Теория амортизации

Прежде, чем продолжить рассказ об амортизационных вилках, будет полезно хотя бы в общих чертах познакомиться с теорией амортизации.

Итак, для начала разберем, зачем вообще нужна амортизационная вилка. Казалось бы, простейший вопрос, на который уже был дан ответ выше: для большего комфорта и лучшей управляемости велосипеда! Да, конечно, это так. Но если просто взять и заменить жесткую вилку на амортизационную с одной лишь пружиной, то ничего хорошего не полу­чится. Да, жесткие удары перестанут проходить на руль, пружина будет их «глотать». Но каждое сжатие будет сопровождаться равным по силе разжатием, и вместо уверенной отработки неровностей вилка-пружинка будет лишь прыгать как кузнечик, подбрасывая колесо в воздух после каждого препятствия. Забавно, но нельзя сказать, что комфортно, и уж тем более никак не способствует достижению второй цели — улучшению управляемости.

Чтобы наша вилка-пружинка превратилась в полноценный амор­тизатор, в ее конструкцию необходимо добавить еще один элемент — де­мпфер. Его задача — поглощать и рассеивать часть энергии, накопленной в пружине при сжатии. Тогда «отскок» вилки будет не таким резким, более сглаженным, колесо перестанет подпрыгивать, а будет «облизывать» не­ровности дороги.

Собственно, это все, что требуется от амортизационной вилки — пру­жинить и демпфировать. Оба этих понятия, совмещенные вместе, дают эффект амортизации

Но одного лишь эффекта мало, необходимо, чтобы он как можно точнее согласовался с весом байкера, стилем его катания, а также с характеристи­ками покрытия. Ведь одно дело — неспешно катиться по лесной тропинке, а другое — сломя голову нестись по горному спуску, сплошь состоящему из камней разной величины.

На амортизационных вилках предусмотрена раздельная регулировка нескольких параметров. Основных два:

о преднагрузка (preload)-жесткость пружины вилки. Настраивается в основном под вес байкера. Например, настройка жесткости, идеальная для подростка весом в 50 кг, будет абсолютно неприемлема для могучего дяди, чей вес вместе с пивным животиком зашкаливает за центнер;

в отбой (rebound) — основная характеристика демпфера, она показывает, какую долю энергии сжатой пружины демпфер должен поглотить и рассеять в воздухе в виде тепла. Обычно, чем больше значение отбоя, тем медленнее, ленивее вилка на ходе разжатия. Эта настройка помогает настроить вилку под жесткость пружины (а значит — и под вес байкера), а также под специфику трассы. На относительно ровном покрытии требуется медленный отбой, который будет препятствовать пустопорожнему раскачиванию подвески велосипеда. Но если трасса изобилует неровностями, то требуется быстрый отбой, чтобы вилка успевала обрабатывать все эти неровности и сохраняла по возможности плотный контакт колеса с дорогой.

В дорогих вилках есть дополнительные функции, позволяющие про­водить тонкую настройку по вкусу велосипедиста. Например:

• регулировка сопротивления сжатию (иначе компрессия — compression). По сути, это «отбой наоборот», то есть данной регулировкой задается сопро­тивление демпфера на сжатие. Данная регулировка полезна для настройки вилки под стиль катания и условия трассы — более медленное сжатие немного «затупляет» поведение вилки, но ограничивает лишнюю раскачку. Совсем дорогие модели вилок, в основном созданные для агрессивного катания, имеют две регулировки компрессии — высокоскоростную (high speed) и низкоскоростную (Low speed). Первая определяет характер сжатия вилки на резких и быстрых ударах, вторая — на пологих, медленных. В частности, можно запрограммировать вилку на относительно ровную трассу с периодическими включениями ухабистых участков. Для этого нужно «зажать» низкоскорос­тную компрессию, чтобы вилка не особо раскачивалась на ровных участках, а высокоскоростную компрессию отпустить, тогда вилка будет охотно и шустро обрабатывать неровности на ухабистых участках. Кроме того, раздельная регулировка сжатия позволяет точно настроить поведение вилки на призем­лениях — ведь современный маунтинбайк позволяет не только кататься, но и летать, спрыгивать с весьма серьезной высоты;

• регулировка прогрессии сжатия позволяет задать порог, относительно кото­рого вилка будет наращивать жесткость пружины в конце хода сжатия. Это полезно, когда катание предусматривает регулярные прыжки, таким образом вилка гарантирует, что не будет пробоя (сжатия на весь ход до ограничителя и жесткого удара). Применяется в основном на вилках с пневматической (воздушной) пружиной;

• блокировка (Lockout) и порог пробоя блокировки (threshold) используется на относительно дорогих вилках, в основном созданных для соревнований

по кросс-кантри (гонок по пересеченной местности). Блокировка вилки позволяет сделать из нее жесткую, это очень полезно при езде в гору, вил­ка не раскачивается и не «съедает» впустую силы байкера. Порог пробоя блокировки регулирует, при каком уровне удара заблокированная вилка разблокируется. Сделано это и для предотвращения поломки демпфера, и для того, чтобы ограничить силу удара по рукам байкера, если он вдруг забудет разблокировать вилку после преодоления подъема.

Хороший демпфер серьезно улучшает работу вилки. Наиболее про­работаны и распространены воздушный демпфер, масляный картридж, открытая масляная ванна. Идея демпфера проста.

Принцип работы простейшего дросселя:

При сжатии вилки поток масла стремится перетечь из надпоршневого пространства в подпоршневое, и поршень 3 относительно ноги передвига­ется вверх. Масло, находящееся в надпоршневом пространстве, идет по двум направлениям. Первое и основное — через перепускные отверстая 5 в поршне 3, преодолевая силу пружины 7 и открывая клапан 6. Второе направление, через которое поступает гораздо меньше масла, — через по­лость 10 и далее через дросселирующее отверстие 9. Сопротивление потоку из-за достаточно большого сечения перепускных отверстий 5 минимальное, то есть при сясатии демпфер не создает большого сопротивления. Другое дело — отбой.

При ходе отбоя масло, наоборот, вытесняется из подпоршневого пространства в надпоршневое. Но поскольку подпружиненный клапан 6 перекрывает перепускные отверстия 5 и масло не может его «отжать», основной поток масла идет через дросселирующее отверстие 9 в штоке 1 демпфера. Его сечение намного меньше, чем у перепускных отверстий в поршне, поэтому при отбое демпфер создает достаточно большое сопротив­ление. Отбой можно регулировать, меняя поперечное сечение отверстия, что применяется в большинстве вилок.

Энергия удара рассеивается, возникающие колебания гасятся. В пос­леднее время для масляных демпферов начинают использовать разного рода инерционные клапаны, давно и хорошо работающие в вилках крос­совых мотоциклов. Они позволяют применять в велосипедных вилках так называемое платформенное демпфирование.