Мотоциклдердегі орталық ступицалық рульдеу (HCS) жүйесі: артықшылықтары, кемшіліктері, дәстүрлі жүйемен салыстыру. Теориялық артықшылықтарына қарамастан, тұрақсыздығымен көзге түседі.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Хаб орталық руль (ХКС) – мотоциклдерде және жүк велосипедтерінде қолданылатын алдыңғы аспа / руль механизмдерінің бірнеше түрінің бірі. Хаб орталық рульдік басқарудың ерекшелігі – рульдік айналу нүктелері дөңгелектің ортасында орналасады, дәстүрлі конструкциядағыдай дөңгелектің үстінде емес. Көбінесе хаб орталық жүйеде қозғалтқыш/раманың төменгі бөлігінен алдыңғы дөңгелектің ортасына дейін созылатын шарнирлі қол қолданылады. Хабты басқару механизмдері күрделі және бірқатар теориялық артықшылықтары бар, бірақ практикада күрделі байланыстардың салдарынан пайда болатын бослықтан туындап, көбінесе тұрақсыз жүргізу сезімін тудырады. Конвенциялық вилкалардың бірқатар теориялық кемшіліктері болғанымен, олар одан әрі дамыған және толыққанды жүйе болып табылады.
Hub center steering (HCS) is one of several different types of front end suspension/steering mechanisms used in motorcycles and cargo bicycles. Hub center steering is characterized by the steering pivot points being inside the hub of the wheel, rather than above the wheel in the headstock as in the traditional layout. Most hub center arrangements employ a swingarm that extends from the bottom of the engine/frame to the center of the front wheel. Hub steering mechanisms are complex and have a number of theoretical advantages, but in practice often provide an inconsistent driving feel due to slack arising from the complex linkages. Although conventional forks have a number of theoretical weaknesses, it is, on the other hand, a more developed and mature system.
Рульді басқару, тежеу және демдеуді ажырату
Мотоциклдің әдеттегі артқы шанышқысының орнына орталық доңғалақты басқару жүйесін пайдаланудың артықшылығы – орталық доңғалақты басқару басқару, тежеу және серіппе функцияларын бөліп көрсетеді.
The advantages of using a hub center steering system instead of a more conventional motorcycle fork are that hub center steering separates the steering, braking, and suspension functions.
Дамперлерде тығындардан арылу
Шынықтырғыш арқылы тежеу күштері аспаға беріледі, бұл аспаның қысылуына әкеледі, аспаның көп бөлігін пайдаланады, соның салдарынан ойыстар мен жолдың басқа да бұзылыстарын жеңу өте қиын болады. Шынықтырғыштар батып кетуімен бірге велосипедтің рульдік геометриясы да өзгереді, бұл велосипедті тұрақсыз етеді, ал үдеу керісінше, баяулайды. Сонымен қатар, рульдің шынықтырғыштар арқылы жұмыс істеуі инерциялық үйкеліс тудырады, бұл аспаның тиімділігін азайтады. Орталық доңғалақты басқару жүйелері дөңгелектің жоғары қарай иілуіне мүмкіндік беру үшін подшипниктердегі қолдарды пайдаланады, яғни тежеу кезінде инерциялық үйкеліс болмайды. Тежеу күштерін тік аспа күштерінен алшақтататын осы қолдар немесе байланыстырғыштар арқылы көлденең бағытта жүргізуге болады, тіпті салмақтың ауысуына қарсы әрекет ету үшін оларды тиімді пайдалануға болады.
With a fork the braking forces are put through the suspension, a situation that leads to the suspension being compressed, using up a large amount of suspension travel which makes dealing with bumps and other road irregularities extremely difficult. As the forks dive, the steering geometry of the bike also changes, making the bike more nervous, and inversely, acceleration becomes more lazy. Also, having the steering working through the forks causes problems with stiction, decreasing the effectiveness of the suspension. Hub center steering systems use an arm, or arms, on bearings to allow upward wheel deflection, meaning that there is no stiction, even under braking. Braking forces can be redirected horizontally along these arms, or tie rods, away from the vertical suspension forces, and can even be put to good use to counteract weight transfer.
Кішірейтілген масса
Мотоциклдің алдыңғы амортизаторының ұзындығы оны рульдік тіреуге қатысты үлкен рычаг ретінде жұмыс істеуін білдіреді, сондықтан амортизаторлардың, рульдік тіреудің және раманың өте мықты болуы қажет, бұл мотоциклдің салмағын арттырады.
The length of the typical motorcycle fork means that they act as large levers about the headstock requiring the forks, the headstock, and the frame to be very robust adding to the bike's weight.
Тұрақты, бірақ күрделі мінез-құлық
Қолдар әдетте дөңгелектің қозғалысының толық диапазонында руль геометриясын сақтайтын параллелограммның кейбір түрін құрайды, бұл бұрандалардың қазірге дейін жете алмайтын рульдің шапшаңдығы мен тұрақтылығына мүмкіндік береді. Дегенмен, орталық ступицалық рульдің әлсіз тұсы – рульді сезіну болды. Рульді басқару процесіне күрделі байланыстар қатысады, бұл рульдің қозғалысын босаңсытып, шатастырып немесе тұрақсыз етуі мүмкін. Жаңа үлгілердегі жетістіктер көбінесе революция емес, эволюция арқылы жүзеге асырылады және сатуға әсер етеді. Телескоптық бұрандалар көп жылдар бойы қолданылып келгендіктен, адамдар велосипедтің белгілі бір тәсілмен басқарылуына үйреніп қалды және олардың шектеулерін күтеді, ал осы шектеулерді өтеу тәжірибелі жүрудің бір бөлігі болып табылады. Сонымен қатар, қазіргі жүйедегі технологиялық жетістіктер арқылы шектеулерді жоюға тырысатын бұрандаға негізделген шасси дизайны туралы мол білім бар. Иілуді азайту үшін қалыңдаған бұранда түтікшелері қолданылады, тығырықты азайту үшін арнайы жабындар қолданылады, ал сүңгуге қарсы тұру үшін рульдің бұрыштары үлкейтіледі.
The arms typically form some form of parallelogram which maintains steering geometry over the full range of wheel travel, allowing agility and consistency of steering that forks currently cannot get close to attaining. The hub center steering's Achilles heel, however, has been the steering feel. Complex linkages tend to be involved in the steering process, and this can lead to slack, vague, or inconsistent handlebar movement across its range. Evolution, rather than revolution, tends to drive advancements in new models, and dictate sales. After so many years of telescopic forks, people are used to riding a bike that handles in a specific way, and almost expect the limitations, and compensation is part of the experience. Also, there is a depth of knowledge known about fork based chassis design that attempts each year to get around the limitations through technological advances on the current system. Thicker and thicker fork tubes are used to reduce flex, special coatings are used to mitigate stiction, and greater and greater steering angles are used to counteract dive.
Тарих
Хаб орталық рульдік концепция өте ежелгі, оны 1910 жылы британдық James Cycle Co, ал 1920 жылы Ner a Car компаниясы қолданған. 1970 жылдары Ұлыбританияда Джек Дифационың жұмысы арқасында бұл жүйе кең таралды. Mead & Tomkinson Racing ұзақ қашықтыққа арналған мотоциклдер жарысында хаб орталық рульдік жүйенің пионері болды. Олардың "Nessie" атты алғашқы нұсқасы модификацияланған Laverda 3C 1000 см³ үш цилиндрлі қозғалтқышпен жабдықталған, бірақ кейіннен олар Kawasaki қозғалтқышы бар мотоциклді Nessie II деп атады. 1980 жылдары Томкинсонның күш-жігері Elf жарыс командасын төзімділік және GP жарыс мотоциклдерін жасауға ынталандырды. 1990 жылдары оқиғалар тізбегі басталды, алдымен 1991 жылы Bimota Tesi 1D пайда болды, бірақ ол өте қымбат болды және шағын көлемде ғана өндірілді. 1993 жылы Yamaha Джеймс Паркердің RADD дизайны негізінде GTS1000 моделін ұсынды. Ол Мэн аралы ТТ жарысына қатысты, бірақ ауыр және қолдануда қиын деген репутацияға ие болды. Алайда, Стивен Линсделл 1994 жылғы Формула 1 ТТ-де 8-орын, 1995 жылғы Формула 1 ТТ-де 6-орын және 1996 жылы өзінің Flitwick Motorcycles мотоциклімен 10-орын алып, Honda және олардың RC45 сияқты заводтық мотоциклдермен бәсекелесе білді. Оның прототипі, ауыр модификацияланған Yamaha GTS1000 негізінде жасалған, Формула 1 регламентіне сәйкес Yamaha YZF750 қозғалтқышымен жабдықталған және трассаның Sulby жылдамдық бөлігінде 178 миль/сағ жылдамдыққа жетті. Оның 37,73 шақырымдық бұрылып өтетін және төбелі-төменді жол бойындағы қоршаулармен шектелген трассада сағатына 117 мильден астам орташа жылдамдықпен жүргені халықаралық жарыста өте беделді деп есептелді, әсіресе бұл мотоцикл жұмыстан тыс уақытында өзінің бақша шеберханасында жасалған еді. Майкл Трифонос та Дефацио жүйесіне негізделген прототип құрды, ол Мэн аралында жарысқа қатысып, ағалар ТТ-да 11-орынға жетті. Аяқ алдына орналасқан мотоциклдердің дизайнері Ройс Крисси хаб орталық рульдік жүйенің жақтаушысы. Қазіргі уақытта Bimota-ның Tesi 3D, Vyrus 984C3 2V және 985C3 4V – хаб орталық рульдік жүйесін қолданатын жалғыз өндіріс мотоциклдері; алайда, Italjet сонымен қатар өздерінің жоғары сатыдағы скутерлерінде хаб орталық рульдік жүйені қолданады. Sidecar өндірушілері кейде өздерінің дизайндарында, мысалы GG Duetto-да хаб орталық рульдік жүйені қолданады. ISR Brakes (Швеция) компаниясы арнайы нарықта хаб орталық рульдік жиынтығын шығарады.
The hub center steer concept is a very old one used as early as 1910 by the British James Cycle Co, and in 1920 by Ner a Car, and enjoyed an aftermarket vogue in the 1970s through the work of Jack Difazio in the UK. Mead & Tomkinson Racing pioneered the use of hub center steering in long distance motorcycle endurance racing. Their first version of "Nessie" was powered by a modified Laverda 3C 1000 cc triple cylinder, but they later designed a Kawasaki engined bike that became known as Nessie II. In the 1980s, Tomkinson's efforts encouraged the Elf racing team to create a succession of endurance and GP race bikes. In the 1990s there was a flurry of action, first was the Bimota Tesi 1D in 1991 however this was expensive and was only ever produced in small numbers. Then in 1993 Yamaha launched the GTS1000 based on James Parker's RADD design. It raced at the Isle of Man TT but was always blighted with a reputation for being a bit heavy and clumsy in use. However, Steven Linsdell changed this reputation slightly with an 8th place finish in the 1994 Formula One TT, 6th place in the 1995 Formula one TT, and 10th place in 1996 on his Flitwick Motorcycles machine, with very competitive times against factory machines from the likes of Honda and their RC45. His prototype, based on a heavily modified Yamaha GTS1000, featured a Yamaha YZF750 engine due to the Formula one regulations and achieved 178mph through the Sulby speedtrap section of the course. His average speed of over 117mph on the twisty and undulating 37.73 mile long hedge and wall lined street course was very reputable at an international event, on a machine built in his garden workshop during his spare time away from work. Michael Tryphonos also built a prototype based on the Defazio system that did race at the Isle of Man with some success reaching 11th in the Senior TT. Royce Creasey, the designer of feet forwards motorcycles, is an ardent advocate of hub center steering. Currently, Bimota's Tesi 3D, the Vyrus 984C3 2V, and the 985C3 4V are the only production motorcycles using hub center steering systems; however, Italjet also uses hub center steering on their top of the range scooters. Sidecar manufacturers occasionally employ hub center steering in their designs, such as the GG Duetto. An aftermarket hub center steering assembly is made by ISR Brakes of Sweden.
Мотоциклдерде қолдану
2023 жылға дейін хаб орталықты басқару жүйелері өте сирек өндіріс мотоциклдерінде қолданылды және олар айқын табысқа жете алмады.
As of 2023, hub center steering systems have only appeared on very few production motorcycles, and not with any great success.
Велосипедтерде қолдану
Жүк тасымалдауға арналған велосипедтерде жүргізушінің алдында төмен орналасқан платформа және кішкентай диаметрлі алдыңғы дөңгелек болады. Дәстүрлі вилка мен руль көтеріңкі орналасып, көбінесе жүкті тиеуге қолайсыздық тудырады. 2011 жылы Elian Cycles компаниясы дөңгелекке орталық бағытты басқарумен жабдықталған "Cargobike" деп аталатын жүк велосипедін жасады.
Cargo bicycles with the cargo platform ahead of the rider have a low set platform with a small diameter front wheel ahead of this. The conventional fork and steerer rise above this, often inconveniently for cargo loading. In 2011 Elian Cycles developed their cargo bicycle called "Cargobike" with hub center steering to the wheel.