Ewolucja przedniego widelca. Motocykl na haku

Przeczytaj też pierwszą część artykułu „Ewolucja przedniego widelca. Od śrubek do elektroniki„!

Nawet najbardziej zaawansowane klasyczne widelce teleskopowe z wszechstronną regulacją mają ograniczenia wynikające głównie z obecności czynnika ludzkiego. Powiedzmy sobie szczerze – nie każdy ma pełną świadomość, jak to ustrojstwo ustawić pod swoje potrzeby. W wielu przypadkach najlepszym rozwiązaniem jest stosowanie się do zaleceń producenta. Część motocyklistów w ogóle nie dotyka zawieszenia, bojąc się, że właściwości jezdne maszyny zrobią się gorsze niż w konfiguracji podstawowej.

Po drugiej stronie mamy wyczynowy sport, w którym praca nad parametrami przedniego widelca doszła do perfekcji. Zajmują się tym prawdziwi cudotwórcy, którzy z uwzględnieniem uwag przekazywanych przez zawodników i danych z telemetrii są w stanie dobrać nastawy optymalne do maszyny i toru.

Nieco ponad dekadę temu na dobre zaczęły pojawiać się zaawansowane zawieszenia z regulacją elektroniczną. Dzisiaj coraz częściej są to układy zintegrowane z „centrum dowodzenia” motocykla, które w przeciągu milisekund zmieniają parametry pracy nie tylko przedniego widelca, ale też tylnego amortyzatora. Do wyboru mamy kilka konstrukcji, które różnią się nie tylko szczegółami.

DDC w BMW opiera się na sterowanym elektronicznie tylnym amortyzatorze i superszybkich siłownikach zmieniających wartości tłumienia w przednim widelcu. Jeden odpowiada za dobicie, drugi za odbicie

Elektroniczny “pre-set”

Najprostszym rozwiązaniem jest zawieszenie sterowane elektronicznie. Brzmi to bardzo „zaawansowanie”, a w praktyce jest to nieskomplikowana konstrukcja. Po prostu śrubki do samodzielnego kręcenia zostały zastąpione silnikami krokowymi, które zmieniają nastawy zawieszenia. Najlepszym przykładem takiej konstrukcji jest widelec Öhlinsa stosowany w Ducati Multistrada 1200 S pierwszej generacji. Układ zwany Ducati Electronic Suspension (DES) pozwala na bardzo precyzyjne ustawienie widelca w menu motocykla.

Mowa oczywiście o tłumieniu, gdyż zmiana napięcia wstępnego dokonywana jest w klasyczny sposób (tylny amortyzator ma regulację elektryczną). Jak to działa? W każdej z goleni znajduje się serwomotor, który zmienia położenie iglicy ograniczającej przepływ oleju. W lewej ladze mamy 31-stopniową regulację dobicia, z prawej z kolei możemy wybrać odpowiednią wartość odbicia (również 31 stopni).

Jak widać, Ducati Electronic Suspension ma bardzo szerokie możliwości regulacji, chociaż tutaj stajemy przed tym samym dylematem co w przypadku klasycznej metody ze śrubokrętem. Który stopień wybrać, skoro jest ich aż 31? Z pomocą przychodzą cztery tryby jazdy motocykla. Do każdego z nich przygotowany jest zaproponowany przez fabrykę „pre-set” mający najlepiej odpowiadać założeniom jazdy sportowej, miejskiej, turystycznej czy w deszczu. Oczywiście podczas postoju użytkownik może dokonać dowolnych zmian w ustawieniach każdego trybu. Nadal jest to jednak zawieszenie w pełni pasywne, którego innowacyjnością jest po prostu łatwy sposób regulacji.

Półaktywny widelec w motocyklu pełni swoją funkcję na tych samych zasadach, jak robi to klasyczne zawieszenie

Aktywne czy półaktywne?

Zanim przejdziemy do omawiania pozostałych konstrukcji, warto zadać sobie pytanie, czym się różni zawieszenie aktywne od półaktywnego (zwanego także Semi-Active). Tego pierwszego nie spotkamy w żadnym z motocykli. Prawdziwie aktywne zawieszenie to takie, w którym nie uświadczymy klasycznego amortyzatora ani sprężyny. W miejsce tych elementów stosuje się specjalny siłownik, który jest w stanie poruszać kołem zarówno w górę, jak i w dół. Jeśli pojazd trafia na nierówność, koło podąża za nią w taki sposób, by karoseria pozostała na niezmienionym poziomie. Układy tego typu zadebiutowały w Formule 1 jeszcze w latach dziewięćdziesiątych, ale szybko zostały zabronione zapisami regulaminu.

Jednym z pionierów w tej dziedzinie w cywilnych samochodach była firma Bose. Tak, ta od systemów nagłośnienia samochodów, co nie jest przypadkowe. W prototypowym rozwiązaniu wykorzystano elektromagnetyczne siłowniki liniowe działające na podobnej zasadzie co mechanizm poruszający membraną głośnika. Wystarczyło zbudować coś odpowiednio większego przy każdym kole i połączyć z systemem analizowania powierzchni przed autem. Rozwiązanie to nie weszło w takiej formie do produkcji, ale dzisiaj znajdziemy luksusowe samochody z aktywnym zawieszeniem. Dlaczego jednak piszę o tym w piśmie motocyklowym? By wszyscy raz na zawsze odróżniali to rozwiązanie od konstrukcji adaptacyjnych czy półaktywnych stosowanych w jednośladach.

Skyhook pierwszej generacji z pomocą elektroniki reguluje tylko tłumienie. Napięcie wstępne regulowane jest klasycznie na drugiej goleni widelca

Öhlins w motocyklu Yamaha R1M także ma tradycyjną regulację napięcia wstępnego. Kompresja i odbicie są za to zmieniane „w locie”, w zależności od warunków jazdy

Półaktywne – nie tylko na tor

Półaktywny widelec w motocyklu pełni swoją funkcję na tych samych zasadach, jak robi to klasyczne zawieszenie. Jego funkcje oparte są na działaniu sprężyny i tłumienia działającego z pomocą przepływu oleju przez system zaworów. Tu nie dokonała się rewolucja i raczej nic nie wskazuje na to, by miało się tak stać.         

Prawdziwą innowacją jest jednak sposób sterowania tłumieniem. Nie odbywa się to na zasadzie „pre-setu”, tylko „w biegu” w oparciu o wiele informacji. System zbiera dane z jednostki inercyjnej (tak zwanego IMU, które z pomocą żyroskopu ustala położenie motocykla w trzech osiach), czujników ABS, położenia zawieszenia czy stopnia otwarcia manetki gazu. Komputer jest w stanie w czasie 1/10 sekundy zmienić nastawy tłumienia zarówno dobicia, jak i odbicia w zależności od tego, w jakim położeniu znajduje się motocykl. Przykładem takiego rozwiązania jest układ Smart EC stosowany w Panigale 1299S.

W praktyce zawieszenie tego typu doskonale sprawuje się zarówno na ulicy, jak i na torze. W obu przypadkach komputer jest w stanie dużo lepiej wybrać ustawienia, niż zrobiłby to użytkownik we własnym zakresie. Do tego istnieje wspomniana możliwość dostosowania parametrów pracy do szybko zmieniających się okoliczności. System różnicuje takie momenty jak hamowanie, jazdę w pełnym złożeniu czy wyjście na prostą. Oczywiście zawieszenie tego typu można ustawić jak rozwiązanie klasyczne (wówczas nie będzie opcji zmiany parametrów w locie). Podobnie jak w przypadku starszego rozwiązania Ducati Electronic Suspension (DES), funkcje dobicia i odbicia są rozdzielone.

Wszystko na ekranie. Kiedyś do regulacji zawieszenia potrzebny był śrubokręt. Dzisiaj w wielu motocyklach zrobimy to klikając w kilka guzików, a każdy tryb jazdy ma swój „pre-set”, który można zmodyfikować pod swoje potrzeby

Zawieszony na haku

Niejako najwyższą formą zawieszenia półaktywnego jest system Skyhook, zaprezentowany po raz pierwszy w Ducati Multistrada 1200 S drugiej generacji. To rewolucyjne zawieszenie firmy Sachs wykorzystuje ciekawy algorytm. Nadwozie motocykla (czyli część resorowana) ma sprawiać wrażenie zawieszonego na niewidzialnym haku. Z kolei elementy nieresorowane, czyli koła, tarcze hamulcowe z zaciskami i ruchome podzespoły zawieszenia, mają pracować tak, by owe zawieszone na haku nadwozie jak najmniej się poruszało. Podobnie jak w innych konstrukcjach tego typu, główną rolę gra sterownik zawieszenia bazujący na danych z wielu czujników – bezwładnościowych, ABS, położenia przepustnicy, dźwigni hamulca czy ugięcia przedniego widelca oraz tylnego amortyzatora.

W przeciwieństwie do pierwszych półaktywnych rozwiązań Öhlinsa, system ten ma nie tylko analizować zachowanie motocykla, ale również dostosowywać nastawy do konkretnego ruchu widelca. Jest to możliwe dzięki specjalnym zaworom elektromagnetycznym, które są w stanie zmienić nastawy tłumienia od minimum do maksimum w ciągu zaledwie 10 milisekund (czyli 1:100 sekundy).

Jak to działa w praktyce? System jest w stanie odróżnić mocne hamowanie od najazdu na „śpiącego policjanta” czy inną krotką nierówność. W pierwszym przypadku przepływ oleju na dobiciu zostanie przymknięty, tak by motocykl nie nurkował. W drugiej z opisywanych sytuacji dobicie w widelcu zostanie znacznie zmniejszone, by zawieszenie mogło wydajnie zapracować, a nadwozie motocykla „zawieszone na haku” komfortowo pokonało nierówność.

Podobnie jak w przypadku innych systemów elektronicznych, można wybrać sobie ustawienie, z którego system będzie rozpoczynał korekty pracy. Zawiedzeni nie będą też zwolennicy tradycji – zawsze można widelec ustawić wedle własnych preferencji, a funkcję pracy półaktywnej wyłączyć. Jak to się sprawuje w praktyce? Na początku nie ufałem tego typu konstrukcjom, ale system ten cały czas jest udoskonalany. W najnowszej Multistradzie V4S mamy dodatkowo system samopoziomowania oraz obniżania motocykla na postoju.

To samo udogodnienie oferuje także Harley-Davidson w swoim modelu Pan-America, gdzie z przodu zastosowano widelec Showa BFF (Balance Free Forks). W tym motocyklu również nie ma potrzeby oddzielnej regulacji napięcia wstępnego sprężyn, gdyż wszystko dzieje się automatycznie.

Pełna integracja. Widelec sterowany elektronicznie ma parametry dobrane po analizie informacji z wielu czujników, stając się tylko elementem wykonawczym

Elektroniczna przyszłość

Producenci non-stop pracują nad kolejnymi generacjami zawieszeń półaktywnych czy sterowanych elektronicznie. Öhlins oferuje już drugą generację tej konstrukcji – system Smart EC 2.0, który znajdziemy w najnowszym Ducati Panigale V4S czy R1M Yamahy. Swoje równie zaawansowane rozwiązania ma także BMW z rewelacyjnym, działającym w przeciągu milisekund zawieszeniem DDC.  

Zawieszenia półaktywne o różnym zakresie działania produkują także Marzocchi, Kayaba, Showa czy WP wyposażające motocykle KTM. Można się spodziewać, że już niedługo będzie to standardem w każdym motocyklu klasy wyższej lub premium.