mittstyrning , varigenom bromskrafter var riktade mot ramen via en svängbar gaffel (snarare än genom styrhuvudet ). Detta möjliggjorde neutral styrning och avsaknad av bromsdyk.

Fjädring bak

Tidiga bakupphängningar

Medan främre upphängningar antogs nästan universellt före första världskriget, använde flera tillverkare inte bakfjädring på sina cyklar förrän efter andra världskriget. Emellertid erbjöds motorcyklar med bakfjädring till allmänheten före första världskriget. Anmärkningsvärt bland dessa är 1909 ASL som hade både främre och bakre pneumatisk fjädring, 1913 Indian Single med en svängarm upphängd från en bladfjäder och 1913 påven med hjul stöds på ett par kolvar som var och en hängde upp av en spiralfjäder .

Kolvupphängning

Flera motorcyklar före och omedelbart efter andra världskriget använde kolvupphängning där den vertikala rörelsen på bakaxeln styrdes av kolvar upphängda av fjädrar.

Anmärkningsvärda tillverkare av cyklar med kolvupphängning inkluderar Adler , Ariel , BMW , BSA , Indian , MZ , Saroléa , Norton , Cossack / Ural och Zündapp .

Även om kolvupphängning kunde vara sofistikerad, med fjädring och dämpning i både kompression och rebound, hade den tre nackdelar (jämfört med den nästan universella svängarmen som lyckades den), enligt följande: (i) hjulkörning var begränsad, (ii) hjulet kunde flytta sig ut ur den erforderliga vertikala axeln, och (iii) det var dyrare att producera och underhålla.

Gungarmar

Den grundläggande motorcykelns svängarm är en fyrkant, med en kortsida ansluten till motorcykelns ram med lager så att den kan svängas. Den andra kortsidan är bakaxeln runt vilken bakhjulet snurrar. Långsidorna är anslutna till motorcykelns ram eller bakre underram med en eller två stötdämpare med spiralfjädrar.

I produktionsmotorcyklar är svängarmar inte exakt rektangulära, men deras funktion kan lättare förstås genom att tänka på dem som sådana.

När det bara finns en svängarm på ena sidan av motorcykeln kallas detta en ensidig svängarm . 1981 introducerade BMW den ensidiga svängarmen (monospaken) till motorcyklar på sin R 80 GS-modell. Anmärkningsvärda exempel är Honda VFR800 och BMW R- och K-serien. Ensidiga svängarmar underlättar borttagning av bakhjul, även om de i allmänhet ökar den fjädrade vikten på den bakre upphängningen. Detta beror på det ytterligare material som krävs för att ge identisk vridstyvhet till en konventionell (dubbelsidig) svängarmsinstallation. Av denna anledning ses sportcyklar sällan med hjälp av installationen. Anmärkningsvärda undantag är Ducati 916 som var tänkt att tas uthållighetsracing, MV Agusta f4 som har en ihålig interiör för minskad vikt (en magnesiumversion finns också) och Ducati 1098, som fick en ensidig svängarm endast för styling skäl.

På många axeldrivna motorcyklar finns drivaxeln i en av svängarmens långsidor. Anmärkningsvärda exempel inkluderar alla BMW-modeller efter 1955 innan BMW använde ensidiga svängarmar, Ural , många Moto Guzzi- tvillingar, Honda Goldwing , Yamaha XS Eleven och Yamaha FJR1300 .

BMW R- och K-serien kombinerar en axeldrift i svängarmen med en ensidig svängarm och kombinationen marknadsförs som Paralever . Nyare Moto Guzzi-motorcyklar använder ett liknande arrangemang som marknadsförs som CA.RC ("CArdano Reattivo Compatto" - Compact Reactive Shaft Drive).

För motorcyklar med kedjedrivning kan bakaxeln vanligtvis justeras framåt och bakåt i förhållande till svängarmen, för att justera kedjespänningen, men några modeller (som vissa Triumph och BSA fyrtakts 1971/72 och Ducati 860 GTS och Darmah 900-talet) gör justeringen vid svängarmens vridpunkt.

Stötdämpare

De hydrauliska stötdämpare som används på bakhjulsupphängningarna på motorcyklar är i huvudsak desamma som de som används i andra fordonstillämpningar.

Motorcykelchocker skiljer sig något åt ​​genom att de nästan alltid använder en spiralfjäder. Med andra ord, fjädern för den bakre upphängningen är en spiralfjäder som är installerad över eller runt chocken.

När det gäller justering sträcker sig bakre stötdämpare från inga justeringar överhuvudtaget till justeringar av förbelastning endast till racingchocker med justeringar för längd, förbelastning och fyra olika typer av dämpning. De flesta chocker har interna oljebehållare, men vissa har externa och vissa erbjuder luftassisterad dämpning.

Ett antal företag erbjuder specialbyggda bakre stötdämpare för motorcyklar. Dessa chockar är monterade för en specifik kombination av motorcykel och förare, med hänsyn till motorcykelns egenskaper, förarens vikt och förarens föredragna körstil / aggressivitet.

Dubbla stötdämpare

Tvillingchock avser motorcyklar som har två stötdämpare. Generellt används denna term för att beteckna en speciell era av motorcyklar och används oftast när man beskriver terrängcyklar .

Under slutet av 1970- och 1980-talet genomgick design och prestanda för motorcykelfjädring enorma framsteg. Det främsta målet och resultatet av dessa framsteg var ökad bakhjulsrörelse, mätt i hur långt bakhjulet kunde röra sig upp och ner. Innan denna period med intensivt fokus på bakre fjädringsprestanda hade de flesta terrängcyklar bakhjulskörning på cirka 9-10 cm. I slutet av denna period hade de flesta av dessa motorcyklar en bakhjulsförflyttning på cirka 12 tum (30 cm). I början av denna period användes olika bakfjädringskonstruktioner för att nå denna grad av prestanda. Men vid slutet av denna period accepterades och användes en design bestående av att endast använda en stötdämpare (istället för två). Prestandan för enstaka stötdämpare var väldigt överlägsen tvåmotorcyklar. Följaktligen används denna designskillnad lätt för att kategorisera motorcyklar. Med undantag av Bentley- och Draper-systemet ( New Imperial och Brough Superior- maskiner) och HRD- systemet (senare Vincent ) utvecklades och patenterades båda under 1920-talet, det är först sedan 1980-talet som monoshock-motorcyklar har varit normen, termen "twinshock" används nu för att kategorisera vintage motorcyklar. Denna skillnad är viktig eftersom den tillhandahåller klasser som används för tävlingar med vintage motorcyklar. Till exempel hålls vintage motocross tävlingar för äldre motocross motorcyklar. För att förhindra att de bättre presterande monoshock-motorcyklarna dominerar tävlingen, finns det separata tävlingsklasser för monoshock- och twinshock-motorcyklar, vilket hindrar dem från att tävla direkt mot varandra.

Enkel stötdämpare

På en motorcykel med en enda stötdämpare bakfjädring ansluter en enda stötdämpare den bakre svängarmen till motorcykelns ram. Vanligtvis är denna ensamma stötdämpare framför bakhjulet och använder en länk för att ansluta till svängarmen. Sådana länkar är ofta utformade för att ge en stigande dämpningshastighet bak. 1972 introducerade Yamaha Mono-Shock- fjädringssystemet bak på sina motorcyklar som tävlade i Motocross-världsmästerskapen . Upphängningen som designades av Lucien Tilkens blev så framgångsrik att andra motorcykeltillverkare utvecklade sina egna enstaka stötdämpare. Honda 's versionen heter Pro-link , Kawasaki ' är s Uni-Trak , och Suzuki 's är full Floater . Hondas Unit Pro-Link , som först användes på Honda RC211V MotoGP- racer, och sedan på Honda CBR600RR 2003- cykeln, är avsedd att isolera ramen och styrhuvudet från oönskade krafter som överförs av den bakre upphängningen genom att låta demparens övre fäste innehålla inom den bakre svängarmsunderramen snarare än att ansluta den till själva ramen.

Se även

• Cykelupphängning
• Lista över motorcykelupphängningstillverkare

Anteckningar

Referenser

Vidare läsning