Furcă/amortizor pe arc sau pe aer: care sunt diferențele?

Cu totii ne-am intrebat la un moment dat daca ne ajuta mai mult o furca cu aer mai mult decat una cu arc sau invers si care sunt mai precis diferentele dintre acestea. Datile trecute am discutat despre reglaje si mici detalii despre camerele de aer si cum functioneaza acestea insa nu am atins in totalitate ce este arcul unui amortizor si cum se comporta acesta.

Arcurile elicoidale cilindrice

Arcul elicoidal exista din secolul 15 (arcul de otel din 1857) si este utilizat pana in ziua de astazi intr-o multime de aplicatii. Industria auto si moto au ca element principal al suspensiilor arcul elicoidal. Acestea sunt fabricate dintr-o varietate de materiale elastice, cele mai comune fiind din otel insa exista si o alta multitudine de materiale.

Modul de functionare al arcului

Atunci când asupra unui arc actionam cu o forta care produce comprimarea sau intinderea sa (pull-shock – Fox DYAD), acesta din poziția de repaus, exercită o forță de reactiune opusa fortei de actionare, proporțională cu distanta pe care acesta este deformat. Constanta arcului este data de raportul dintre forta care actioneaza asupra lui si deformatia elastica a acestuia. Practic noi putem cunoaste forta cu care actionam asupra arcului si deformatia pe care aceasta o produce asupra lui. In cadrul mecanismului de suspensie al bicicletelor forta aplicata asupra arcului este “filtrata” prin mecanismul basculei cadrului (la furca este directa). Indicele de elasticitate al arcului este dat de valoarea exprimata prin lbs/in sau N/mm.

Atunci cand o forta actioneaza pe directia de functionare, fie ca acesta este un arc elicoidal sau o camera presurizata, arcul inmagazineaza energie.

Inscriptionarile de pe arc

225  x 3.5 inseamna: prima cifra 225 indica forta expriimata in uncii pe care o acomodeaza arcul pentru a suferi o comprimare de 1 inch (1 inch = 25.4 milimetri, 225 uncii (lbs) = 102 kg).

A doua cifra este tot in inch exprimata si este cursa totala a tijei amortizorului (stroke), adica 3.5 inch (88.9 milimetri). Practic ca sa comprimam arcul 3.5 inch (88.9mm), exact cat ne permite tija amortizorului pana cand ajungem in capat, arcul trebuie actionat cu o forta totala de 787.5 uncii (356.2 kg).

Pentru fiecare inch comprimat adaugam 225 uncii care se materializeaza in energie inmagazinata.

Desi pe finalul cursei tamponul de “bottom-out” (burete sau cauciuc) modifica manifestarea  caracteristicii arcului, noi vom ignora aspectul pentru a simplifica modelarea.

In cazul discutat nu ne referim la cursa axului rotii, ci la cursa propriu zisa a tijei amortizorului.

Arcurile, indiferent de materialele din care sunt realizate (Otel carbon, Otel inalt aliat) prezinta aceleasi caracteristici mecanice. Elementele care le pot diferentia sunt volumul, masa si rezistenta la coroziune. Recent Fox produce un arc din otel cu lungimea spirei infasurate mai mica, cu diametrul spirei mai mic implicit cu pasul dintre spire mai mare dar cu caracteristici identice modelelor precedente (noul modelul Fox SLS). Arcurile pot avea lungimi si diametre diferite in functie producator de exemplu un arc Fox nu il poti pune pe un amortizor Marzocchi din motive constructive.

Pentru a obtine o caracteristica neliniara a arcului, in trecut s-au folosit pentru furcile high end combinatii de arc cu elastomeri sau numai elastomeri pentru a modifica caracteristica, in sensul maririi ei, in special pe a doua jumatate a cursei. Momentan elastomerii sunt folositi doar la furcile entry-level (vezi poza de mai jos – Sr Suntour XCR).

In domeniul auto pe partea de curse sunt folosite uneori doua arcuri suprapuse axial, unul mai moale si unul mai tare.

Camerele cu gaze (aer in cazul nostru)

Caracteristica de elastictate a gazelor este data de faptul ca la temperatura si presiune normala, distanta dintre molecule este mare ceea ce creeaza posibilitatea de comprimare si de destindere a acestuia. Alimentarea camerei sistemelor de amortizare se face conectand o pompa speciala la valva Schradder (o valva auto) si introducand aer pana cand ajungem la presiunea corelata cu greutatea biciclistului.

Am vorbit intr-unul din articolele anterioare de camera negativa a cartusului de aer. Revenim cu unele aspecte pentru a intelege mai bine cele prezentate mai jos.

Camera negativa exercita o forta opusa fortei care actioneaza in camera pozitiva ajutand pistonul sa avanseze in cilindru mai usor pe partea incipienta a cursei. Din cauza faptului ca volumul camerei negative este mai mic decat al celei pozitive, presiunea din camera negativa scade mult mai repede decat creste presiunea in camera pozitiva. Cu cat este mai mare volumul de gaze din camera negativa cu atat mai mult amortizorul se apropie de un comportament pe prima parte a cursei la fel ca si al unui amortizor cu arc.

In acest fel, avem un arc elastic cu gaze, care, daca are camerele corect dimensionate, poate avea un comportament foarte apropiat de cel al amortizorului cu arc.

Daca aceasta camera negativa nu ar exista, forta necesara pentru a porni amortizorul in cursa ar trebui sa fie foarte mare iar viteza cu care acesta s-ar destinde nu ar putea fi incetinita indeajuns de sistemul hidraulic. Rezultatele ar fi dezastruoase din punct de vedere al sensibilitatii si a sustinerii in cursa la un nivel util.

Graficul de mai sus reprezinta evolutia raportului dintre forta aplicata si gradul de deformare a elementului elastic (arcul elicoidal/camera de aer). Se observa ca evolutia raportului este liniara la arc si in cazul camerei de gaze evolutia raportului este data de curbe cu ecuatii diferite. De remarcat este faptul ca evolutia raportului in camera cu gaze in comparatie cu arcul intersecteaza graficul dat de raportul arcului in doua puncte. Respectiv fata de arc reprezinta valori pozitive si negative in functie de evolutia cursei arcului.

Caracteristica de elasticitate a camerei cu gaze si caracteristica de elasticitate a arcului.

Din grafic observam ca aceasta caracteristica de elasticitate a arcului este constanta, pe cand caracteristica de elasticitate a amortizorului cu gaz are o evolutie dupa o curba care intersecteaza in doua puncte caracteristica arcului.

In prima faza a evolutiei caracteristicii amortizorului cu gaz se poate observa o descrestere constanta a acesteia pana la o valoare sub constanta arcului dupa care creste din nou. Din compunerea celor doua constante (amortizor si arc) rezulta capacitatea ansamblului arc-amortizor de reducere a socurilor in timpul deplasarii.

In repaus energia inmagazinata de arc si de amortizor este zero. Numai in momentul in care sistemul este supus unei solicitari (soc) inmagazineaza energie.

Pro si contra

Daca doriti sensibilitate mare in ceea ce priveste micile denivelari atunci puteti alege arcul. Veti beneficia de intervale de service mai lungi din cauza numarului redus de garnituri dinamice suporta uzuri. Dezavantajele sunt date de greutatea arcului si de faptul ca aveti nevoie de arcul potrivit greutatii voastre. Amortizoarele cu arc prezinta avantajul unei disipari mai bune a caldurii fara a se supraincalzi cu influente reduse asupra vascozitatii uleiului din cilindrul de amortizare.

Avantajul amortizoarelor cu gaze este dat de faptul ca au o plaja de reglaj pe greutate mult mai mare decat cele pe arc. Practic aveti nevoie de o simpla pompa speciala pentru ajustarea  amortizoarelor bicicletei. Un alt avantaj este dat de faptul ca sunt mai usoare, unele cu aproximativ 350-400 grame in functie de producator. Dezavantajul il reprezinta intervalele mai scurte de service camerelor de gaze, unele chiar dupa 30 de ore de functionare (depinde de producator). Veti vizita mecanicul vostru ceva mai des sau va veti murdari pe maini facand aceste mici operatii de service. In cazul amortizoarelor pe gaze caldura poate deveni o problema in cazul coborarilor lungi si intense. Sansele de supraincalzile sunt putin mai mari deoarece pe langa faptul ca se incalzeste uleiul din damper, se incalzesc si camerele de gaze din cauza frecarilor. Cu cat creste temperatura uleiului cu atat vascozitatea scade, viteza de destindere creste implicit si viteza de comprimare a amortizorului creste – uleiul trece cu viteza mai mare prin orificiile dintre cele doua sau mai multe camere ale incintei de ulei.

Deoarece realizarea camerelor de gaze au ajuns la o anumita maturitate putem spune ca distanta calitativa dintre amortizoarele cu gaze si cele cu arc s-a redus, iar daca dorim sa cautam diferente de performante intre ele vom gasi tot mai putine.

Ramane la alegerea voastra sa decideti care este mai potrivit pentru stilul propriu.

https://www.ridefox.com/help.php?m=bike&id=569

https://www.ridefox.com/fox_tech_center/owners_manuals/08/WCeng/Content/mtbspringratecalculator.html

Află de la cei mai buni sau apelează direct la ei. Articol redactat de Cezar Băjenaru, Ace of Spanners – service dedicat furcilor și amortizoarelor.