Andrzej KwiatkowskiZ wypowiedzi prasowych można by sądzić, że dotąd były tylko błędy i wypaczenia minionego okresu, teraz natomiast świat ogarnie szczęśliwość absolutna, wynikająca z Nowych Rewelacyjnych Rozwiązań (N.R.R.). Czasem niepokoi pewna niekonsekwencja, bo np. dowiedziawszy się, jak złe było wszystko, co było dotąd, a jak N.R.R. radykalnie usuwają wszelkie bóle głowy, czytamy nagle, że ktoś nie mógł zdobyć mistrzostwa świata, no bo przecież startował na motocyklu zaopatrzonym właśnie w owo N.R.R.
Na skróty:
Coś mi tu nie gra, ale to jest boczny tor. Warto postarać się rozważyć sprawę w sposób bardziej spokojny i obiektywny. Dla lepszego zrozumienia motywów wprowadzania dziś nowych systemów, warto wspomnieć trochę o historycznym aspekcie podstawowego rozwoju zawieszenia przedniego koła w motocyklach.
Na początku był widelec
Na początku był czysty widelec. Z perspektywy 3/4 wieku zarzuca mu się, że był taki, w przybliżeniu, jak w bicyklu, welocypedzie, czyli po prostu w rowerze. Nic dziwnego, gdyż wczesny motocykl powstał przez wstawienie do roweru silnika spalinowego.
Rys. 1. To zdjęcie wyraźnie ilustruje, jak bardzo „rowerowe” było pochodzenie amerykańskich widelców. Gdyby ktoś chciał swój rower zaopatrzyć w swoje własne resorowanie przodu, to prawdopodobnie poszedłby po podobnej drodze
Dzięki bardzo podstawowo rozumianej geometrii tego „rowerowego” widelca, pojazd dwukołowy (później tak brzydko nazwany „jednośladem”) potrafił utrzymywać równowagę w czasie jazdy. Oczywiście wyłącznie w czasie jazdy. Może właśnie dzięki tej podstawowej własności widelec, rozbudowywany, ale ciągle zachowujący ten swój postrowerowy schemat, utrzymał się aż do dziś.
Bardzo szybko, jeszcze w tych prymitywnych motocyklach, zaczęto wprowadzać resorowanie przedniego widelca. Musiano wprowadzać, bo pojazdy te były cięższe i jednak szybsze od roweru.
Potem przyszły bardzo różne resorowania
Początki były czasem nieciekawe. Tak np. angielski Triumph kiwał całym widelcem w przód i w tył wokół poprzecznej osi, położonej w okolicy dolnego końca główki ramy, podczas gdy wyboje działają przede wszystkim w górę i w dół.
Amerykanie poszli po drodze najbardziej rowerowej. Na dole tego w zasadzie rowerowego widelca umieścili krótkie wahacze, działające poprzez pomocnicze widelczyki na takie lub inne sprężyny: u Harleya na cały system sprężyn śrubowych, w Indianie był to resor piórowy, a Henderson, przy indianowskiej kinematyce układu, sprężynę miał jedną, centralnie umieszczoną nad kołem.
I ciekawe, że właśnie jedno z tych najbliższych rowerowi rozwiązań, w harleyowskiej postaci, przetrwało dłużej niż europejskie systemy, które od roweru odeszły znacznie dalej. Dziś nawet obserwuje się nawrót do klasycznego harleyowskiego widelca, w formie „Springera”, wprowadzonego do niektórych modeli H-D, ze względów nostalgicznych, ale nostalgii towarzyszy także czysto techniczna argumentacja.
Rys. 2. Pomimo to, w harleyowskim wykonaniu to „postrowerowe” resorowanie było jednym z najlepszych w okresie międzywojennym i stosowane poza Harleyem także przez inne dystyngowane firmy. Sterowność była też bardzo dobra
W Europie w tym czasie sytuację opanował tzw. trapezowy system widelca. W lepszym lub gorszym wykonaniu, z mniejszymi lub większymi wadami. Ale zawsze z wadami. Podstawową było to, że ten, coś niecoś jednak ważący, widelec musiał być zbyt odsunięty w przód od osi główki ramy, co źle wpływało na sterowność motocykla. ,,Shimmy” było częstym zjawiskiem. Poza tym, wadą było stosowanie krótkich wahaczy w miejscu, gdzie wszelkie siły działające od koła, a więc zaczepiające na końcu widelca, działały na największym ramieniu. Luzy, jakie musiały wyrabiać się w łożyskowaniach wahaczy, silnie odbijały się na zmienności położenia osi koła.
Pomimo to, ten system, znany na całym świecie pod angielską nazwą „girder fork”, w międzywojennych latach nadał ton europejskim motocyklom i utrzymał się aż do powojennych czasów, zwłaszcza w jego najbardziej do perfekcji zbliżonej postaci: Vincent (dawniej nazywany także HRD).
Rys. 3. Trapezowy system widelca był powszechny w Europie w latach międzywojennych, ale stosował go w późniejszych latach takie Indian. Nie tylko w 500 Scout Junior, które można było kupić
w Warszawie na ul. Świętokrzyskiej, zanim trafiły do różnych armii, lecz także i w większych motocyklach. Widać tarcie między piórami resoru nie dawało spać konstruktorom tych konserwatywnych pojazdów
I przyszła era teleskopów
Kiedyś modne było powiedzenie „już wtedy”. Otóż Anglicy twierdzą, że „już wtedy”, to jest w roku 1919, brytyjski ABC stosował widelec, który był teleskopem. Tak, ale w rynkowym sensie to dopiero BMW wprowadziła teleskopy do motocykli. Nieważne, że R 12 w roku 1935, ważne, że R 5 w roku 1936. Był to chyba pierwszy motocykl tej firmy, który miał szanse podbić świat. Podobał się wszystkim, nawet przeciwnikom w poprzek kręcących się bokserów i sztywnego, kardanowego napędu, a jego teleskopowy widelec wyjątkowo ładnie „leżał” w całej linii zgrabnego motocykla. Ach tak, miał bezstopniową regulację hydraulicznegp tłumienia, którą po dwóch latach BMW wycofa, a pół wieku później wprowadzą Japończycy.
Rys. 4. Pierwszym, w rynkowym sensie, udanym teleskopem był widelec BMW R 5 z roku 1936. W dwa lata później motocykl ten otrzymał także resorowanie tylnego kola i nazwę R 51. Te wyjątkowo zgrabne modele stanowiły niewątpliwie przełom w produkcji bawarskiej firmy
Od czasu, kiedy Anglicy przyjęli powszechnie teleskop, tj. zaraz po II wojnie światowej, stał się on najpowszechniejszym systemem przedniego widelca, zwłaszcza gdy w 1949 nawet Harley-Davidson porzucił dla niego swój klasyczny układ w największych modelach, a następnie oparł na nim wszystkie swoje nowe modele.
Teleskopowe resorowanie miało jednak wady. Były one bardzo dokładnie omówione w „Świecie Motocykli”, toteż nie warto ich teraz wszystkich wyliczać, wystarczy wspomnieć o najważniejszej z nich: nieuchronnym wewnętrznym tarciu w teleskopie. Pracując całe życie na zginanie, teleskop musi przenosić wewnętrzne siły poprzeczne. Dawniej przenosiły je tuleje ślizgowe, dziś na ogół rozkładają się na całą, w danej chwili zaangażowaną powierzchnię wewnętrzną dolnego kielicha, ale zawsze powodują one tarcie między dolnym kielichem a rurą nośną teleskopu. To tarcie powoduje, że teleskop cechuje się tym gorszym resorowaniem, im lepsza nawierzchnia i im mniejsza szybkość. Brutalny, np. motocrossowy użytek pozwala zapomnieć o tej wadzie teleskopu.
Nieudana próba z wahaczem
W połowie lat 50. zarówno na kontynencie europejskim, jak i w Anglii pojawił się wahaczowy przedni widelec. I to właśnie pionier teleskopu – BMW – znalazła się wśród wiodących prym w tym ruchu. Potentaci niemieccy i czołowy angielski, wahaczowy system Earls stosowali pełne wahacze, łożyskowane za obrysem przedniego koła. Anglicy bardziej skupiali masy wokół główki ramy i wiedzieli dlaczego. Nie od rzeczy będzie wspomnieć, że moje zainteresowanie tematem sterowności motocykla i w związku z tym cykl artykułów w czasopiśmie „Auto Moto Sport” na przełomie lat 1957/1958 były zainicjowane właśnie przez artykuł konstruktora firmy Royal Enfield R.A., Wilson-Jonesa, w angielskiej prasie motocyklowej pod tytułem „Steering and Stability”. Rozwinąłem jego twierdzenia o podbudowę teoretyczną, o własne obserwacje z praktyki i opinie o aktualnych wówczas tendencjach w konstrukcji przedniego zawieszenia. W każdym razie, przekonany jestem, że Anglicy znacznie wcześniej i znacznie więcej wiedzieli o tych sprawach niż ich kontynentalni konkurenci. Dziś mam wrażenie, że sytuacja się znakomicie wyrównała.
Dla skupienia mas bliżej osi główki ramy próbowano stosować także krótkie wahacze, kinematycznym schematem przypominające klasyczne amerykańskie systemy, choć wykonanie było inne, a także pełne wahacze, ale krótko łożyskowane. Wśród pierwszych, choćby znany u nas K-750 lub NSU Max, wsród drugich czołowym przedstawicielem był angielski Greeves.
Rys. 5 Widelec wahaczowy Earls, choć miał masy ładnie skupione wokół osi skrętu koła, przyczynił się do ostatecznego upadku tego systemu
Ze względów omówionych w artykule „Skąd bierze się stabilność motocykla?” (ŚM 3/ 95), tzn. wadliwego rozłożenia mas w stosunku do osi głowki ramy, konieczności stosowania zwiększonego wyprzedzenia, a w sumie niemożności osiągnięcia dobrej sterowności, wahacz w przednim widelcu zniknął około połowy lat 60. Świat wrócił do teleskopowego widelca.
Bezpośrednim sygnałem do odwrotu był wypadek, jakiemu uległ Les Graham na motocyklu MV Agusta 500 z widelcem Earlsa, na słynnym zjeździe z Bray Hill w początku okrążenia Tourist Trophy na wyspie Man, długim, prostym, pofalowanym zjeździe, na którym tylko najlepsi odważali się na „full bore” na najwyższym biegu. Les Graham należał do najlepszych, ale na końcu zjazdu pojawiło się tragiczne „shimmy”, zakończone upadkiem, pożarem motocykla i śmiercią zawodnika w płomieniach. Od tego momentu wahacz w przednim zawieszeniu nie miał już czego szukać na angielskim rynku. Tym samym na żadnym rynku, bo wtedy anglosaskie rynki decydowały.
Połączyć przyjemne z pożytecznym
To, co się dzieje teraz w dziedzinie „N.R.R.” w przednich zawieszeniach motocyklowych, można zrozumieć jako chęć połączenia obu czołowych obowiązków, spoczywających na tym zawieszeniu: doskonałego resorowania (osiąganego dotąd w wahaczowych systemach) z dobrą sterownością, osiąganą w teleskopowych widelcach, ale kolidującą z ideą widelca wahaczowego. Nic dziwnego, że rozwiązania zaczęto szukać w wykorzystaniu układu wahaczowego, ale oderwanego od osi główki ramy. Skasowano główkę ramy.
Oś, wokół której skręca się przednie koło w lewo lub w prawo, oczywiście musiała pozostać, ale wahacz przestał skręcać się wokół niej wraz ze skrętem koła. Jest to zasadnicza sprawa, ponieważ właśnie to, że wahacz resorowania przedniego koła musiał być związany z widelcem i wraz z nim obracał się wokół osi „X-X” przy skręcaniu przedniego koła, stanowiło o jego dyskwalifikacji.
Rys. 6 Pierwszy chyba bezwidelcowy system zawieszenia przedniego koła: OEC. Zauważmy, jak niewidzialna oś skrętu przedniego koła wędruje w przestrzeni w miarę powiększania skrętu: X0 – X1 (proporcje na rysunku zupełnie fałszywe!)