Przednie zawieszenia. Alternatywa dla widelca (cz. 1)

Widelec teleskopowy znany z większości motocykli musi pełnić kilka funkcji jednocześnie. Po pierwsze prowadzi przednie koło tak, by uzyskać zadowalającą nas geometrię podwozia. Drugą funkcją jest skręcanie, a trzecią amortyzacja nierówności. Oczywiście jest to duże uproszczenie, a na pracę zawieszenia wpływa jeszcze wiele czynników (między innymi hamowanie).

O ile w motocyklach lekkich i sportowych widelec teleskopowy radzi sobie wyśmienicie, to w cięższych maszynach ujawniają się jego wady. Taka konstrukcja może okazać się zbyt wiotka, by pewnie prowadzić przednie koło. Doskonale było to widać w starszych motocyklach, w których silniki zdecydowanie wyprzedziły postęp w dziedzinie zawieszeń.

Zdając sobie sprawę z ograniczeń widelca teleskopowego, konstruktorzy zaczęli tworzyć rozwiązania alternatywne. Celem ich starań było zawieszenie gwarantujące jak największy komfort jazdy, pewne prowadzenie przedniego koła, rozdzielenie funkcji amortyzacji od kierowania oraz ograniczenie nurkowania przodu w czasie hamowania. W dużej mierze sztuka ta się udała. Poznajmy konstrukcje, które na dobre zagościły w produkcyjnych motocyklach.

Yamaha GTS 1000 z 1993 roku była motocyklem rewolucyjnym nie tylko pod względem zawieszenia. Niestety konstrukcja ta ze względu na koszty i skomplikowaną budowę nie przyjęła się na długo.

Telelever BMW

Zawieszenie tego typu powstało jeszcze w latach osiemdziesiątych w brytyjskiej firmie Saxon-Motodd. Nieco później rozwiązanie to zastosowało BMW – od 1994 roku konstrukcja tego typu sprawdza się w dużym BMW GS (od 1100 do 1250 będącym obecnie w sprzedaży). Jak działa zawieszenie Telelever? Układ ten jest naprawdę nieskomplikowany. Za prowadzenie koła nadal odpowiadają rury nośne, na których poruszają się aluminiowe golenie. Nie mają one jednak funkcji amortyzacji, brakuje też klasycznej główki ramy ze sztycą prowadzoną na podwójnych łożyskach. Owszem, mamy obrotową górną półkę i zamocowaną do niej kierownicę, ale w dolnej części układu znajdziemy sworzeń kulowy zamontowany na zakończeniu pokaźnego trójkątnego wahacza osadzonego w korpusie silnika.

Za funkcję amortyzacji odpowiada pojedynczy element resorująco-tłumiący oparty na wspomnianym dolnym wahaczu. Golenie poruszające się po rurach zawierają olej tylko po to, by zmniejszyć opory ruchu współpracujących elementów.

W praktyce układ Telelever, pomimo nieskomplikowanej budowy, sprawuje się doskonale. Po pierwsze, w czasie hamowania przód nie nurkuje (a właściwie nurkuje minimalnie, bo tego życzyli sobie klienci późniejszych modeli). Stabilne prowadzenie przedniego kola wpływa też na wydajność pracy układu ABS. Pulsacyjne hamowanie nie wpływa tak na pracę zawieszenia, jak ma to miejsce w przypadku klasycznego widelca. Kolejna korzyść to fakt, że geometria motocykla w czasie hamowania zmienia się minimalnie, przy czym wyprzedzenie rośnie, co poprawia stabilność prowadzenia w czasie jazdy na wprost. W klasycznym widelcu nurkujący przód sprawia, że wyprzedzenie zmniejsza się, a motocykl jest bardziej narażony na utratę stabilności.

BMW doprowadziło ten system do perfekcji, z czasem uzupełniając go o elektryczne sterowanie (ESA) czy półaktywną pracę (Dynamic ESA). Czy rozwiązane to ma wady? Dla typowego Kowalskiego są one nieistotne, ale zawodnik jadący na torze zwróciłby uwagę na gorszą „komunikację” pomiędzy jeźdźcem a przednią oponą.

Zawieszenie Bimoty 3D Tesi ewoluuje od czasu swojego powstania. Na zdjęciu wariacja na ten temat z 2015 roku.

Duolever BMW

BMW poszło o krok dalej przy konstrukcji drugiego zawieszenia będącego alternatywą dla widelca. Mowa o Duolever stosowanym od 2003 roku w BMW serii K 1200, a później K 1300 i K 1600 będącym w sprzedaży do dzisiaj. Koncepcja ta, podobnie jak Telelever, nie jest autorskim pomysłem BMW. Mechanizm jeszcze w latach osiemdziesiątych stworzył brytyjski inżynier Norman Hossack, który od połowy lat siedemdziesiątych projektował i budował przednie zawieszenia wielowahaczowe.

Duolever to rozwinięcie koncepcji Hossacka zbudowane z wykorzystaniem lekkich profili aluminiowych i kutych wahaczy stalowych. Bazą konstrukcji jest tak zwany czworobok przegubowy. Pod tą nieco skomplikowaną nazwą kryje się monolityczny odlew aluminiowy zawieszony na dwóch wahaczach za pomocą przegubów kulowych. Na dolnym opiera się centralny element resorująco-tłumiący. Ciekawie rozwiązano sprawę skręcania – kierownica nie jest bezpośrednio umieszczona na sztycy widelca, lecz połączona z nią za pośrednictwem układu dźwigni.

Duolever jeszcze lepiej izoluje amortyzację od skręcania niż sprawdzony Paralever. Zawieszenie jest przy tym lekkie, konstrukcyjnie bardzo sztywne, ma małe opory pracy i brak elementów wymagających systematycznej obsługi. W chwili, w której rozwiązanie BMW wchodziło do sprzedaży, miałem poważne obiekcje odnośnie do trwałości zastosowanych w jego budowie łożysk i przegubów. Teraz, okrągłe 20 lat później, mogę z całą pewnością stwierdzić, że obawy te nie potwierdziły się. Uszkodzenia mechanizmu są sporadyczne, a serwis nie jest skomplikowany. W połączeniu z elektronicznym sterowaniem ESA/Dynamic ESA Duolever jest jednym z najlepszych rozwiązań w swojej klasie.

Telelever BMW jest najpopularniejszą alternatywą dla widelca. W swoich założeniach konstrukcja pozostaje niezmieniona od prawie 30 lat.

Duolever BMW. W tym rozwiązaniu amortyzacja jest wyraźnie oddzielona od funkcji skręcania. Całość sprawuje się bardzo dobrze, także pod względem trwałości konstrukcji.

Zawieszenie Hondy Gold Wing

Śladem BMW poszła Honda, która od 2018 roku stosuje wielowahaczowe przednie zawieszenie w swoim flagowym turystyku – Gold Wingu. Doskonale pamiętam jazdy pierwszą GL 1800, która pomimo aluminiowej ramy przy szybkiej jeździe była dość niestabilna. Winę za to oczywiście ponosił klasyczny widelec teleskopowy. Inżynierowie Hondy sami przyznali, że przy masie oscylującej wokół 400 kg ciężko z klasycznego rozwiązania wykrzesać pożądaną w nowoczesnych motocyklach sztywność. Oznaczałoby to dalszy wzrost masy, także tej nieresorowanej, a to jak wiadomo nie jest korzystne.

Japońscy specjaliści zdecydowali się więc na układ wielowahaczowy. Podobnie jak w BMW, mamy dwa wahacze, ale nie są one połączone z widelcem za pośrednictwem przegubów kulowych. Tym, co spina wszystko w całość, jest aluminiowy element przypominający główkę ramy. W niej oprawione są łożyska oraz widelec prowadzący koło i umożliwiający skręcanie. By rozwiązanie stało się kompletne, trzeba jeszcze połączyć kierownicę z widelcem. Odpowiada za to system drążków. Centralny element resorująco-tłumiący opiera się na dolnym wahaczu.

Taka, a nie inna forma przedniego zawieszenia Gold Winga nie tylko wpłynęła na sztywność całej konstrukcji, ale zapewniła też jeszcze jedną bardzo istotną korzyść – oszczędność miejsca. Klasyczne zawieszenie teleskopowe z szerokimi półkami musi mieć dość przestrzeni na skręcanie. Tutaj zasięg części ruchomych jest dużo mniejszy. Pozwoliło to przesunąć jeźdźca bliżej przodu, a także ograniczyć długość owiewki. Motocykl jest przez to lepiej wyważony, co ma niebagatelne znaczenie w czasie pokonywania zakrętów. To tyle, jeśli chodzi o teorię, a jak rozwiązanie Hondy sprawdza się w praktyce? Bardzo dobrze, motocykl jest stabilny, ani razu nie miałem wrażenia kiepskiego czucia tego, co się dzieje z przednią oponą. Przez odpowiedni dobór punktów mocowania wahaczy przednie koło nie porusza się wzdłuż osi widelca (czyli pod pewnym kątem do przeszkody), tylko w większości zakresu pracy jest to kierunek góra-dół. 

Honda Gold Wing korzysta z dobrodziejstw aluminiowej ramy i wielowahaczowego zawieszenia. Efektem jest oszczędność miejsca i świetne prowadzenie.

Egzotyczne eksperymenty

Pisząc o rozwiązaniach innych niż klasyczny widelec teleskopowy, muszę wspomnieć o dwóch konstrukcjach, które stały się symbolem puszczenia wodzy fantazji w tym zakresie. Pierwszą maszyną, którą mam na myśli, jest Yamaha GTS 1000. Motocykl zaprezentowany w 1993 roku ma zawieszenie z pchanym wahaczem stworzone przez Jamesa Parkera z firmy RADD. Nie było w nim ani jednego elementu mogącego przypominać widelec. System aluminiowych wahaczy i przegubów pozwalał na całkowite oddzielenie skręcania od amortyzacji. Niestety Yamaha GTS 1000 szybko zniknęła z salonów sprzedaży, a nowatorskie zawieszenie okazało się zbyt skomplikowane i drogie w produkcji. Dzisiaj model ten zaczyna być łakomym kąskiem dla kolekcjonerów. Jest dowodem na to, że już na początku lat dziewięćdziesiątych byliśmy w stanie budować tak ciekawe konstrukcje.

Podobny los spotkał Bimotę Tesi 3D. Motocykl zaprezentowany w trakcie wystawy EICMA w 2006 roku miał zawieszenie z pchanym wahaczem, którego element resorująco-tłumiący znajdował się pod silnikiem. Za skręcanie odpowiadał system drążków i przegubów. Rozwiązanie Bimoty okazało się świetne nie tylko na ulicy, ale też na torze. Niestety nie wyszło ono poza fazę małoseryjnej produkcji.

Dzisiaj, po przejęciu Bimoty przez Kawasaki, koncepcja ta wraca do łask, oczywiście w nieco zmienionej formie. Elementy stalowe zostały zastąpione stopami aluminium i włóknem węglowym, ale sama koncepcja pchanego wahacza pozostała bez zmian. Dwustronny wahacz trzyma przednie koło za pomocą specjalnej, sterowanej popychaczami zwrotnicy. Dziś nadal jest to rozwiązanie unikatowe i raczej konstrukcje tego typu nie będą produkowane masowo. Za to układy opisane wcześniej sprawdziły się w wielu modelach na przestrzeni ostatnich kilku czy nawet kilkudziesięciu lat.