В чём преимущества перевёрнутых вилок?

Главным преимуществом является упомянутый выше меньший неподрессоренный вес, который повышает чувствительность подвески за счёт снижения инерции движущейся части подвески.

Вторым важным преимуществом является то, что перья вилки не подвергаются воздействию грязи, летящей от переднего колеса, как в случае с классической вилкой. На мой взгляд, это самое важное преимущество перевёрнутой вилки, поскольку она продлевает срок службы, снижает требования к обслуживанию и позволяет легко полностью защитить перья вилки. Именно поэтому она является стандартом для кроссовых мотоциклов и начинает появляться на велосипедах для эндуро.

Что касается других преимуществ, упомянутых в других ответах, то я бы на них не рассчитывал. Я объясню:

1. Жёсткость — перевёрнутая вилка может быть более жёсткой, но только при использовании более прочных труб. Это очевидно, если сравнить классическую вилку и перевёрнутую.

В перевёрнутой вилке нет соединения между ползунками (нижними), в то время как в классической конструкции есть дуга, соединяющая их и делающая эту часть вилки очень жёсткой. Это делает вилку очень устойчивой к скручивающим нагрузкам. Кроме того, расстояние между осью колеса и дугой ползунков минимально возможное, что также повышает жёсткость.

В перевёрнутой вилке расстояние между короной вилки и осью колеса огромно, и, как уже упоминалось, ползунки не имеют другого соединения, кроме оси колеса. Таким образом, все силы, действующие на такую вилку, оказывают большое давление на стойки, и они должны быть очень прочными, чтобы их можно было сравнить с классической конструкцией.
Кроме того, для перевёрнутой вилки абсолютно необходима мощная сквозная ось, так как без неё колесо будет поворачиваться относительно стоек (это связано с тем, что ползунки прочно соединены только через ось колеса).

2. Вес. Если вы создадите вилки с одинаковой жёсткостью для обеих конструкций, используя схожие материалы и учитывая пункт 1, то маловероятно, что перевёрнутая вилка будет жёстче. Это предположение основано на том факте, что перевёрнутые вилки всегда позиционируются как более дорогие, в них используются более качественные материалы и обработка, и обычно именно эти факторы делают такие вилки легче, а не то, что они перевёрнуты.




3. Крепление тормозов — сила, действующая на ползунки и стойки, зависит только от размера дискового тормоза и силы трения, которую суппорт может создавать на дисковом тормозе. Рычажное усилие этой силы по отношению к оси колеса всегда одинаково при одинаковой настройке тормозов, и не имеет значения, как выглядит крепление суппорта. Также важно отметить, что не существует ни одного типа тормозов, которые можно было бы использовать только на перевёрнутой вилке, а не на классической конструкции.

У перевёрнутых вилок есть несколько преимуществ

• Жесткость




• Крепление суппорта




• Стабильность




• Уменьшенный Неподрессоренный Вес




• Уменьшенный Вес Пружины




• Снижение уровня трения в стойках




• Увеличено перекрытие между стойками и ползунками

Изображение нижней части пары перевёрнутых вилок

Самое большое различие между стандартной и перевёрнутой вилкой заключается в их прочности. Изгиб происходит чуть ниже нижней части траверсы. При торможении вы замедляете переднее колесо. Это уменьшает движение вперёд

Вся инерция велосипеда передаётся через вилки, которые пытаются сдвинуть переднее колесо с места. Уменьшенная инерция ощущается в желтке и верхнем ползуне, установленном внутри него. Ползун большего диаметра обеспечивает повышенную жёсткость, тем самым передавая больше энергии непосредственно раме, а не изгибая ползун.

Ползунок изготовлен из лёгкого материала, а его увеличенный по сравнению со стандартными вилками диаметр не приводит к значительному увеличению веса. Стойка, которая вставляется в ползунок, значительно короче и имеет более тонкие стенки. Этот компонент обычно изготавливается из чёрного металла и значительно тяжелее ползунка. Благодаря конструкции стойки в перевёрнутой вилке и её уменьшенной длине этот компонент в перевёрнутой конфигурации значительно снижает вес и влияет на неподрессоренную массу передней части. Уменьшение неподрессоренной массы приводит к повышению эффективности контакта колес с дорожным покрытием, что улучшает ощущения водителя.

Увеличенный диаметр стойки влияет на втулки ползуна, которые расположены дальше друг от друга по вертикали и имеют значительно большую площадь контакта со стойкой. Это обеспечивает лучшую гидродинамическую смазку и снижает трение.

Также были изменены точки крепления суппорта, и теперь они подходят для радиальных или моноблочных тормозов. Точка крепления в нижней части вилки и уменьшенная длина стойки создают меньшее усилие, а увеличенные втулки и площадь поверхности в совокупности позволяют эффективнее тормозить на поворотах. В устаревшей стандартной конструкции при резком торможении возникала блокировка ползуна и стойки, когда стойка выходила из гидродинамической смазки и соприкасалась с втулкой. Блокировка передней части автомобиля при резком торможении в повороте могла привести к катастрофическим последствиям, поскольку энергия, которая обычно поглощается за счёт неровностей дорожного покрытия, передавалась непосредственно на пятно контакта шины.

Недостатки

USD немного сложнее стандартных вилок, особенно версии с азотным наполнением. Дополнительные компоненты и баллоны для хранения азота требуют профессионального обслуживания с использованием специальных инструментов.

Неисправность сальника в USD требует более срочного технического обслуживания, так как в этой конструкции масло в вилке удерживается над сальником. В таких случаях масло из вилки попадает на тормозной диск, тормозной суппорт, колесо и шину. Благодаря механизму удержания сальника редко происходит его полный выход из строя, когда масло попадает на эти компоненты, но известны случаи, когда это происходило при редких обстоятельствах, обычно из-за человеческой ошибки при повторной сборке системы.

Кроме того, из-за повышенной сложности компонентов стоимость USD по сравнению со стандартными форками значительно выше. Это также относится к множеству инструментов, необходимых для восстановления USD.

Техническое обслуживание

• Замена влажных и сухих уплотнений




• Подпитка азотом




• Замена втулки




• Масло R&R

Задачи по техническому обслуживанию в основном такие же, как и для стандартных вил, как указано в списке выше. Для установки уплотнений, измерения уровня масла, установки крышки вилки и заправки азотом (если вилка заправлена азотом) требуются специальные инструменты.

Заключение

Перевёрнутые вилки уменьшают внутреннее трение компонентов и «добавляют лёгкости». Повышенная жёсткость обеспечивает устойчивость, а точки крепления тормозов повышают безопасность при торможении на поворотах.

Поперечное сечение USD или Inverted Fork*

* изображение от RaceTek

Повышенная устойчивость к скручиванию.

Почему смена ориентации должна что-то менять?

Не вдаваясь в подробный анализ, можно предположить, что большая часть нагрузки на вилку сосредоточена чуть ниже нижней траверсы.

Например, при торможении (передним тормозом) колесо замедляется, толкая велосипед назад через вилку, что приводит к изгибу вилки.

Перевёрнутая вилка будет жёстче, так как ползунок имеет больший диаметр (см. жёсткость на изгиб и это) по сравнению с перьями.
Вот и всё.

Для водителя это означает более предсказуемое поведение передней части мотоцикла при торможении, поворотах и любых других маневрах.

Есть ещё вопрос о снижении неподрессоренной массы, который Ducati Killer объяснил в своём ответе здесь . Хотя на практике разница/преимущество незначительны.

Редактировать -

Что касается горных велосипедов, то подавляющее большинство вилок установлены «правильно».

Таким образом, хотя общий аргумент, приведённый выше в моём ответе, по-прежнему справедлив в отношении того, что цилиндрические секции большего диаметра обеспечивают большее сопротивление изгибу при использовании того же материала, следует учитывать ещё один фактор. А именно, количество точек, в которых можно установить боковые распорки. Боковые распорки служат только для обеспечения дополнительной боковой жёсткости и предотвращения тенденции к «скручиванию». Я полагаю, что в горном велосипеде такая конструкция наилучшим образом оптимизирует требования к конструкции. Опять же, это обобщение, и для кросс-кантри (пересечённой местности) на горных велосипедах становятся популярными перевёрнутые вилки.

Для спортивных велосипедов максимальная нагрузка на вилку, вероятно, приходится на момент торможения (или торможения и поворота). Эта сила настолько превышает все остальные силы, что вилка, спроектированная с учетом этого конструктивного требования, будет вполне соответствовать требованиям к поперечной жесткости и скручиванию (все не так просто, но суть вы уловили).