Катись!
8 июля 2008
Литые, штампованные, составные, с тангентными и «скрещивающимися» спицами... Разнообразие конструкций колес у мотоциклетных производителей и «заряжальщиков» многократно больше, чем у автомобилистов.
Струнный оркестр
А ведь еще лет 35 назад никаких вариантов не было (по крайней мере, для «настоящих» мотоциклов, мопеды и скутера – это все же отдельный разговор). Практически с самого начала существования (а если говорить о работоспособных аппаратах – то безо всяких «практически») мотоцикл опирался на грешную землю посредством спицованных колес. Позаимствованная у велосипеда конструкция проста, как правда: ступица и обод, а между ними – десятки спиц, установленных тангенциально (отсюда и название: колеса с тангентными спицами). Суть такого устройства в следующем: спица имеет низкую жесткость и прочность на изгиб, но отличную – на растяжение. В результате такой установки в каждый момент времени (будь то стоянка, разгон или торможение) хотя бы одна спица работает исключительно на растяжение, а ближайшие к ней играют вспомогательную роль. Конструкция получается вполне жесткой, и при этом способной пружинить на неровностях (забегая вперед, скажу, что именно это ее свойство определило подавляющее распространение спицованных колес на эндуро).
Со временем конструкция совершенствовалась. Сначала ступицу, а затем и обод стали отливать из алюминия, что уменьшило массу колеса. А это, как мы знаем, немаловажно для снижения неподрессоренных и вращающихся масс. Следующее усовершенствование вызвали к жизни бескамерные шины. Их преимущества очевидны всем, но вот на традиционное спицованное колесо с десятками негерметичных соединений «спица-обод» такие покрышки не годились ну никак. Компромисс нашли в 80-х инженеры BMW: на их изобретении, названном «колесом с перекрещивающимися спицами», эти самые спицы заделывались не в центральную, а в боковые части обода, выполненного двойным. Увы, это был патент, а значит, долгое время такие колеса могли использоваться только на «баварцах». Обойти это решение умудрилась в конце 80-х Beta: на ее триальных мотоциклах спицы заделывались тоже по краям обода, но не в сам обод, а в специальную реборду. Это увеличило массу обода, но ненамного: параллельно выросла его жесткость, а значит, появилась возможность делать деталь тоньше. Увы, это решение оказалось слишком сложным и в производстве, к тому же подразумевало не прямую, а боковую заделку спиц – это не есть хорошо с точки зрения сопромата, ибо заставляет спицу работать еще и на срез. А вот решение конструкторов BMW живет и побеждает, оказавшись незаменимым для тяжелых эндуро. Хотя с незаменимостью здесь можно и поспорить: новейшая серия таких «биммеров» предлагается и с колесами, целиком отлитыми из легкого сплава.
Люминь вместо чугуния
Здесь придется сделать отступление в сторону материаловедения. Преимущества алюминия над сталью очевидны: меньший удельный вес, коррозионная стойкость… Только вот дорог он, собака! Точнее, дорого его получение, требующее огромного количества электроэнергии. Но со временем (точнее, с вводом мощных электростанций) этот процесс начал обходиться все дешевле, тем более что авиастроение требовало все больше и больше металла, к 30-м уже прозванного крылатым. Гонка вооружений все усиливалась, и во Второй мировой сражались сотни тысяч самолетов, внушительная часть которых была построена почти целиком из алюминия, а их моторы – решительно у всех. Так производство алюминиевых сплавов стало действительно массовым, а с переходом военщины на еще более легкие материалы (о них речь ниже) высвободило производственные мощности для более приземленных целей. Например, для мотоциклетных колес.
Сначала из алюминия отливали только ступицы, затем пришла пора ободов. Следующим шагом, по идее, должно было стать колесо целиком. Так и произошло, но не сразу. Первые литые алюминиевые колеса (точнее, из алюминиевого сплава – легирующие добавки здесь еще нужнее, чем для стали) оказались тяжелее традиционных спицованных. К тому же на нарождавшихся тогда, на рубеже 60-70-х, эндуро стал ясен еще один недостаток: излишняя радиальная жесткость, не позволявшая смягчать удары о колдобины. С этим ничего не смогли поделать (в результате все без исключения мотоциклы, претендующие на внедорожность, а тем более «попрыгучесть», по сей день оснащаются узлами с тангентными спицами). А вот за борьбу с излишним весом технологи взялись всерьез. Тем более что в свете возросших скоростей мототехники решающим оказалось преимущество новой конструкции: многократно возросшая боковая жесткость, а значит – и крутильная жесткость ходовой части.
Дизайн первых конструкций известен нам по «лицензионным» колесам «Ижей»: множество спиц двутаврового или крестообразного сечения. Просто, но уж больно массивно. Тяжеловаты были и колеса тогдашних BMW, большим количеством тонких скрещенных спиц имитировавшие тангентную классику. Следующим шагом было внедрение сначала на элитных аппаратах, потом на более массовых, колес с тремя полыми спицами. Решение не самое дешевое, ибо требовало действительно сложных технологий литья. Именно совершенствование литейных процессов привело к появлению современных многоспицевых конструкций сначала с X-, а затем с U-образными спицами. Толщина стенок этих отливок многократно ниже, чем у старых конструкций, причем не в ущерб жесткости.
Впрочем, технологическая война шла своим чередом, а на гоночных мотоциклах отливки прижились очень быстро. Причина проста: их колеса отливали не из алюминиевого, а из магниевого сплава, позволяющего получить раза в полтора более легкую деталь при той же жесткости. Увы, «любовь» магния к коррозии и воспламенению от трения вкупе с дороговизной сильно ограничила использование этого материала. Да и тем, кого не смущают ограничения, приходится быть настороже: достаточно скола антикоррозийного (оно же декоративное) покрытия или даже царапины, чтобы колесо стало непригодным для использования в течение считанных недель.
Откуда взялся магний? Да оттуда же, откуда и алюминий: из авиапрома, где размножился и, будучи в итоге подешевевшим, ушел «на гражданку». Оттуда же произошел и углекомпозит, в просторечье именуемый карбоном. Как только цена этих материалов начала выходить из категории заоблачной в категорию «просто» безумно дорогой и далее по нисходящей, их сразу же стали использовать в «колесостроении». Правда, даже до относительной доступности карбоновым колесам пока еще далеко хотя бы потому, что технология выпечки в пламени метана – это не поток на линии литья или штамповки. Впрочем, это не останавливает некоторых радикальных тюнингеров, покупающих такие детальки за многие килобаксы.
Но вернемся к технологиям. Как бы ни были совершенны литейные процессы, до идеала отливкам далеко. Если образование раковин в структуре металла можно уменьшить, а их наличие (для выбраковки) проверить рентгеном, то органический недостаток – неупорядоченность структуры металла – никуда не денется. Этого лишен другой процесс – изотермической штамповки, в обиходе именуемой (неправильно, кстати!) ковкой. И опять привет из авиации: таким образом колеса для самолетных шасси ваяют едва ли не полвека.
Благодаря обработке заготовки давлением металл не только сохраняет структуру, но и происходит поверхностное упрочнение оной. В результате колесо можно сделать еще легче… и многократно дороже: большая часть заготовки отправляется в стружку при окончательной мехобработке. К тому же такая технология требует очень мощных штампов, встречающихся не везде, а уж со штамповкой магния и вовсе беда. Так, легендарная Marchesini получает такие поковки аж с Урала! При этом большинство из них приходит с браком: видимо, на том заводе все в порядке со штампами, но не с измерительным оборудованием. (А уж оборудованием для отделки – полировки, покраски – у нас и вовсе беда. Это к тому, что появления штампованных колес made in Russia мы вряд ли дождемся, несмотря на оптимистичные заявления ступинских металлургов и некоторых моих коллег).
Но дороговизна таких деталей останавливает далеко не всех. Что понятно: уж больно велик выигрыш в массе «кованых» колес перед литыми. К тому же упорядоченная и поверхностно упрочненная структура материала устраняет еще один хронический недостаток литья – хрупкость. А также делает возможной ремонтную прокатку обода (внимание: литые ободы после прокатки теряют прочность многократно, и сколько прослужит такая «залеченная» деталь – не знает никто).
Раз деталька, два деталька
В конце 70-х на мотоциклах Honda появились колеса системы Comstar. Литые обод и ступица, соединенные посредством заклепок двумя «мисками», образовывавшими нечто среднее между спицами и диском. Конструкция получилась намного технологичнее и литых, и спицованных колес (ручной труд по сборке последних сильно раздражал японских инженеров, вознамерившихся роботизировать все и вся). Система держалась в производстве долго, пока не уступила место литым колесам, чьи конструкция и технология производства были к тому времени значительно усовершенствованы.
Но идея не умерла. Сначала она вернулась на ранних Buell (чтобы потом опять же уступить место литым колесам), а в последнее десятилетие наблюдается бум со стороны тюнингеров. Последние оценили возможность с минимальными затратами (достаточно перенастройки фрезерного станка, в крайнем случае, замены вырубного штампа) получать эффектный внешний вид. Правда, конструкция нынешних составных колес несколько иная. Она позаимствована у автомобилистов: соединение диска (именно диска, а не двух половинок) с ободом – большим количеством болтов.
О внешнем виде. Именно приоритет дизайна при создании круизеров определил преимущественное распространение среди них спицованных колес. Правда, спиц становится все больше: некоторые кастомостроители дошли уже до 360 (прописью: трехсот шестидесяти) на колесо! Понятное дело, что о снижении массы речи не идет, но нужны ли высокие ходовые качества круизеру? А в последнее время масса колес увеличивается благодаря еще одной штучке – спиннеру. Этот блестящий диск с вырезами (или звездочка, или крест – форма может быть сколь угодно причудливой) крепится посредством подшипника на ступице и, обладая некоторой инерцией, дает интересный эффект: стоит на месте, когда мотоцикл трогается, и продолжает вращаться, когда он остановился.
Но это все, напомню, цацки. Если же ставить во главу угла рациональность, то расклад будет таков: спицованные колеса на эндуро, литые алюминиевые на всех остальных, а магниевые, кованые легкосплавные и карбоновые – для Большого спорта и тех любителей экзотики, коим не жалко пары сантиметров долларовой наличности.
текст: .Stinger МотоРевю 2004