Z archiwum ŚM: Nowe bezwidelcowe zawieszenia, cz. 2. Numer 6-7/1995

To zdjęcie Yamahy GTS 1000 (rys. 1) w pełnym ne­gliżu było wykonane z bli­ska aparatem o krótkiej ogniskowej, więc wrysowa­ne schematycznie oznacze­nia położenia wahaczy i pun­któw wyznaczających położenie osi X-X muszą uwzględniać wyrównanie paralaksy. Dlatego niektóre punkty niezupełnie pokrywają się z widocznymi na zdjęciu. 

Pozycja górnego wahacza jest bardzo bliska równoległej do dolnego wa­hacza, a więc była dobrana pod kątem zachowania sta­łego wyprzedzenia i nie­zmienności kąta nachylenia osi X-X. Znów: w pewnym tylko zakresie ruchów wa­haczy, bo ich długości są bardzo niejednakowe, ale dzisiejsze, czysto szosowe, szybkie motocykle mają i tak z reguły małe skoki re­sorowania przedniego koła. Prawie dokładnie poziome ustawienie dolnego (głów­nego) wahacza decyduje o zachowaniu także nie­zmienności rozstawu kół przy resorowaniu. 

Nato­miast z rysunku 1 można wysnuć także jednoznaczny wniosek. Oś koła leży nieco przed osią skrętu X-X, koło toczy się po ziemi za osią X-X, masy koła i (zwłaszcza) zwrotnicy mają niewątpli­wie swój środek ciężkości przed osią zwrotnicy, a więc działają wszystkie trzy czynniki, omówione w nu­merze 3/95 jako te, które zapewniają dynamiczną równowagę motocykla. 

Konstruktor może rozpo­rządzać metodami doregu­lowania tych parametrów do pożądanych wielkości. Można przypuszczać, że to wypchnięcie zwrotnicy w przód było spowodowane nie tylko stylistycznymi względami. W rzeczywisto­ści sprawa się widocznie udała, bo spotkałem się z prasowymi opiniami o do­brej sterowności Yamahy GTS 1000 w warunkach szybkiej jazdy szosowej. 

Jednostronne waha­cze mają też wady

Jednostronny, niesyme­tryczny wahacz w przednim zawieszeniu motocykla stwarza jednak więcej problemów niż już w poważ­nym stopniu sprawdzony jednostronny wahacz tylne­go koła. Żaden z systemów, w którym bądź tylko dolny wahacz, bądź oba wahacze muszą wniknąć w głąb spe­cjalnie wklęsłego koła, żeby umieścić dolny i górny punkt obrotu zwrotnicy do­kładnie w płaszczyźnie sy­metrii opony, nie zapewnił motocyklowi dostatecznego skrętu przedniego koła. 

Przynajmniej w jedną stro­nę skręt musi być ograni­czony, bo im większy skręt ma dopuścić wahacz, tym bardziej musi być wygięty jego „łokieć”, a im większy ów „łokieć”, tym większe kłopoty ze sztywnością wahacza. Dla opanowania tych zjawisk musi wzrastać przekrój wahacza, a tym samym jego masa. A część masy wahacza trzeba przy­pisywać masom nieresoro­wanym.

Ograniczony skręt prze­dniego koła nie stanowi problemu w szybkiej jeź­dzie szosowej, bo nie wira­żuje się z silnie skręconym przednim kołem. Dlatego te systemy najbardziej nadają się do wprowadzania ich w dziedzinie wyścigowej, choć z migawek filmowych nie­których wypadków można wnioskować, że pewnej ilo­ści przykrych przewróceń można by uniknąć, gdyby zawodnikowi nie „skończył się” skręt przedniego koła w czasie, gdy wojował z uślizgiem tylnego koła. 

W normalnej, użytkowej jeździe sprawa wygląda go­rzej. Do manewrowania motocyklem w ruchu miejskim potrzebny jest często pełny skręt w jego dotych­czasowym rozumieniu. Do­puszczenie niesymetrycz­nego skrętu: innego w lewo, a innego w prawo, technicz­nie usprawiedliwione przy jednostronnych wahaczach, chyba nie wchodzi w grę.

Jeździec mógłby się w pew­nych sytuacjach w ruchu poczuć oszukany. Niebez­piecznie oszukany. Poza tym problem stanowi także zawracanie na wąskich uli­cach. Gdyby nawet dopu­ścić niesymetrię maksymal­nego kąta skrętu, to i tak wątpię, żeby producenci zdecydowali się wypusz­czać motocykle z wariantowymi lewymi lub prawymi wahaczami, dla zadowole­nia zarówno tych, którzy jeżdżą po prawej stronie, a zawracają w lewo, jak i tej większości ludzkości (to nie żart!), która jeździ po lewej stronie, a zawraca w pra­wo. Wreszcie, jakiś ludzki skręt potrzebny jest choćby dla wprowadzenia maszyny do garażu i wyprowadzenia jej z niego. A mówimy przecież o nowoczesnych zawieszeniach w ciężkich maszynach. 

Uważa się, że przednie koło powinno skręcać się o 40 stopni w każdą stronę. Ile stopni w prawo może być skręcone koło Yamahy GTS 1000? W numerze 1/94 podano, iż ten kąt jest o kilkanaście stopni mniejszy od 40. A szerokie opony, tak chętnie stosowane dziś w szybkich maszynach szoso­wych, jeszcze dodatkowo zaostrzają zagadnienie.

W zasadzie omówiliśmy czym i jak realizowane jest resorowanie i tłumienie w poszczególnych układach, ale w przypadku Yamahy, a także zresztą i Elfa, zwraca uwagę bardzo ukośne usta­wienie elementu sprężynu­jącego, w Elfie opartego o wahacz w okolicy połowy jego długości, w obu bardzo daleko od płaszczyzny symetrii motocykla, gdzie ata­kują wszystkie siły, a więc ogólnie biorąc na dużym przełożeniu dźwigniowym. Elementy te pracują na ma­łych ruchach, za to na du­żych siłach. Te siły dodatko­wo obciążają wahacz i jego łożyskowanie. Znów: za­gadnienie sztywności i w związku z tym zwymiaro­wania wahacza. A także sztywności i trwałości jego ułożyskowania. 

Yamaha GTS 1000 ma rzeczywiście szeroko, a więc sztywno, zaprojektowane ułożyskowanie waha­cza dolnego i pod tym względem wszystko jest bardzo konsekwentne. Ten wahacz doskonale pasuje do potężnego silnika usta­wionego w poprzek, a więc usprawiedliwiającego sze­rokie łożyskowanie wahacza. Trudno sobie nato­miast wyobrazić ten system zawieszenia w jednocylin­drowym motocyklu o wą­skiej budowie. On po prostu nie jest pomyślany dla uni­wersalnych, szosowo-tere­nowych motocykli. 

Tak, ale w chwili pisania tych uwag dostałem numer czasopisma z wiadomością, że taką właściwie ścisłą ko­pię resorowania GTS 1000 zastosowano w skuterze 50 ccm. Tam przynajmniej nie będzie kwestii, czy jedno­tarczowy hamulec będzie wystarczający (bo na drugą tarczę nie ma miejsca w su­per-szybkiej GTS), ale przy­znam się, że pierwszym moim wrażeniem było, że to zastosowanie powstało na zasadzie: „…i ja też! i ja też!”.

A może nie? Może prze­ciwnie? Może właśnie małe kółka skutera pozwolą na mniejsze wygięcie waha­cza, a mały skręt będzie mniej przeszkadzał w ma­newrowaniu pojazdem wa­żącym bliżej 80 niż 280 kg? 

Oba wahacze ponad ob­rysem koła

Wydaje się logiczne, że następnym krokiem do roz­woju bezwidelcowego wa­haczowego zawieszenia przedniego koła było usu­nięcie obu wahaczy poza obrys koła. Norman Hossack, też z wyścigowych sfer, wypro­wadził oba wahacze poza obrys koła i otrzymał coś, co optycznie bardzo przypomi­na stary, ale dziś już niedobry widelec trapezowy (rys. 3).

Trapez tu jest, bo są dwa nad sobą ułożone wahacze, ale trapezowego widelca nie ma, bo wahacze nie bio­rą udziału w skręcie: ich łożyskowanie jest sztywno związane z bryłą motocy­kla. A „widelec” z prasowa­nej blachy, jak, nie przy­mierzając w przedwojen­nych „dekawkach”, nie jest widelcem, tylko zwrotnicą na kulowych sworzniach, ułożyskowaną w górnym i dolnym wahaczu. Owszem, ta zwrotnica jest rozdwojo­na i obejmuje koło z obu stron, co na pewno nie jest wadą. 

Koło teraz może być sy­metrycznie ukształtowane, jeżeli ktoś chce, to i szpry­chowane, hamulec może być dwutarczowy, a kie­rownica, która musi być ułożyskowana oddzielnie, w ramie motocykla, musi oddziaływać na zwrotnicę po­dobnie, jak to miało miejsce w systemie Difazio. W jed­nym z rozwiązań Hossack przenosił ruchy od kierow­nicy za pomocą cięgna wzdłużnego, działającego na jedną stronę rozdwojo­nej zwrotnicy. I znów: do­póki nie wyrobią się luzy w przegubowych połącze­niach, będzie to działało. 

Skręt koła na pewno nie będzie tak ograniczony jak przy wahaczu wnikającym w głąb koła, ale nie będzie tak swobodny jak w daw­nym trapezowym układzie lub jak w widelcu telesko­powym. U Hossacka w jego praktycznym wykonaniu podobno jest jednak też zbyt mały. Może zadecydowały o tym praktyczne względy wymiarowe, a mo­że po prostu wyścigowiec Hossack nie czuł potrzeby osiągania naprawdę dużego skrętu. 

W sprawach sterowno­ści sytuacja nie jest zła, bo konstruktor może długo­ściami i wstępnym usytuowaniem wahaczy w dość dużym zakresie wpływać na taki dobór geometrii zawie­szenia, żeby osiągnąć dobrą sterowność motocykla (rys.4). Perspektywy są lepsze niż w widelcu trapezowym, bo tu oś X-X może leżeć dowolnie blisko tych elementów, które składają się na omó­wiony poprzednio „ciężar układu sterowego”. Układ, jeżeli jest właściwie skon­struowany, nie musi cechować się skłonnością do „shimmy”. 

Po lewej stronie rysunku 4 pokazano zachowany stały rozstaw osi kół, po prawej stały kąt nachylenia osi skrętu i stałą wielkość wyprzedza­nia.

Dokończenie w kolejnej części cyklu.