Кут нахилу ( «Рейк») - це термін, який використовується для опису кутового відносини між рульовою колонкою мотоцикла і уявної вертикальної лінією, опущеною з місця кріплення рульової колонки до рами. У мотоцикла з рейком в 0 градусів рульова колонка перпендикулярна землі.
Такий пристрій не працює належним чином через те, що колесо рухається в напрямку протилежному додається до нього сили. Якщо сила прикладена прямо зверху, то колесо просто буде обертатися на місці навколо своєї вертикальної осі і нікуди не зрушить (Рис.1).
Однак якщо ми змінимо кут додається сили з прямо перпендикулярного землі, то колесо буде слідувати по лінії, що починається під віссю колеса і закінчується в точці перетину лінії дії сили з площиною землі (Рис. 2).
Чим більшу силу ми докладаємо і / або чим менше кут цієї сили по відношенню до землі, тим стійкіше колесо рухається по прямій лінії. Однак якщо зменшити прикладається до колеса силу або зробити кут прикладання сили більше, то у колеса з'явиться тенденція до обертання навколо своєї вертикальної осі і сила тяжіння, що діє зверху вниз, можливо буде «долати» кутові сили як показано на малюнку 3 нижче.
З цієї причини ваш байк поводиться нестабільно на дуже малих швидкостях. Якщо рушійну силу зменшити, то сила тяжіння «запанує» і це закінчиться тим, що ви будете балансувати переднім колесом, щоб утримати рівновагу. Зі збільшенням швидкості кут додатки рушійної сили також зростає в міру того як вона «долає» силу тяжіння, навіть незважаючи на кут нахилу рульової колонки, і на дуже великих швидкостях кут рушійної сили стає майже «дотичним» до поверхні дороги і управління стає знову-таки нестабільним.
Щоб подолати цю особливість всіх мотоциклів та велосипедів, був зроблений механізм, що дозволяє стримувати сили, прикладені до переднього колеса під таким кутом, який забезпечує відносно хорошу маневреність на малих швидкостях, і стабільність на великих.
Цей механізм називається «кут нахилу рульової колонки» (переклад дослівний).
Два приклади різного кута нахилу рульової колонки показані на малюнку 4 вище. Зліва зображена фактично серійна рульова колонка, а справа більш радикальна, зазвичай застосовується на тюнінгових чопперная рамах.
Зрушення назад і нахил рульової колонки щодо осі колеса змушують мотоцикл рухатися по прямій лінії, навіть якщо ви його штовхаєте вручну. Без цього нахилу рульової колонки переднє колесо буде тільки обертатися щодо вертикальної осі, наприклад, якщо ви захочете заштовхати його на паркувальне місце руками.
Майже у всіх серійних мотоциклів кут нахилу рульової колонки близько 25-30 градусів. У тюнінгованих мотоциклів: чопперів, бобберов та інших, цей кут збільшений ще на 5-10 градусів, а у радикальних чопперів кут нахилу може доходити до 50 градусів.
За загальним правилом менший кут нахилу рульової колонки сприяє гарній маневреності на малих швидкостях, а більший - стабільності і стійкості при великих на шкоду маневреності на малих. Але це твердження дуже загальне, так як є багато інших факторів, що впливають на управління, таких як: центр ваги, вага байка, краща швидкість руху, розмір шин, дорожнє покриття, жорсткість пружин, тип задньої підвіски, довжина і тип передньої вилки.
Хоча це керівництво присвячено чопер, потрібно відзначити, що збільшення кута нахилу рульової колонки в порівнянні зі стандартними мотоциклами робиться тільки заради зовнішнього вигляду за винятком дрегстеров, які створюються для руху по прямій. Щоб виглядати круто, вам доведеться пожертвувати деякою часткою керованості, хочеться вам того чи ні. Чим ефектніше ви хочете виглядати, тим більше вам доведеться жертвувати.
На малюнку 5 зображено, можливо, максимальний кут нахилу вилки при якому мотоцикл залишається відносно керованим завдяки низькому розташуванню рульової колонки, траверс з кутом корекції і невеликий колісній базі в порівнянні з традиційними чоперами.
На малюнках зображена одна і та ж рама з чотирма різними кутами нахилу вилки для того, щоб показати його вплив на весь профіль окремо взятого байка. В порядку зростання показані кути в 30; 35; 40 і 45 градусів.
Стандартний байк з кутом 30 градусів може розвернутися на маленькій швидкості в межах кола з радіусом 2,5 м. Тоді як чопер з кутом 45 градусів для цього буде потрібно ще 3 метри простору. Іноді це означає різницю між простим поворотом і запаморочливим маневром.
Слід (Трейл) - термін, що описує ще одну змінну, яка сильно зачіпає керованість мотоцикла, можливо ще більш важливу, ніж «Рейк», особливо в тому відношенні, як буде вести себе на дорозі конкретне поєднання окремо взятої рами і вилки.
Трейл - відстань, відкладене на горизонтальній лінії знаходиться на рівні землі між точкою лежить під віссю колеса і лінією, яка є продовженням поздовжньої осі рульової колонки (Рис.6).
На цьому прикладі, що демонструє стандартну геометрію, трейл дорівнює трьом дюймам, а кут нахилу рульової колонки 30 градусів, внаслідок чого байк має хороше управління, як на малих, так і на великих швидкостях. Якщо ми збільшимо кут нахилу до 40 градусів і відповідно подовжити вилку, залишивши все інше, як є, то трейл збільшиться до 9 дюймів як показано на малюнку 7.
Тепер ми маємо байк, який дуже стабільний на великих швидкостях, можливо, навіть занадто стабільний, з уповільненою реакцією на поворот керма, тоді як на малих швидкостях він вимагає граничної уваги для збереження прямолінійного руху. При цьому значно збільшується радіус повороту.
При створенні байків з великими кутами нахилу рульової колонки і телескопічною вилкою неймовірно важко утримати трейл в розумних межах без застосування траверс з кутом корекції, які відсувають вісь переднього колеса вперед, зменшуючи таким чином трейл, при цьому залишаючи рульову колонку недоторканою. Такі траверси зазвичай роблять з кутами 3; 5 або 7 градусів. Вони застосовуються виключно на тюнінгованих рамах з кутом нахилу рульової колонки понад 37 градусів.
Траверси з кутом корекції відносно дешеві, і деякі люди використовують їх для того, щоб збільшити кут нахилу вилки шляхом малих грошових витрат, що може призвести до згубних наслідків. Горе-самодельщиков може закінчити тим, що зіткнеться з негативним трейл, тобто лінія, що є продовженням поздовжньої осі рульової колонки опиниться позаду точки, що лежить під віссю колеса, як показано на малюнку 8.
Така ситуація дуже небезпечна, тому що здається, що байк відмінно управляється на малих швидкостях з якими зазвичай стикаються в міському потоці, але зі збільшенням швидкості мотоцикл стає все більш і більш нестійким, але байкер цього не помічає до тих пір поки якась дорожня яма не відправить його в довколишню канаву.
Крім випадків, коли негативний трейл створюється навмисно шляхом неправильного використання траверс з кутом корекції, які ситуації дуже рідкісні на мотоциклах з телескопічними і важільними вилками, але дуже часто їх можна спостерігати на мотоциклах з Паралелограмна вилками.
Можна сказати без перебільшення, що вся теорія передньої геометрії мотоцикла кілька ускладнена в плані математичних обчислень, і якщо її прикласти до конкретного байку, то виявиться, що більшість величин, необхідних для його споруди визначаються дослідним шляхом, наприклад, в якомусь окремому випадку доведеться досить значно змінити кут нахилу вилки, перш ніж зміни в управлінні стануть помітні пілотові. Збільшення або зменшення трейл аж до півтора дюймів дає мало відчутну різницю в управлінні. Також факт, що зміна кута нахилу вилки в будь-яку сторону від стокового, в цілому не робить великого впливу на керованість.
Для прикладу, зі зміною кута нахилу рульової колонки з 30 до 35 градусів, трейл збільшується трохи більше, ніж на один дюйм на звичайному Big Twin. Зі збільшенням з 30 до 40 градусів, трейл зросте на 3.3 дюйма, але якщо збільшити рознос верхньої траверси на 1 дюйм, то трейл збільшиться в цілому тільки на 2 дюйма, тобто залишиться в межах, необхідних для нормальної керованості.
Рознос - це відстань між віссю рульової колонки і лінією, що проходить через осі несучих труб, як показано малюнку 9, на якому зображена верхня траверса.
Крім байків з негативним трейл, збільшення розносу зменшує трейл, а зменшення розносу збільшує трейл. Протилежне твердження теж вірно, якщо ви намагаєтеся виправити негативний трейл. Малюнок 10 показує ефект від зміни розносу, тобто зі збільшенням розносу вісь переднього колеса зміщується вперед ближче до лінії, яка є продовженням осі рульової колонки.
Для обчислень можете скористатися калькулятором трейл