Тази статия е предназначена само за начално запознаване с изложената материя. Поради това тя е максимално обща и твърде неизчерпателна, без подробни и задълбочени технически обяснения и може да даде само първоначална представа за нещата. Повече подробности можете да намерите в други статии в сайта, във форума и на други места в интеренет.
Още в началото е необходимо да направя няколко важни уточнения във връзка с тази статия и използваната терминология.
В нея ще става дума за два основни компонента на планинския велосипед – амортисьорна вилка и заден амортисьор. Макар не всеки велосипед да има такива компоненти, когато са налични, те са едни от най-полезните, стига да са на прилично ниво, защото в противен случай може повече да пречат, отколкото да помагат.
Особено важно е да изясним значението на думата „амортисьор“. Това е по-масовият и широко приет начин за изговарянето й, макар че технически по-правилният термин е „амортизатор“. И в двата случая става дума за устройство, което гаси нежелани трептения при работата на окачването на велосипеда. Това устройство представлява система от клапи, бутала, флуид (масло) и други елементи, която пречи на пружината (и окачването като цяло) да се сгъва и разгъва рязко, да го прави повече от веднъж (ако няма последващ удар), да се сгъва лесно докрай при силен удар и т.н. Действието на амортисьора се нарича „амортизация“. На английски терминът е damping, т.е. смекчаване, успокояване, забавяне – затова тези думи също се използват за назоваване на това, което правят амортисьорите. Благодарение на системите за амортизация работата на окачването става по-плавна, което увеличава контрола върху целия велосипед.
Ако трябва да сме докрай прецизни, „амортисьор“ е правилно да се нарича само устройството, което осигурява амортизацията. Т.е. не би трябвало да се говори за преден и заден амортисьор като компоненти, защото те включват освен същинския амортисьор, така също и някакъв тип пружина, която да се сгъва/разгъва и чието действие да бъде успокоявано. Проблемът е, че за подобен сложен компонент (особено за задния) не ми е известно някой да е измислил адекватен български термин. Затова нещата се опростяват и макар да се губи прецизността и точността, компонентът, който е част от задното окачване и съчетава в себе си пружина и амортисьор, се нарича „заден амортисьор“ или „шок“ (заимствано от английското shock absorber). При компонента отпред нещата стоят по-добре – той се нарича амортисьорна вилка и в повечето случаи тя е точно такава (т.е. включва амортисьор, който да успокоява действието на пружината), макар че при евтините вилки има и такива без подобна система, но за удобство те също се наричат амортисьорни. Може да срещнете също така изразите „преден амортисьор“ и „мека вилка“ – макар и по-неправилни, те са доста разпространени и, няма какво да се лъжем, от тях става достатъчно ясно за какво иде реч.
Ще обобщя: амортисьорната вилка включва някакъв тип пружина и (в повечето случаи) амортисьор/амортизатор (устройство, което успокоява действието на пружината). Същото се отнася и за компонента, наречен „заден амортисьор“ или „шок“.
Конкретното изпълнение на устройството, гасящо трептенията, се нарича система за амортизация. Казано другояче, един амортисьор може да използва една или друга система на амортизация – както в по-общ смисъл като тип система (разгледани са по-долу), така и в съвсем тесен смисъл като разбработка на конкретен производител, носеща собствено търговско наименование – например Motion Control при Rock Shox, RC3 при Marzocchi, SPV при Manitou и др. подобни са имена на конкретни системи за амортизация, характеризиращи се с определени възможности, настройки и особености.
„Пружина“ е друг термин, който има нужда от няколко думи. С него се означава този елемент, който осигурява сгъването и разгъването на окачването в рамките на определен диапазон (ход). Всеки от вас е виждал метална спираловидна пружина – такива се използват и при някои от вилките и задните амортисьори. Много често обаче намират приложение и т.нар. пневматични (въздушни) пружини, които са съвсем различни като устройство (може би не е много правилно да се наричат „пружина“, а по-скоро „въздушна възглавница“, но първото понятие се е наложило като по-лесно, и то не само при велосипедите). Най-общо казано, това са камери с въздух под налягане и подвижно бутало – при натоварване буталото „натиска“ въздуха в камерата, увеличавайки налягането. След това налягането избутва буталото обратно, когато натоварването е преминало. Всъщност от подобни обяснения едва ли има нужда, тъй като почти всеки знае какво става, ако човек хване една спринцовка, запуши с пръст отвора за закрепване на иглата и натисне буталото… принципът е същият.
И така, да започнем с амортисьорните вилки…
На снимката е показана обикновена еднокоронна амортисьорна вилка с основните й тръби и части и техните наименования. Вилката, условно казано, има два крака. Това са долните + горните тръби. Тези две половини на вилката са свързани на поне две места. В конкретния пример свързващите елементи са арката и короната. Когато е монтирано предното колело, неговата ос се превръща в трети свързващ елемент. При този тип конструкция долните тръби се наричат още „ботуши“, а горните „подпори“. Кормилната тръба (стерженът) влиза в челната тръба на рамката, като между тях са чашките. В основата на стержена, точно над короната, има удебеление, на което се набива конусът на долната чашка. За кормилната тръба, над челото, се захваща и лапата. Тези няколко компонента образуват система, за която има 4 стандарта. Те се определят от диаметъра на кормилната тръба, който се измерва в инчове. Четирите размера са 1″, 1 1/8″ , 1 1/4″ и 1.5″. Стандартите са разгледани по-подробно в статията „Устройство на планинския велосипед„. В наши дни при планинските велосипеди се използват два от стандартите – 1 1/8 и 1.5. Най-малкият намира приложение само при най-евтините велосипеди, които не бих нарекъл маунтин бакове.
Има и вилки с две корони. Те се използват за спускане и фрийрайд. Двете корони увеличават здравината и коравината, но заедно с тях нараства и теглото, а в много случаи намалява и маневреността, тъй като продълженията на тръбите над първата корона при извъртане на кормилото опират в рамката. Двукоронните вилки по правило са с проходна ос (вж. по-долу), макар че има и изключения.
Разгледаните дотук вилки не са обърнати, което ще рече, че горните тръби са по-тънки и влизат в долните. Това е по-често използваната конструкция. Има обаче и обърнати вилки, при които долните тръби са по-тънки и влизат в горните. Можете да видите такава вилка на долната снимка.
При тях проходната ос вече е направо задължителна, тъй като се явява важен укрепващ (свързващ) конструкцията елемент, който осигурява на вилката коравина, за да не се „усуква“ и „гъне“. Обърнатата конструкция има своите предимства и недостатъци, но в последните години се използва по-рядко – явно поне от гл.т. на производителите минусите са повече. Има и еднокоронни обърнати вилки, но те са още по-голяма рядкост. И тук горните тръби се наричат „подпори“, а долните са… просто „долни“, защото асоциацията с „ботуши“ в случая очевидно не би била точна.
По-нагоре споменах за т.нар. проходна ос. Тя не е част от главината, а от вилката (или рамката, когато става дума за задна ос), и главината се нанизва на нея. Компонентите на тази система се притягат един към друг в две направления – първо се обира хлабината между главината и ушите на вилката, след това се стягат ушите на вилката към оста. Проходната ос осигурява допълнителна коравина на вилката, затова не е учудващо, че този дизайн започна да се използва първо при продуктите за спускане, но с напредването на технологите проходни оси вече се използват дори и при вилки с ХС предназначение. Най-новото допълнение в тази насока е стандартът за 15 мм диаметър на оста, който е разработен точно за ХС/АМ приложения. Другият стандарт, по-старият, е с 20 мм ос и вече е доста широко разпространен и добре подсигурен от гл.т. на разнообразни продукти. Що се отнася до „класическата“ конструкция, при която оста е част от главината, там диаметърът й е 9 или 10 мм, а притягането най-често става чрез т.нар. QR (Quick Release) – система за бърз монтаж и демонтаж на колелата на велосипеда, включваща ексцентриков лост. Най-евтините главини се притягат към рамката и вилката с гайки. Това важи и за някои скъпи главини с по-специфично предназначение. Освен диаметърът на оста, при различните стандарти е важно и разстоянието между вътрешните ръбове на ушите на вилката. То е 110 мм при стандарта с 20 мм проходна ос и 100 мм при стандартите с 9/10 мм ос и 15 мм проходна ос.
На снимките горе се виждат и ушите за дискова спирачка, които се намират от долната задна страна на левия крак (ако гледате вилката от позицията на седнал върху байка колоездач). За тях има два стандарта – вляво е показан е т.нар. международен стандарт (IS), който се използваше до скоро от повечето производители на вилки, но напоследък другият стандарт, Post Mount (PM), навлиза все по-широко. За всеки могат да бъдат изредени предимства и недостатъци, но аз ще наблекна по-скоро на някои обективни особености. При IS болтовете минават свободно през отворите на ушите и се завиват в спирачния апарат (по-рядко) или в преходник, прикрепен към него. При PM болтовете минават свободно през отвори в спирачния арапат и се завиват директно в стълбовете на вилката. В първоначалния си вид РМ е съобразен за ротори с диаметър 160 мм, но се срещат и вилки, при които стълбовете са по-високи, т.е. предвидени са за по-голям размер дискове (например 180 мм) и не могат да се ползват с по-малки. Между двата стандарта има преходници, като в последните години почти всички производители на спирачките правят спирачните апарати готови за монтаж върху РМ и снабдени с преходник за IS. Има и преходници за различните размери дискове. (Преди години имаше спирачки, при които апаратът бе или за PM, или за IS, и това можеше да доведе до главоболия.)
Ако разгледаме една вилка по-отблизо, ще открием още подробности. На мястото, където горните тръби влизат в долните (или обратното – при обърнатите вилки), има уплътнители (наричат ги още семеринги или прахоуловители). Тяхната функция е да предпазват вътрешността на вилката от проникване на прах, кал, вода и мръсотия, а в някои случаи и да пречат на маслото, което смазва тръбите, да излиза навън (дали ще имат такава функция зависи от устройството на вилката). По-надолу, вътре в ботушите, са втулките – цилиндрични елементи, които „уплътняват“ влизащите тръби и ги „водят“ и „придържат“ в съосие с външните тръби.
Най-евтините вилки са без регулатори, т.е. карате я такава, каквато е. При всички малко или много по-скъпи модели има настройки. С тях се постигат различни неща. Регулаторите биват външни – въртоци (това е техническият термин, но разговорно се наричат „врътки“) или копчета) вградени в капачките на горните тръби; и вътрешни, които са достъпни след отваряне на вилката. Все пак повечето вилки са с външни регулатори, защото те са по-удобни и вилката се настройва по-бързо чрез тях. В една вилка могат да се променят много неща – това зависи и от устройството й. При различните видове вилки можете да променяте един или повече от следните параметри:
1) Натягане на пружината (на англ. preload) – някои за по-просто наричат тази настройка „твърдост на пружината“, но е важно да се уточни, че става дума само за началната твърдост и само при метални пружини. Казано най-просто, ако за начално сгъване на пружината трябва да приложите сила F=1, а за сгъване докрай сила F=10, последното не можете да го промените, освен ако не смените пружината с по-твърда. Първото обаче можете да настроите в известни граници – натягайки пружината, вие увеличавате размера на силата, необходима за началното й сгъване, т.е. може да стане примерно F=2. Този реглаж се използва най-вече за настройка на т.нар. „начално сгъване“ (sag) на окачването – за него можете да прочетете в статията „Рамка на колелото и системи на задно окачване„.
2) Скоростта на връщане/разгъване (т.е. амортизацията при разгъване на вилката) на англ. rebound
3) Амортизацията при сгъване (за краткост я наричат и компресия).
4) Хода на вилката
5) Други характеристики на амортизацията или на пружината (например линейност/прогресивност, т.е. дали и колко втвърдяване да има към края на хода) и др.
6) Налягане в камерата/камерите на пневматичната пружина. Чрез него на практика регулирате твърдостта на въздушната възглавница.
7) Някои системи за амортизация са доста сложни и имат настройки, които променят работата им в зависимост от скоростта на сгъване/разгъване (на англ. speed sensitive) и/или позицията на сгъване/разгъване (на англ. position sensitive). Тези понятия най-общо означават следното: при първия тип настройки можете да регулирате отделно амортизацията при натоварвания, които водят до сгъване на вилката с ниска скорост (такива са например спирането и педалирането) и/или при такива, които я сгъват с висока скорост (например силен удар); при втория тип настройки можете да регулирате амортизацията в отделни части от хода на вилката – например да се настрои работата й по един начин в началото на хода и по друг в края (обикновено в горната част на хода се добавя по-голямо съпротивление, което да противодейства при силни удари, за да не се сгъва вилката съвсем докрай или поне това да не се усеща от колоездача като грубо удряне, наречено още „продънване“.
Повечето от изброените настройки се срещат само при вилките с амортизация, тъй като при другите няма как да ги има.
Вътрешното устройство на вилките бива различни видове – от това зависи цената и качеството на работа на продукта. Тук не мога да направя подробно разглеждане на отделните видове, но ще ги спомена само с основните им особености.
Най-евтините вилки използват метална пружина и еластомери. Най-евтините представители на този вид разчитат за „амортизация“ и на втулките, т.е. последните са малко по-стегнати от необходимото – с две думи ще кажа, че това е много лошо решение, защото на по-късен етап се появява неудържим луфт. Еластомерите са специални „гуми“, нещо като гумени пружини – те служат най-вече за предпазване от често сгъване докрай, явяват се като буфер в горната част на хода. При този тип вилки връщането е сравнително рязко и бързо. Ако имат регулатори, те влияят върху твърдостта на пружината в началото на хода чрез промяна на натягането й. Някои такива вилки имат и регулиране на хода. Разновидност на този тип са вилките с пружина и MCU. „MCU“ е по-особен вид еластомер, малко по-добър от обикновените. В миналото имаше и вилки, които използваха само еластомери, без метални пружини, но такива отдавна не съм виждал.
По-скъпите вилки имат амортизация, т.е. използват масло за забавяне (смекчаване, успокояване) на пружината, което прави действието й много по-плавно. Принципът е съвсем прост (накратко) – има един затворен обем с флуид (масло) и движещо се в него бутало (едно или повече). Буталата разделят обема на части и имат специални отвори – клапи. При сгъването на вилката маслото преминава от едната половина в другата, но тъй като дупката на клапата има определена пропускливост (дебит), преминаването на маслото става по-бавно, отколкото е скоростта на сгъване на пружината, поради което последното се забавя. Същият процес се повтаря при разгъването на пружината – то се забавя и това е най-важният ефект, защото така се убива рязкостта на връщането. Регулаторите за (забавяне при) връщане (разгъване) и компресия (сгъване) най-често променят широчината на отвора, през който преминава маслото и по този начин характеристиките на амортизацията.
Най-старият тип маслени вилки, които съм виждал само на снимки, използват за амортизация малка капсула (патрон), която се намира в единия или и двата крака на вилката. В тази капсула маслото е под налягане и затова тя не трябва да се отваря за щяло и нещяло, особено от хора, които не разбират. Основното й предимство е намаляването на теглото, този тип е по-трудно регулируем, имаше доста оплаквания за счупени патрони и качеството на амортизация не е толкова добро поради твърде малкия обем на маслото. Повече не бих могъл да кажа за този тип вилки, тъй като не съм имал възможност да разгледам такава по-подробно, а пък вече не се произвеждат.
Част от съвременните вилките (тази част съвсем не беше малка до преди няколко години) използват т.нар. системи за амортизация тип „отворена баня“. При тях всички вътрешности на вилката се „къпят“ в маслото, което стои в краката й. Това масло служи както за амортизация, така и за мазане на тръбите, уплътненията и другите „карантии“. Тази система се използва широко при мотоциклетните амортисьори и е много ефективна. Недостатък е, че поради големия обем масло, вилките с отворена баня са по-тежки. Поради това много производители слагат пружината в единия крак, а амортисьора (в същинския смисъл на думата) – в другия.
Заради теглото много производители използват и модерни системи за амортизация, които съчетават голяма част от плюсовете на изброените по-горе. При тях най-общо отново има голям патрон, в който е затворено устройството за амортизация (буталата, клапите, маслото и т.н.). Разликите от старите системи с капсули са много – тук патронът е много по-голям, така че обемът на маслото е достатъчен, за да осигури много добра работа на вилката и по-слабо загряване. Маслото обикновено не е затворено под налягане, настройката и ремонтирането/сервизирането на амортисьора е по-лесно. В сравнение с вилките с отворена баня, тези системи са по-леки, но изискват и повече поддръжка, тъй като втулките и тръбите се смазват отделно с масло или грес, а не изоползват „наготово“ маслото, което служи за амортизация. Понастоящем подобни системи са най-разпространени.
Те биват основно два вида – с метална или с пневматична (въздушна) пружина (наричани за краткост и улеснение пневматични/газови/въздушни шокове/амортисьори). Двата типа се различават съвсем лесно по външни признаци, тъй като при първите в тялото на шока влиза един сравнително тънък шиш, а и масивната спираловидна пружина няма как да е незабележима. При пневматичните дизайнът е телескопичен, което е свързано и с по-различното вътрешно устройство на тези шокове. При тях тялото на шока влиза в т.нар. въздушен кожух. Както се досещате, въздушните шокове са много по-леки, понякога самата метална пружина е по-тежка от цял пневматичен шок в същия клас. Иначе и двата типа имат предимства и недостатъци, които зависят и от личните предпочитания/нужди/стил на каране, но като цяло в последните години въздушните задни амортисьори заради теглото си и лесното настройване според килограмите на колоездача се използват преимуществено при почти всички велосипеди с изключение на тези за спускане/фрийрайд (макар да има въздушни шокове и за такива приложения) и някои евтини байкове с двойно окачване.
Повечето задни амортисьори, независимо от типа пружина, имат система за маслена амортизация, но при най-евтините велосипеди се срещат и такива, които са си една гола метална пружина. Те нито могат да се нарекат „амортисьори“, нито пък служат за нещо повече, освен да добавят излишно тегло.
В двата си края шоковете имат уши, през които минават болтовете, чрез които се захващат за рамката и за задницата. Към тези болтове се добавят и дистанционни втулки.
Дължината на задния амортисьор се означава по следния начин: 190х51 в мм или 7.5×2.0 в инчове. Първото число указва разстоянието от център до център между ушите за захващане на шока. Второто число е ходът на буталото. При задното окачване ходът на амортисьора не съвпада с реалния ход на задното колело, който е повече. Колко точно зависи от системата задно окачване. Отношението между ход на рамката и ход на задния амортисьор се нарича коефициент на окачването. Този въпрос е разгледан в статията „Рамка на колелото и системи на задно окачване„. Все пак до известна степен зависи и от амортисьора – ако той е с по-голям ход, по-голям ще е и реалният ход на задницата. Важно е обаче да се съобразите с предписанията на производителя. Някои рамки позволяват използването на повече от един размер заден амортисьор, но има и такива, при които това не е възможно.
На горната снимка е показан заден амортисьор с метална пружина, който има допълнителен резервоар (на англ. се нарича piggyback reservoir). Не всички шокове имат такъв резервоар. Виждате имената и на останалите части.
Елементите на системата за амортизация се намират в тялото на шока и в допълнителния резервоар, когато има такъв. Освен бутало, масло и клапи, тези устройства могат да включват и газови камери, които да оказват налягане върху маслото и/или останалите елементи. При по-скъпите шокове системите за амортизация имат множество настройки (подобно на вилките). Напоследък много задни амортисьори имат „платформа“ – функция, която намалява или препятства сгъването на окачването при педалиране, но така, че задният амортисьор да реагира при преминаване през неравности. За абсолютна (и по-лесно постижима) ефективност някои шокове разполагат със заключване, което блокира действието им напълно и велосипедът ви се превръща в твърдак. Тъй като не е добре да го карате надолу в заключено състояние, някои такива системи имат и възможност да се отключват сами при удари с определена сила. Изобщо, системите за амортизация и техните възможности и функционалност са толкова обширна тема, че е невъзможно да бъде обхваната тук в подробности. Казаното за настройката на вилките важи и за задните амортисьори, само че при тях много рядко има промяна на хода. Когато задното окачване има функция за промяна на хода, тя почти винаги се постига чрез настройка на рамката, а не на шока.
Металните пружини са различни като дължина, дебелина и твърдост. Твърдостта е отбелязана върху нея – измерва се в lbs/in (паунда на инч). Например ако пише 700 lbs, това означава, че за да се сгъне пружината един инч, е необходимо върху нея да се приложи натиск 700 паунда (около 300 килограма). Понякога има и допълнителни означения. Ако пише 700 lbs х 1,75, това показва не само твърдостта на пружината, но и колко ход има (в инчове). Това обаче не е ходът на амортисьора, въпреки че той трябва да е приблизително същия. Както се досещате, важно е да следвате предписанията на производителя на шока относно хода на пружината. Ако искате да определите колко твърда пружина е необходима за конкретен велосипед с оглед на вашето тегло, в интернет могат да се намерят калкулатори за това. Можете да използвате и следната формула:
X = (А х 4,5 / B) х C
X e твърдостта на пружината в lbs/in
A е теглото на колоездача в кг
B e ходът на задния амортисьор в инчове (а не в милиметри!)
C е коефициентът на окачването, т.е. отношението на хода на рамката към хода на задния амортисьор. Например 2,6:1 или 3:1. Важно е то да бъде записано именно по този начин (а не обратно, като 1:2,6 или 1:3), за да получите смислен резултат.
При шоковете с метална пружина има специална гривна за натягане и отпускане на пружината. Тази ностройка, както и при вилките, се нарича preload и служи за фино регулиране на началното сгъване (sag), но не може да замести пружина с подходяща твърдост.
