Z archiwum ŚM: Skłony (nurkowanie) przy hamowaniu. Cz. 2. Numer 12/1995

To jest nieskrajne, ale dość ostre hamowanie, dające 65,5 m drogi hamowania z szyb­kości 100 km/h. Właściwy rozkład sił hamowania przód/tył wynosi przy tym opóźnieniu: 69,3% przednim hamulcem i 30,7% tylnym. Dociążenie przed­niego koła przy tym ha­mowaniu wynosi 52,5% statycznego obciążenia i, jak już powiedziano, to do­ciążenie działa zawsze, w każdym systemie, na rzecz skłonu motocykla w przód na resorowaniu. Będziemy do tego dociążenia dokła­dać lub odejmować od niego, siły, wynikające z dwóch wspomnianych uprzednio czynników: siły hamowania przednim ko­łem „Hp” i momentu pocho­dzącego od hamulca przed­niego „Mh”. Długości wek­torów są proporcjonalne do sił, a wyniki podane będą również w procentach sta­tycznego obciążenia sprę­żyn resorowania. 

Teleskop

Siła hamowania przed­nim hamulcem „Hp” działa poziomo, zaczepiając na końcu widelca (rys. 1) i jej składowa prostopadła do widelca „Hg” gnie widelec w tył, a jej druga składowa, poosiowa w stosunku do widelca, oznaczona „Hs”, oddziaływuje bezpośrednio na sprężyny resorowania, dokładając się do obciążenia statycznego i dociąże­nia przedniego koła. 

Moment hamowania na­tomiast przenosi się na dol­ny kielich teleskopu, gnie rurę nośną widelca, obcią­ża dodatkowymi siłami tu­leje suwliwe, jeżeli one tam są, ale wyraża pełne desin­teressement w sprawie obciążenia sprężyn. Tym sa­mym, nie przyczynia się do ,,siadania” na resorowaniu, ale nie przeciwdziała mu. Tak więc bilans sił działa­jących w kierunku przysia­du przodu jest następujący: Dociążenie w wyniku zmiany obciążeń kół: +52,5%.

Dociążenie składową siły hamowania „Hs”: +46,6%. Oddziaływanie momen­tu hamowania Mh: 0%. Łącznie dociążenie sprę­żyn: +99, 1 %. 

Hossack

Dolny z dwóch wahaczy atakuje sprężynę w sposób dla nas tu dowolny, więc nas interesuje tylko to, co obciąża koniec tego waha­cza: punkt B na rysunku 2. Siły naciskające koniec wa­hacza w górę dociążają sprężynę, siły naciskające koniec wahacza w dół, od­ciążają sprężynę. Górny wahacz też bierze udział w tej grze sił, bo znów: na­cisk na koniec górnego wa­hacza „A”, w górę lub w dół, przenosi się poprzez zwrotnicę na koniec dolne­go wahacza „B”, obciążając lub odciążając sprężynę.

Siła hamowania „Hp”, za­czepiając poziomo na koń­cu zwrotnicy, gnie ją w tył swą składową „Hpg”, a poosiową w stosunku do zwrotnicy składową „Hps”, naciska na koniec wahacza „A” w górę. To działanie dociąża sprężynę w naszym przykładzie o 43,6% jej sta­tycznego obciążenia i po­wodowałoby pogłębienia skłonu, gdyby składowa ,,Hps” była jedyną siłą po­chodną od siły hamowania „Hp”. Ale nie jest jedyną.

Zauważmy, że składowa ,,Hpg” nie tylko poddaje zwrotnicę zginaniu, lecz także, na sporym ramieniu, powoduje nacisk na dolny wahacz w punkcie „B”, a także mniejszą siłę skie­rowaną w przeciwną stro­nę, w górnym wahaczu, w punkcie „A”. Wahacze nie są prostopadłe do zwrotnicy, więc też wystę­pują składowe tych sił, działające na końce waha­czy, ale jeżeli dobrze się te­mu przyjrzymy, to okaże się, że wszystkie te działa­nia poosiowe, pochodzące od poziomej siły hamowa­nia przednim kołem „Hp”, nawzajem się znoszą i w rezultacie nie występu­je żadne dociążenie ele­mentu resorowania, pocho­dzące od siły hamowania „Hp”.

Mamy więc już dużą wyższość nad Osą i pewną wyższość nad teleskopem. Pozostaje do rozważenia oddziaływanie momentu hamowania przednim ha­mulcem „Mh”. On też powo­duje reakcje na wahaczach w punktach „A” i „B”, jed­nakowe i przeciwnie skie­rowane, więc ich poosiowe, w stosunku do zwrotnicy składowe, też muszą się nawzajem znosić.

Mamy więc bilans sił od­działywujących w końco­wym efekcie na sprężynę: Dociążenie resorowania w wyniku zmiany obciążeń kół: +52,5%. Dociążenie łączne do si­ły hamowania przodem ,,Hp”: 0%. Dociążenie do momentu hamulca przedniego „Mh”: 0%. Łącznie dociążenie sprę­żyny w wyniku hamowania: +52,5%.

Foale / Yamaha

Sprawa wygląda analo­gicznie jak u Hossacka, po­mimo że geometryczne pro­porcje są inne. Dla tych samych przyczyn jak tam, je­dynie naturalne dociążenie przedniego koła, dociąża nam element resorujący. To samo dotyczy systemów, gdzie oba wahacze wnikają wewnątrz koła, a także hi­storycznych widelców tra­pezowych. Wszędzie tam, gdzie mamy rówoległe wahacze, jeden nad drugim, mamy do czynienia z docią­żeniem sprężyny pochodzą­cym wyłącznie od natural­nego dociążenia koła przedniego. Niejednakowa długość wahaczy zaburzy trochę obraz po takim ugięciu resorowania, przy którym równoległość wa­haczy się zatraci. 

Telelever

Analiza sił w tym syste­mie jest dobrym potwier­dzeniem mojej tezy, że Te­lelever można traktować jako system Hossacka po­zbawiony górnego waha­cza. Brak tego wahacza po­woduje, że nie ulegają wza­jemnemu znoszeniu poosio­we składowe, pochodzące od siły hamowania „Hp” i od momentu hamulca.

Siła hamowania „Hp”, na rys.3,  składową poosio­wą „Hps”naciska w górę na przegub kulowy „B”, ale jej prostopadła składowa „Hpg” wywołuje potężny na­cisk na koniec wahacza. Poosiowa składowa tego nacisku „Bs” przeciwdziała sile „Hps”, a więc odciąża sprężynę. Moment hamowania „Mh” wytwarza znów na­cisk na wahacz w punkcie „B” i jego składowa poosio­wa „Bm” także przeciw­działa dociążeniu przodu, bo jest też skierowana w dół.

I tak w naszym przykła­dzie mamy bilans: Dociążenie resorowania w wyniku zmiany obciążeń kół: + 52,5%. Odciążenie w wyniku działania siły hamowania „Hj”: – 12,25%. Odciążenie pochodzące od momentu hamowania „Mh”: – 25,0%. Łączne dociążenie elemen­tu resorowania: + 15,25%. A więc brak górnego wahacza powoduje zmniej­szenie dociążenia przodu od wartości 52,5% u Hos­sacka, do wartości zaled­wie ok. 15%. 

Wnioski?

Wnioski były właściwie już na początku. Gdyby sprawa skłonów (nurkowania) przy ha­mowaniu stanowiła główny problem, na pierwszym miejscu musiałby się zna­leźć pełny wahacz łożysko­wy za kołem, jak w BMW R50 i pochodnych, a na ostatnim teleskop, jeżeli pominąć praktycznie nie­stosowany wahacz wleczony. A sytuacja jest pra­wie dokładnie odwrotna w praktyce. Widelec waha­czowy zanikł, a sytuację opanował teleskop.

Z futu­rystycznych systemów naj­większą popularność wyro­bi sobie niewątpliwie ten, który zapewni najlepszą sterowność i najlepsze wła­sności resorowania, a skłonność do „kicania”, ow­szem, będzie mniej lub bar­dziej pozytywną cechą, ale nie decydującą. Zresztą, wszystkie aktualne mają tę skłonność mniejszą niż najbardziej w tej chwili rozpowszechniony system teleskopowy.

Hydraulika i powietrze

Mówiąc o dociążeniu lub odciążeniu, używałem uproszczonego określenia o naciskach na „sprężynę”. W rzeczywistości mowa o elemencie resorowania, w którym ze sprężyną współpracuje olej i gaz, dziś w praktyce – powietrze o regulowanym ciśnieniu.

Olej tłumi drgania, ale także przejmuje część sił działających na element re­sorujący, tym większą, im szybszy jest ruch. Może więc trochę opóźnić skłon przodu, ale ponieważ ha­mowanie, ogólnie biorąc, nie jest działaniem trwają­cym ułamek sekundy, nie zapobiegnie głębokości skłonu. Przeciwdziałanie skłonom przez dławienie przepływu oleju na czas działania hamulca przed­niego stanowi, według mnie, zastępczy środek, nierozwiązujący zagadnie­nia, a niewątpliwie powo­dujący te same odczucia „drewnianej” jazdy, jakie występują przy zbyt gęstym oleju w teleskopach.

Powietrze daje bardzo progresywną charakterysty­kę resorowania, dosumo­wującą się do charaktery­styki sprężyn. W czasie ha­mowania właśnie to jest po­trzebne w przednim resoro­waniu teleskopowym i dla­tego podoba mi się idea Harleya-Davidsona – takiego oddziaływania ciśnienia w układzie hamulcowym na odpowiedni zawór w komo­rze powietrznej, żeby jej po­jemność obciąć o połowę na czas hamowania przednim hamulcem. Progresja wtedy znakomicie wzrasta, zabez­pieczając przed ewentual­nością dobijania. Wydaje mi się, że jest to sposób znacz­nie właściwszy niż wprowa­dzenie sabotażu w przepły­wie oleju.