Zawieszenie motocyklowe „w pigułce”

Zawieszenie… Dla większości motocyklistów to temat z cyklu „czarna dziura”. Wiemy, że jest. Wiemy, że działa. I że musi być. I tyle. Wbrew pozorom jest to jednak jeden z kluczowych elementów wpływających nie tylko na komfort jazdy, ale przede wszystkim na bezpieczeństwo jeźdźca. Dlaczego?

Większość użytkowników jednośladów, słysząc „zawieszenie”, myśli tylko i wyłącznie o przodzie. Tymczasem i przedni widelec, i tylny amortyzator wraz ze sprężyną, tworzą jeden układ. Złe ustawienie jednego z nich burzy całą harmonię. Motocykl jest dla konstruktorów zawieszeń wielkim wyzwaniem przynajmniej z kilku powodów. Jego środek ciężkości przesuwa się w zasadzie cały czas – na hamowaniach przenosi się do przodu, podczas przyspieszania do tyłu, a w zakrętach… na boki. Na to wszystko wpływa jeszcze szereg sił fizycznych, a swoje do powiedzenia mają nawierzchnia i opony. Mało tego, każdy zawodnik/jeździec jest innego wzrostu, ma inną masę i inaczej prowadzi maszynę ze względu na własny styl jazdy, m.in. pozycję w zakręcie. Okiełznanie tego zestawu to prawdziwa sztuka.

Zacznijmy od początku. Nie będę rozkładać budowy przedniego i tylnego zawiasu na czynniki pierwsze, bo jest w internecie sporo materiałów na ten temat. Zasada działania teoretycznie nie jest wybitnie skomplikowana. Najczęściej spotykane typy zawieszenia przedniego to zawieszenie teleskopowe (występuje np. w legendarnej już Hondzie CBR600 F4i) oraz jego odwrócony odpowiednik, zawieszenie typu upside-down (tak zwane USD). Skuteczniejsze jest to drugie rozwiązanie, stąd możemy je obserwować w maszynach wyścigowych, np. w MotoGP. Laga (w przypadku konstrukcji kardridżowych) składa się z dolnej i górnej goleni. W przypadku widelca typu USD, goleń górna jest większej średnicy niż dolna. Zespół tłumiący (w tym tłoczki – jeden odpowiedzialny za tłumienie dobicia, a drugi odbicia) znajduje się w kardridżu, czyli w cylindrze. W odróżnieniu od działania silnika spalinowego, tłoczki w cylindrze amortyzatora nie poruszają się. Przepływ oleju jest regulowany w zależności od konstrukcji zawieszenia. Generalnie jednak przemieszczający się w środku olej „pochłania” energię wprowadzoną do zawieszenia przez nierówność. Sprężyna, znajdująca się w środku każdej lagi, ma zdolność do powracania do swojego naturalnego położenia po skompresowaniu (napotkaniu nierówności lub też np. w wyniku mocnego hamowania i przeniesieniu środka ciężkości na przód motocykla), ale powracając wydziela ona energię, która zostałaby przeniesiona na masę motocykla jako energia kinetyczna. Bez pomocy tłumienia, nasz motocykl bujałby się na nierównościach jak oszalały.

Front fork from Honda 954RR Fireblade

Warto powiedzieć, że dobre ustawienie zawieszenia zależy od wielu czynników, ale ważne są także preferencję „zawodnika”. Mówiąc krótko, jeden lubi „miękko”, drugi woli „beton”. Najważniejsze żeby zawias nie dobijał, nie pływał, ani nie był twardy jak skała. Wtedy też nie zajedziemy daleko, przynajmniej chcąc jechać szybko. Po prostu musi spełniać swoją funkcję i pozwalać jeźdźcowi poruszać się w sposób komfortowy i pewny. Oczywiście ustawianie zawieszenia w motocyklu wyczynowym to „inna bajka” niż w maszynie drogowej, głównie ze względu na przeznaczenie i typy nawierzchni, z jakimi motocykl będzie się zmagał. Na co dzień najczęściej spotykamy się z ustawieniem „klikowym”. Co tak naprawdę regulujemy przez tak zwane „kliki”? Na górze znajduje się regulacja tłumienia odbicia, a na dole dobicia. Im mniej miejsca na przepływu oleju (więcej „klików”), tym trudniej jest mu się przedostać, a więc zawieszenie jest odczuwalnie „twardsze”. Reakcja jest inna w zależności od tego, czy tłumimy dobicie (twardsze przy ściskaniu, trudniej jest je ścisnąć) czy odbicie (wolniej powraca do stanu wyjściowego). Im miejsca więcej, tym olej płynie szybciej, a zawieszenie jest „miększe” (przy dobiciu kompresuje się szybciej, przy odbiciu szybciej wraca).

Tłumienie dobicia zasadniczo odpowiedzialne jest za to, co dzieje się z zawieszeniem w momencie napotkania nierówności. Jeśli jest ono zbyt słabe, zawieszenie skompresuje się po najechaniu na wybój zbyt mocno, co może spowodować zdjęcie nacisku z opony a nawet jej oderwanie się od podłoża (kolokwialnie mówiąc skok). Jeśli natomiast tłumienie dobicia będzie zbyt duże, nie przyjmie ono energii powstałej w wyniku najechania na nierówność – mówiąc „po ludzku”, będzie „zbetonowane”, a co za tym idzie może dojść do podbicia całego motocykla ku górze. Tłumienie odbicia ma wpływ na to, co dzieje się już po najechaniu na wybój, czyli na powrót koła do „stanu neutralnego”.

Rozpędziłam się z opisem tłumienia, a tak naprawdę należałoby zacząć od tak zwanego napięcia wstępnego sprężyny. Aby poprawnie je ustawić, należy zmierzyć napięcie statyczne (mierzone pod obciążeniem masy motocykla) oraz dynamiczne (mierzone pod obciążeniem zestawu motocykl+kierowca). Zmiana napięcia sprężyny nie wpływa na zmianę jej twardości, a jedynie na wysokość motocykla i dostępny „skok”. W przypadku motocykli torowych ten skok jest zdecydowanie mniejszy niż w przypadku motocykli drogowych. W przypadku zbyt dużego napięcia motocykl może mieć tendencję do odrywania opony od nawierzchni, natomiast zbyt małe napięcie może spowodować dobijanie. Napięcie wstępne sprężyny wpływa bezpośrednio na poczucie „twardości” maszyny. Do poprawnego ustawienia zawieszenia konieczne jest „zmierzenie” parametrów wraz z konkretnym kierowcą, a właściwie jego masą wraz z pełnym strojem. Oczywiście ustawia się napięcie wstępne wszystkich sprężyn – i tych w przednim zawieszeniu, i tylnej. Nie będę wchodzić w szczegóły, ponieważ tu miały się znaleźć jedynie postawy… Za to podrzucę chętnym krótki filmik (z napisami w języku polskim).

Ustawienie hydrauliki (czyli tłumienia) zależy od wielu czynników, w tym od ustawień preloadu (ugięcia wstępnego), stanu uszczelniaczy i oleju. Dlatego też warto dbać o swoje zawieszenie – przede wszystkim względnie regularnie je serwisować. Stuletni olej i uszkodzone uszczelniacze z pewnością nie pomagają ;)

Motocykle sportowe przeznaczone na tor, mają zdecydowanie zawężony „zakres działania”. Raczej nie wpadną w busz miejskiej dżungli i nie będą musiały pokonywać półmetrowych dziur, które akurat przypadkiem „wylazły” po zimie. Co innego maszyna drogowa. Niby przeważnie jeździmy po asfalcie, ale zdarza nam się wjechać na jakiś żwirek, a to drogę polną, a to coś tam… Tu dziury, tu okopy, tu studzienki, tu magiczny znak „nawierzchnia uszkodzona”. Trzeba zrobić tak, żeby dało się jechać i szybko, i w miarę komfortowo, gdy przyjdzie nam zjechać z perfekcyjnego asfaltu. Na torze za to maszyna ma się prowadzić na tyle pewnie, żeby nie bujało nią na lewo i prawo podczas bardzo szybkich zmian kierunku jazdy np. w szykanach. Musi też znosić ogromne przeciążenia na hamowaniach – zdecydowanie większe jak na drodze. Podobnie jest z wyjściami z zakrętów. Na torze mamy opony sportowe, odpowiednio dogrzane, a do tego dobrą nawierzchnię. Nic tylko odwijać.

Zawieszenie ma za zadanie utrzymać jak największą powierzchnię opon na nawierzchni, w jak najdłuższym czasie – czyli nie pozwolić na utratę kontaktu „gumy” z asfaltem (lub innym materiałem). Im większa powierzchnia styku opony z nawierzchnią tym bezpieczniej – i na hamowaniu, i podczas przyspieszania. Jeśli nasze zawieszenie nie będzie odpowiednio „wybierało” nierówności, w końcu stracimy kontakt z podłożem.

Dorna, czyli organizator MotoGP, przygotowała w okresie zimowym materiał filmowy prosto z siedziby Ohlinsa. Pierwsza ciekawostka, którą zdradził jeden z inżynierów – w jednej ladze motocykla królewskiej klasy kryje się ponad 300 elementów. A wygląda tak prosto i niepozornie! Współczesne zawieszenia wyścigowe mają za zadanie nie tylko „neutralizować” nierówności nawierzchni oraz przemieszczenia masy motocykla (na hamowaniach i przyspieszeniach), ale także muszą umożliwić zawodnikowi zrozumienie opon i ich limitu. Dla kierowcy drogowego to brzmi jak science-fiction, ale dla zawodowych jeźdźców sprawa nie jest już aż tak skomplikowana. Co opona, to inne możliwości na danej nawierzchni. Zawieszenie musi reagować na preferencje zawodnika, konstrukcje motocykla, ale także w dużej mierzę na rodzaj opony.

Przednie zawieszenie pracuje bardzo ciężko. Na hamowaniach, po wciśnięciu klamki hamulca, musi nie tylko amortyzować drgania powstałe na skutek kontaktu opony z nawierzchnią, ale także przyjąć obciążenie wynikające z przeniesienia masy zestawu „kierowca-maszyna” na przód motocykla. Podobnie jest z przyspieszaniem, z tym, że wtedy męczy się z tym tył. Sprężyny umiejscowione w przednich lagach muszą znieść z godnością przeciążenia powstałe podczas hamowania, zostawiając jeszcze pewien zakres pracy, konieczny do stłumienia nierówności nawierzchni. Jeśli zawias skompresowałby się bez „zapasu”, najmniejsze nierówności spowodowałyby dobicie przodu, co na ostrych hamowaniach bardzo szybko zaprowadziłoby kierowcę na deski…

Tyle tytułem naprawdę ekstremalnie okrojonego wstępu. Mam nadzieję, że temat was zainteresował. Jak zwykle zapraszam do dyskusji i wytknięcie ewentualnych błędów – ja również cały czas się uczę, w wręcz dopiero zaczynam ;)