Cum funcționează o furcă cu suspensie

Oricine a văzut o bicicletă de teren sau o motocicletă știe ce este o furcă cu suspensie. Spus pe șleau, este furca aia care are un arc înăuntru și care se mișcă în sus și în jos peste bolovani și gropi… Bineînțeles, treaba nu este atât de simplă pe cât pare la prima vedere.

Puțină istorie

Încă de la începuturile ciclismului, când străzile pavate erau o raritate, și chiar și atunci când erau pavate erau execrabile, a fost evidenta nevoia unei metode de a micșora efectele terenului denivelat asupra ciclistului.

Prima metodă de a reduce aceste șocuri a fost folosirea prin roților de diametru foarte mare. Apoi a urmat folosirea anvelopelor. Următorul pas a fost folosirea furcilor „rigide” cu curbură. Rigiditatea acestor furci este numai relativă, deoarece oțelul din furcă este suficient de elastic ca să preia multe din denivelările mărunte. Au apărut în continuare o pleiadă de pipe amortizate cu arcuri și cu elastomeri. În final, la începutul anilor ´90 au fost introduse primele furci cu suspensie telescopice.

Principiul de funcționare

Principiul de funcționare al unei furci telescopice este simplu: fiecare braț al furcii este compus din două tuburi concentrice care culisează unul pe lângă altul printr-un sistem de bucșe. În tubul interior se găsește sistemul de absorbție a șocurilor (arcul) și sistemul de amortizare al oscilațiilor (amortizorul). De obicei arcul este poziționat în brațul stâng, iar sistemul de amortizare în brațul drept al furcii.

Când treci peste o denivelare, aceasta acționează asupra roții și a furcii cu o forță care comprimă arcul, scurtând astfel lungimea ei. Imediat ce această forță dispare, furca revine la lungimea inițială, și exact aici intervine sistemul de amortizare. Acesta nu permite furcii să revină cu viteză mare la poziția destinsă, atenuând astfel oscilațiile de revenire.

Cu cât arcul este mai puternic cu atât mai mari pot fi șocurile care pot fi preluate și cu atât mai greu poate fi încărcată furca; cu cât sistemul de amortizare este mai bun cu atât mai eficient pot fi prevenite oscilațiile furcii sau fenomenul de scufundare la aplicarea frânelor. De asemenea, acesta poate fi blocat complet transformând furca efectiv intr-o furcă rigidă.

În cazul furcilor ieftine, atât compresia cât și revenirea depind de arc, în cazul celor o idee mai scumpe, compresia este pe arc iar revenirea pe ulei. Cele mai scumpe furci utilizează un cartuș de aer.

Sistemul de absorbție

Sistemul de absorbție al șocurilor este confecționat sub forma unui „cartuș” care este introdus în brațul stâng al furcii. Există mai multe tipuri de astfel de cartușe:

–          Cu elastomeri: cartușul este un simplu bloc din elastomer sau cauciuc introdus în brațul furcii. În funcție de elasticitatea acestui cartuș, furca poate fi configurată pentru diferite greutăți. Este folosit numai la furci cu cursă foarte mică.

–          Cu arc spiralat din oțel sau titan: aceste arcuri pot fi simple (o simplă spirală) sau cu densități diferite ale spiralei. Acestea din urmă sunt concepute astfel încât să reacționeze diferit în funcție de terenul pe care te deplasezi. Partea moale a arcului reacționează la denivelările mici iar partea tare la denivelările mari.

Furcă RockShox, compresie pe arc și revenire pe ulei.

Diverși producători încorporează și alte tehnologii sub forma unui cartuș suplimentar care poate pre-comprima arcul, scurtând astfel lungimea furcii (de exemplu faimosul U-Turn de la RockShox).

Pentru aplicații speciale unde greutatea și durabilitatea sunt foarte importante, arcurile din oțel se pot înlocui cu arcuri din titan, care sunt cu 50% mai ușoare și extrem de rezistente la uzură.

–          Cu aer: cartușul este un tub presurizat cu aer care se comportă ca un arc. Pe măsura ce brațul furcii culisează, aerul se comprimă sau se destinde; cu cât forța este mai mare cu atât se comprima mai mult, dar în comparație cu arcurile spiralate, nu are o rată de compresie liniară. Asta înseamnă că arcul devine din ce în ce mai dur pe măsură ce furca se comprimă.

Furcă Fox cu cartuș de aer.

De obicei cartușul cu aer este mult mai complicat, conținând un cilindru cu un piston presurizat din ambele părți: într-o parte  este presiunea mai mare, și se comportă ca un arc care susține greutatea bicicletei; în partea cealaltă a pistonului presiunea este mult mai mică și poate deveni chiar negativă, făcând astfel furca mai rigidă la compresii mai mari. De asemenea, aceste cartușe mai complexe oferă și posibilitatea de a regla cursa maximă a furcii la niște valori predefinite.

Sistemul de amortizare

Sistemul de amortizare este de obicei amplasat în brațul drept al furcii și  este construit tot sub forma unui „cartuș”. Conține o baie de ulei și un piston care se mișcă prin această baie de ulei. Pe tija pistonului mai este amplasat și un sistem de șaibe care produc turbulențe în ulei astfel încât mișcarea pistonului este încetinită, bineînțeles și în funcție de vâscozitatea uleiului.

Pistonul și sistemul de șaibe sunt concepute de așa natură încât pot controla viteza de mișcare a pistonului în ambele sensuri de deplasare, deci și la comprimarea dar și la decomprimarea furcii, iar valorile acestor viteze pot fi stabilite chiar independent una de alta. Depinzând de modelul furcii, gradul de amortizare poate varia chiar și în funcție de poziția furcii. De exemplu, poate începe cu o amortizare mare la începutul cursei, apoi o regiune în care amortizează mai puțin, pentru ca spre sfârșitul cursei amortizarea să fie din nou mai mare. Există un întreg jargon care caracterizează sistemul de amortizare, poți citi mai multe aici.