Quais são as vantagens dos garfos de cabeça para baixo?

Recentemente, encontrei muitas motos com garfos de cabeça para baixo.

Ao navegar pela Internet, não consegui obter uma resposta concreta sobre por que é preferível aos garfos telescópicos convencionais.

Existem várias vantagens em garfos de cabeça para baixo

• Rigidez

• Montagem da pinça

• Estabilidade

• Peso não suspenso reduzido

• Peso de molas reduzido

• Níveis reduzidos de atrito de estacas

• Maior Stanchion para Slider Overlap

Imagem da porção inferior de um par de garfos invertidos

O maior delta entre o garfo padrão herdado e um garfo invertido está em sua força. A flexão ocorre logo abaixo do fundo do garfo. Quando os freios são acionados, você está diminuindo a velocidade da roda dianteira. Esse movimento para frente reduzido

Todo o momento da moto atua através dos garfos, tentando empurrar a roda dianteira. A inércia reduzida é sentida na gema e o controle deslizante superior é montado nela. O controle deslizante de diâmetro maior permite maior rigidez, transferindo mais energia diretamente para o quadro em vez de dobrar o controle deslizante.

O controle deslizante é feito de material leve e o diâmetro aumentado dos garfos padrão não aumenta significativamente o peso. O poste que se insere no controle deslizante é significativamente menor e possui paredes mais finas. Esse componente geralmente é feito de material ferroso e é significativamente mais pesado que o controle deslizante. Devido à construção do poste em um garfo invertido, comprimento reduzido, esse componente em uma configuração invertida oferece grandes ganhos de peso e afeta o peso não suspenso do front-end. O peso não suspenso reduzido resulta em ganhos de desempenho em relação ao contato das rodas com o pavimento, proporcionando uma maior sensação ao piloto.

O diâmetro aumentado do poste tem um efeito sobre as buchas no deslizador, que são espaçadas verticalmente mais afastadas e têm um ganho significativo no contato da área de superfície com o poste. Isso permite maior lubrificação hidrodinâmica e atrito reduzido.

Os pontos de montagem da pinça também são efetuados e agora permitem freios radiais ou monoblocos. O ponto de montagem na parte inferior do garfo e o comprimento reduzido do balaústre criam menos alavancagem, as buchas maiores e a superfície aumentada em conjunto permitem uma frenagem mais difícil nos cantos. O projeto padrão herdado tinha a tendência de travar o controle deslizante e o poste em uma frenagem pesada quando o poste rompeu com a lubrificação hidrodinâmica e fez contato metal com metal com a bucha. Esse travamento dianteiro sob travagem brusca em um canto pode ter consequências catastróficas, pois a energia normalmente absorvida pelo contato irregular na estrada é transferida diretamente para a área de contato do pneu.

Desvantagens

Os USD têm um pouco mais de complexidade do que os garfos padrão, especialmente as versões carregadas com nitrogênio. Componentes e bexigas adicionais para retenção de nitrogênio requerem manutenção profissional com ferramentas especiais.

A falha na vedação em dólares americanos exige um nível mais alto de urgência para manutenção, pois o óleo dentro do garfo é retido acima da vedação neste projeto. Nessas circunstâncias, o óleo do garfo será descarregado no disco do freio, na pinça do freio, na roda e no pneu. Devido ao mecanismo de retenção da vedação, é raro ocorrer uma falha catastrófica na vedação onde o óleo é pulverizado sobre esses componentes, mas sabe-se que isso ocorre em raras circunstâncias, geralmente devido ao erro humano na remontagem do sistema.

Além disso, devido à complexidade adicional dos componentes, o custo dos garfos padrão em relação aos USD é significativo. Isso também se aplica à infinidade de ferramentas necessárias para reconstruir os dólares americanos.

Manutenção

• Substituição de vedação úmida e seca

• Recarga de nitrogênio

• Substituição da bucha

• Óleo de R&R

As tarefas de manutenção são basicamente as mesmas dos garfos padrão que a lista acima indica. São necessárias ferramentas especiais para selos de acionamento, medição da altura do nível de óleo, instalação da tampa do garfo e carregamento de nitrogênio (se forem carregados com nitrogênio).

Conclusão

Os garfos invertidos diminuem o atrito interno dos componentes e "aumentam a leveza". Maior rigidez cria estabilidade e os pontos de montagem dos freios aumentam a segurança durante a frenagem em curvas.

USD ou seção transversal do garfo invertido *

* imagem da RaceTek

Maior estabilidade de torção.
Por que virar a orientação causa alguma diferença?
Sem entrar em uma análise detalhada, você pode imaginar que a maioria das tensões no garfo pode ser considerada concentrada logo abaixo do garfo inferior.
Por exemplo, ao travar (à frente), a roda diminui, empurrando a bicicleta de volta através dos garfos, causando um momento de flexão no garfo.
O garfo de cabeça para baixo será mais rígido, pois o controle deslizante tem um diâmetro maior (consulte a rigidez à flexão e isso ) em comparação com os suportes. Então, lá vai você.
Para o Rider, isso resulta em um front end mais previsível em frenagem, viragem e qualquer outra manobra que você possa fazer.
Há também este assunto sobre a redução da massa não suspensa, que o assassino da ducati explicou em sua resposta aqui . Embora, na prática, haja muito pouca diferença / vantagem.

Editar -
No que diz respeito às bicicletas de montanha, a grande maioria dos garfos está do lado certo.

Portanto, embora o argumento geral apresentado acima em minha resposta ainda seja verdadeiro sobre as seções cilíndricas de maior diâmetro que oferecem mais resistência à flexão, para o mesmo uso de material, há outra coisa a considerar. Ou seja, o número de pontos em que se pode introduzir chaves laterais. A adição de aparelhos laterais serve apenas para fornecer rigidez lateral adicional e impedir a tendência de "torcer". Em uma bicicleta de montanha, acho que esse design serve para otimizar os requisitos estruturais da melhor maneira. Novamente, isso é uma generalização e, para o XC (cross country), os garfos de cabeça para baixo estão se tornando populares.
Para bicicletas esportivas, o estresse máximo no garfo deve ser indiscutivelmente quando ele está freando (ou freando e girando). Essa força de saída mede todas as outras forças de maneira que um garfo projetado para otimizar esse requisito estrutural atenda aos requisitos de rigidez lateral e torção de maneira bastante conveniente (as coisas não são tão simples assim, mas você entendeu).

A principal vantagem é o menor peso não suspenso mencionado acima, que aumenta a capacidade de resposta da suspensão através da redução da inércia da parte móvel da suspensão.

A segunda vantagem importante é o fato de que os garfos do garfo não estão no caminho da sujeira da roda dianteira, como é o caso de um garfo clássico - essa é a vantagem mais importante de um garfo de cabeça para baixo na minha opinião, pois aumenta o garfo. vida útil, reduz seus requisitos de manutenção e facilita muito a blindagem completa dos pilares dos garfos. É por isso que é um padrão para motocicletas cross e começa a entrar em bicicletas de enduro.

Quanto a outras vantagens mencionadas em outras respostas - eu não contaria com elas. Eu vou explicar:

1. Rigidez - o garfo de cabeça para baixo pode ser mais rígido, mas usando tubos muito mais fortes, isso é óbvio quando você olha a imagem de um garfo clássico e de cabeça para baixo lado a lado.

Em um garfo de cabeça para baixo, você não tem conexão entre controles deslizantes (abaixadores), enquanto em uma configuração clássica você tem um arco conectando-os e tornando a parte do garfo muito rígida. Isso torna o garfo muito resistente a tensões de torção. Além disso, a distância entre o eixo da roda e o arco deslizante é a menor distância possível entre esses componentes, e isso também adiciona rigidez.

Em um garfo de cabeça para baixo, você tem uma grande distância entre a coroa do garfo e o eixo da roda e, como mencionado anteriormente, os controles deslizantes não têm outra conexão entre eles, exceto o eixo da roda. Portanto, todas as forças que passam por esse garfo têm uma grande influência sobre os baluartes e precisam ser muito robustos para serem comparáveis ​​a um design clássico. Além disso, um eixo transversal robusto é uma necessidade absoluta para um garfo de cabeça para baixo, pois sem ela a roda torceria em relação aos balaústres (isso ocorre porque os controles deslizantes são apenas solidamente conectados através do eixo da roda).

2. Peso - se você criar garfos de rigidez equivalentes para ambos os modelos com custo e materiais semelhantes, devido ao ponto 1, é altamente duvidoso que o garfo de cabeça para baixo seja mais rígido. Essa suposição vem do fato de que os garfos de cabeça para baixo estão sempre posicionados como garfos de ponta e usam melhores materiais e usinagem, e geralmente esses são os fatores que tornam esses garfos mais leves, não o fato de estarem de cabeça para baixo. baixo design.

3. Montagem dos freios - a força exercida sobre os controles deslizantes e os suportes depende apenas do tamanho do freio a disco e da força de atrito que a pinça pode exercer sobre o freio a disco - a alavancagem dessa força em relação ao eixo da roda é sempre a mesma para o mesma configuração de freio e não importa a aparência da pinça. Também é importante observar que não existe um único tipo de freio que possa ser usado apenas no garfo de cabeça para baixo e não no design clássico.