Статья:

Варианты реализации переднего привода на мотоцикле

Конференция: CXII Студенческая международная научно-практическая конференция «Молодежный научный форум»

Секция: Технические науки

Выходные данные
Рудин М.А. Варианты реализации переднего привода на мотоцикле // Молодежный научный форум: электр. сб. ст. по мат. CXII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 2(112). URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_interdisciplinarity/2(112).pdf (дата обращения: 21.06.2021)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

Варианты реализации переднего привода на мотоцикле

Рудин Матвей Андреевич
студент, Вятский государственный университет, РФ, г. Киров
Охапкин Сергей Иванович
научный руководитель, канд. техн. наук, доцент, Вятский государственный университет, РФ, г. Киров
Малышев Евгений Николаевич
научный руководитель, канд. техн. наук, доцент, Вятский государственный университет РФ, г. Киров

 

Введение

Сфера модернизации характеристик транспортных средств включает в себя огромное множество решений, направлений и т.д. За историю модернизации транспортных средств было применено множество технических решений, как в индустрии автомобилестроения, так и в мотоциклетном производстве, причём последнее часто заимствует из первого технические решения. Обычно они сводятся к трём пунктам:

  • уменьшение давления колёс на единицу площади,
  • увеличение дорожного просвета,
  • улучшение сцепления ведущих колёс с дорогой.

Самым действенным техническим решением из всех зарекомендовала себя передача крутящего момента на все колёса транспортного средства, всеми известный «полный привод». Полный привод позволяет использовать сцепление всех колёс с дорогой для преодоления труднопроходимых участков и геометрических препятствий (в том числе кочек, камней, куда колёса могут упираться при движении).

Проблема распространённости

Мототехника известна как раздел мобильной и быстрой техники, но менее проходимой по сравнению с автомобилями. При всём разнообразии и преемственности технических решений от автомобилестроения, полноприводные мотоциклы встречается крайне редко. А между тем, в сфере экстремальных развлечений, туризма, спорта подобные экземпляры могли бы быть очень востребованы. В этой статье рассмотрены и классифицированы его известные технические способы реализации различными производителями, проанализированы их плюсы и минусы, а также возможности доработки уже существующих транспортных средств.

Три основных направления реализации привода

На основе обзора существующих полноприводных мотоциклов было выявлено три способа реализации привода на переднее колесо: гидравлический привод, привод от теплового двигателя и электропривод. Каждый их них имеет свои преимущества, недостатки и сферу применения. Ниже рассмотрены данные системы привода.

Привод от теплового двигателя

Передача крутящего момента происходит от основного двигателя внутреннего сгорания мотоцикла: момент передаётся через жёсткие соединения, например, карданы, полуоси, угловые передачи, цепи, валы и т.д.

Сложность установки механического привода на мотоцикл обуславливается тем, что для его размещения недостаточно места, а многие элементы, к которым можно присоединить узлы, являются подвижными. Например, вилка при поворотах наклоняется в стороны отдельно от рамы, а стакан пера ходит отдельно от вилки. Из-за этого приходится устанавливать множество подвижных узлов, которые не только усложняют конструкцию, но и имеют меньший запас прочности.

Данный вариант полезен при больших нагрузках на оба колеса, небольших скоростях. Он привносит значительные изменения в конструкцию, поведение мотоцикла и его управляемость, зато передаёт полную тягу, поэтому его рекомендуется применять на специализированной внедорожной технике, предназначенной для вязких поверхностей с большим сопротивлением движению.

Преимущества: передача всего крутящего момента двигателя внутреннего сгорания на всём диапазоне скоростей, синхронизированный отзыв на газ обоих ведущих колёс, прочность, надёжность

Недостатки: большой добавочный вес, громоздкость, сложность установки/переоборудования, габариты, сложность реализации, изнашиваемость гибких узлов

Сфера применения: транспортные средства повышенной проходимости, туризм.

Примеры: серийные мотоциклы Rokon, Project DTA немецкого инженера Гидо Коха, компактные механизмы Christini [4, c. 9], концепты компании Suzuki: XF5 и XF425 Ugly Duck.

Привод от электродвигателя

Источником крутящего момента является компактный электромотор, никаких передач от ДВС применять не нужно. Величина крутящего момента на переднем колесе уже будет обусловлена характеристиками электромотора.

В настоящее время особенно перспективными считают гибриды, где режимы работы электромотора и ДВС зависят друг от друга, производится их синхронизация, повышается КПД и другие характеристики системы в целом. Например, избыточная энергия, выработанная генератором от вращения вала ДВС расходуется на запуск электромотора, который в свою очередь облегчает ДВС работу, обеспечивает меньший расход топлива и большую производительность, или наоборот: торможение электродвигателем в режиме генератора обеспечивает подзарядку аккумулятора.

Работа несогласованного электропривода не зависит от работы ДВС, работой такого электропривода управляет непосредственно водитель. Наиболее наглядный пример: лебёдка внедорожника. Характеристики системы в целом остаются без изменений, но устройство пригождается в определённых ситуациях.

Преимущества: небольшие габариты, небольшой вес, не отнимает мощности ДВС, может работать как согласованно, так и самостоятельно, больше возможностей размещения, повышение КПД в целом.

Недостатки: передаваемый крутящий момент зависит от мощности электромотора, продолжительность работы и мощность зависят от аккумулятора.

Сфера применения: дорожные мотоциклы-гибриды, мотоциклы двойного назначения для путешествий. В данных примерах электропривод является полезным дополнением, из которого можно извлечь разную пользу: от экономичности до кратковременного повышения проходимости в сложных ситуациях.

Примеры: разработка мотоцикла-гибрида Wunderlich R 1200 GS LC «Hybrid» [7, c. 9], проект подключаемого переднего привода с целью улучшения проходимости Afica Twin «MudWay», реализованный автором данной статьи.

Гидропривод

Крутящий момент передаётся посредством подачи масла в закольцованной гибкой магистрали. Помпа, подключенная к выходному валу ДВС создаёт давление в системе, таким образом, реализуется синхронизация работа заднего и переднего колеса, так как интенсивность подачи масла определяется скоростью вращения ДВС. Вместо тяжёлых и прочных механических передач лёгкие и гибкие шланги, которые легче размещать. Тем не менее, мощность передаётся в некоторой доле, обычно 15%. Помимо прочности компонентов, роль играет нагрев масла от постоянной циркуляции в системе. Стоит упомянуть о малых габаритах и весе конструкции как о важных преимуществах.

Преимущества: малый вес, небольшие габариты, не столь значительные изменения в конструкции мотоцикла, передача момента в широком диапазоне скоростей, относительная простота установки.

Недостатки: недостаточно высокая надёжность, передача малой доли мощности двигателя внутреннего сгорания, относительно низкий КПД.

Сфера применения: мотоспорт, где привод используется на больших скоростях при недостатке сцепления, что позволяет реализовать избыточную мощность.

Примеры: раллийный мотоцикл Yamaha 2-Trac, эндуро Yamaha TT600R Öhlins.

Особенности в сфере разработки

В целом рынок полноприводных мотоциклов представляет собой чрезвычайно узкий сегмент мототехники. При этом часть решений была применена энтузиастами, другой частью являются штучные концепты и эксперименты компаний-производителей.

Решения от производителей. Передний привод получил своё развитие и относительное распространение (по крайней мере, в качестве концептов) в среде крупных мотоциклетных производителей преимущественно в период девяностых-нулевых. Системы устанавливались на лёгкие внедорожные мотоциклы. Yamaha в сотрудничестве с компанией Öhlins, специализирующейся на амортизаторах и, соответственно, работающей с маслами и их давлением, развивала линейку мотоциклов для ралли-рейдов, где момент передавался посредством масляного давления. Suzuki представляли серию концептов для внедорожных развлечений, где привод осуществлялся через цепи, валы, и прочие жёсткие соединения. Это всё были штучные экземпляры или концепты, серийное производство же запустила только компания Rokon, распространение получили лёгкие малогабаритные и простые мотоциклы для охотников/лесников, то есть сугубо утилитарного предназначения.

Доработки инженеров-энтузиастов: остальные решения-это штучные доработки конкретных мотоциклов, где каждый изначально дорабатывался владельцем под свои нужды, а иногда впоследствии это решение предлагалось на реализацию другим владельцем подобной техники. Например, мотоциклы Гарагашьяна для экстремальных внедорожных путешествий в самые труднодоступные места, доработка немецкого инженера своего мотоцикла KTM для улучшения проходимости, конструкторская работа изначально мастерской, впоследствии компании Christini, с последующим предложением комплектов усовершенствований на продажу, проект тюнинг-ателье Wunderlich по созданию гибрида из BMW 1200 GS. Преобладает передача момента на жёсткой основе.

Выводы

Предложены варианты реализации передачи крутящего момента на переднее колесо мотоцикла для независимого и зависимого привода.

Показан круг разработчиков, занимающихся рассматриваемыми в статье приводами. Предлагаемые подходы влияют не только на улучшение динамических характеристик, но и на расширение сферы эксплуатации, универсальности. Статья может быть полезна как широкому кругу читателей, так и специалисту.

Глоссарий

Мототехника – совокупность транспортных средств мотоциклетного типа.

ДВС – двигатель внутреннего сгорания.

Полный привод – особенность транспортного средства, в котором передача крутящего момента осуществляется на все колёса, имеющие контакт с дорогой.

Проходимость – качественная характеристика способности транспортного средства продолжать движение в условиях бездорожья.

Эндуро – лёгкий мотоцикл, создающийся для эксплуатации в условиях бездорожья, плохого дорожного покрытия, обладающий высокой проходимостью, рассчитанный на длительные поездки.

 

Список литературы:
1. Блог о мотоциклах «MotoTraveller». статья «ТОП-10 полноприводных мотоциклов». – [Электронный ресурс] – Режим доступа. –URL: https://mototraveller.ru/2018/03/топ-10-полноприводных-мотоциклов/, дата обращения 10.12.2020.
2. Блог о мотоциклетной тематике «Байкпост». Статья «Мотоциклы 2х2. История, концепция, экземпляры». – [Электронный ресурс] – Режим доступа. –URL: https://bikepost.ru/blog/89849/Mototsikly-2kh2-Istorija-kontseptsija-ekzempljary.html, дата обращения 04.01.2021.
3. Журнал «Омоймот», статья «От «Урала» до «Архара»: полноприводные мотоциклы 2x2». – [Электронный ресурс] – Режим доступа. –URL: https://omoimot.ru/journal/specials/626-Ot_Urala_do_Arkhara_polnoprivodnye_mototsikly_2x2, дата обращения 22.12.2020.
4. Компания по изготовлению комплектов для оборудования мотоциклов полным приводом «Кристини». – [Электронный ресурс] – Режим доступа. –URL: https://www.christini.com/, дата обращения 25.12.2020.
5. Портал о мотоциклетной и автомобильной тематике «Мотор», статья «Тернистый путь полноприводных мотоциклов». – [Электронный ресурс] – Режим доступа. –URL: https://motor.ru/stories/awd-bikes.htm, дата обращения 15.12.2020.
6. Портал о мотоциклетных школах вождения «Мотошколы.ру». статья «Мотоциклы с полным приводом: настоящие внедорожники». –[Электронный ресурс] - Режим доступа. –URL: http://www.motoshkoli.ru/article/bike/polnoprivodnyie_mototsiklyi, дата обращения 11.01.2021.
7. Тюнинг-ателье мотоциклов БМВ «Вандерлих». – [Электронный ресурс] – Режим доступа. –URL: https://www.wunderlich.de/, дата обращения 03.01.2021.