Typy odpruženia horských bicyklov a základné pojmy

Čas čítania: 10min 29sec

 

V tomto článku sa vám pokúsim vysvetliť základne pojmy okolo zadného odpruženia horského bicykla a taktiež aj najpoužívanejšie dizajny.

Obsah článku

• Základné technické pojmy
  • Čo je to “okamžitý stred” (instant center alebo iba IC)?
  • Čo je to “Stred zakrivenia” (Centre of Curvature ,CC)?
  • Čo je to Pedal bob?
  • Čo je Anti-squat?
  • Čo je to Pedal-kickback (spätný ráz pedálov)?
  • Čo je to Anti-rise alebo Brake jack?
  • Vysvetlenie dráhy zadnej osi (AXLE PATH)
  • Pákové krivky vs. Pružinové krivky (Laverage curves vs. Spring curves)
• Základné typy odpruženia
  • Jednočap (Single-pivot)
  • Prepákovaný jednočap (Linkage-driven Single-pivot)
  • Virtuálne odpruženie (Twin-link)
  • Štvorčap (Horst-link Suspension)
• Významné výnimky odpruženia
  • ABP Systém značky TREK
  • SWITCH INFINITY od značky YETI
  • HIGH PIVOT (vysoký čap)
• Zhrnutie

Všetky formy odpruženia od jednoduchého jednočapu, ktorý používajú bicykle Orange, Yetiho inovatívnej Switch Infinity alebo divokej platformy R3ACT, ktorú používajú Marin a Polygon majú rovnaký účel - umožniť odpruženej hmote (jazdec a väčšina častí bicykla) posunúť sa dopredu a pritom udržať koleso v nerovnom teréne. Spôsob akým to rôzne typy odpruženia dosahujú je však veľmi odlišný.

Ak by ste uverili marketingovému humbuku mohli by ste si myslieť že v súčasnosti sa používa milión rôznych typov odpruženia. Pod sexy skratkami však väčšina bicyklov používa iba jeden zo štyroch základných typov.

1. Jednočap (Single-pivot)
2. Prepákovaný jednočap (Linkage-driven Single-pivot)
3. Virtuálne odpruženie (Twin-link)
4. Štvorčap (Horst-link Suspension)

Z tohto pravidla existujú zriedkavé výnimky ale tieto štyri návrhy pokrývajú väčšinu celodpružených bicyklov na trhu.

Pre lepšie pochopenie toho ako funguje odpruženie si najprv poďme vysvetliť niektoré základné technické pojmy.

 

Základné technické pojmy

 

Čo je to “okamžitý stred” (instant center alebo iba IC)?

Okamžitý stred (IC) určuje smer v ktorom sa zadná os, koleso a všetko čo je ku nej pripojené pohybuje v danom bode zdvihu. Každý takýto bod - vrátane kontaktnej plochy pre pneumatiku alebo zadnej osi - sa pohybuje v smere v pravom uhle (tangenciálne) k priamke spájajúcej tento bod s IC.

V prípade jednočapových bicyklov (vrátane tých s prepákovaním) je IC hlavným čapom. Nehýbe sa, je pripevnený na hlavnom ráme. Preto je zadná os nútená neustále sa pohybovať v pravom uhle k hlavnému čapu takže sa pohybuje v konštantnom oblúku sústredenom na čap.

V dizajne Horst-Link alebo Twin-Link okamžitý stred „pláva“ v priesečníku priamok vedených cez čapy dvoch spojov.

Toto video nižšie ukazuje,ako IC migruje v priebehu cyklov odpruženia počas svojo zdvihu.

Poloha okamžitého stredu pomáha definovať úrovne anti-squatu, pedal-kickbacku a anti-risu v danom bode zdvihu.

Pretože sa okamžitý stred pohybuje v priebehu zdvihu môžu dizajny Horst-Link alebo Twin-Link dovoliť konštruktérom väčšiu kontrolu nad týmito parametrami počas zdvihu.

 

Čo je to “Stred zakrivenia” (Centre of Curvature, CC)?

Stred zakrivenia predstavuje efektívny otočný bod konštrukcie Twin-link alebo Horst-link. Predstavte si že zadná os funguje ako ceruzka a CC je druhý koniec prichytený na papieri - definuje polomer zakrivenia dráhy osy.

Ak nakreslíte čiaru z osi na IC, potom pohnite osou po malej dĺžke a potom znova nakreslite túto líniu od osi k IC, bodom v ktorom sa tieto čiary pretínajú je CC.

V prípade jednočapov je CC v hlavnom otočnom bode ktorým je tiež IC. V prípade bicyklov s Twin-link alebo Horst-link sa IC pohybuje relatívne k hlavnému rámu. V niektorých prípadoch sa CC tiež pohybuje. V iných to tak nie je.

V prípade bicyklov s prepojením ktoré sa otáčajú protisebe (napr. VPP od Santa Cruz) sa CC výrazne pohybuje. To má za následok premenlivé zakrivenie dráhy osi a anti-squad hodnoty ktoré vrcholia niekde uprostred zdvihu.

V určitom bode zdvihu CC vždy sedí v určitom bode pozdĺž línie výkyvného ramena spájajúcej zadnú os s IC. Preto sa pri výpočte anti-squadu v danom bode zdvihu môžu IC alebo CC používať zameniteľne, pretože sa obe pohybujú v tangenciálnom smere osi. Na to aby ste videli ako sa anti-squat mení počas zdvihu je užitočné pozerať sa na polohu a pohyb CC.

 

Čo je to Pedal bob?

Po každom zatlačení do pedálov bicykel zrýchli. Toto zrýchlenie spôsobuje že váha jazdca sa posunie dozadu a stlačí zadné odpruženie - rovnako ako v akcelerujúcom aute.

Stáva sa to pri každom zatlačení pedálu takže bicykel osciluje pri pedálovani. Táto oscilácia je známa ako pedal-bob a je daná rytmikou pedálovania.

Keď jazdec zaťažuje pedále vyvíja silu na stredové zloženie. Toto spôsobuje stlačenie pruženia takže stredové zloženie sa pohybuje smerom nadol keď pedále prechádzajú tretiu a deviatu hodinu a potom keď dosiahnu šesť a dvanásť hodín sa odrazia späť.

Takže ak ste sa pohybovali s bicyklom a pozerali ste na kľuky z boku, pedále by sa nepohybovali v kruhu, pohybovali by sa oválne pretože stredové zloženie sa pri otáčaní kľukou pohybuje nahor a nadol.

To znamená, že jazdec musí stlačiť pedále ešte viac za jednu otáčku než by tomu bolo v prípade že by neexistoval pedal-bob a zadné koleso by sa otáčalo rovnako.

 

Čo je Anti-squat?

Anti-squat je v podstate mierka toho koľko odpruženie odoláva javu Pedal-bob. Z veľkej časti to určuje to akú majú bicykle efektivitu pri šlapaní.

Zatiaľ čo sila stlačenia (squat force) pôsobí na stlačenie zadného ramena, sila Anti-squad pôsobí presne opačne. Táto sila pochádza z dvoch zdrojov, hnacej sily zadného kolesa a sily ťahania reťaze.

 

Čo je to Pedal-kickback (spätný ráz pedálov)?

Kazeta sa pri stlačení odpruženia pohybuje ďalej od predného ozubenia čo sa nazýva rast reťaze (chain growth). Kazeta sa väčšinou pootočí jednoducho dopredu aby umožnila reťazi dostatočne voľný priestor na stlačenie odpruženia.

Ak sa však kazeta nemôže točiť dopredu pretože zadné koleso je zablokované alebo sa točí pomalšie ako je potrebné pri náhlej kompresii, vráti kľuku dozadu. Pohyb kľuky dozadu v takomto prípade sa nazýva spätný ráz pedálov(Pedal-kickback).

 

Čo je to Anti-rise alebo Brake jack?

Ďalšou koncepciou ktorá závisí od okamžitého stredu a ovplyvňuje výkon odpruženia je anti-rise - bežne sa označuje ako Brake jack(doslova zdvihák pri brzdení). V zásade je to účinok zadnej brzdnej sily na odpruženie. Funguje to trochu ako Anti-squat ale naopak.

Pri brzdení sa váha jazdca posunie vpred kvôli spomaleniu ktoré spôsobí že zadné odpruženie sa zdvihne alebo roztiahne. Sila ktorá prechádza zadným brzdovým strme ňom však pôsobí na stlačenie pruženia čím tlačí hlavný rám nadol.

Ak stlačíte zadné odpruženie zatiaľ čo zadné koleso zostane nehybné strmeň sa bude pohybovať okolo brzdového kotúča. Ak pri jazde vpred zatlačíte zadnú brzdu brzdný moment strmena pôsobí na stlačenie pruženia úmerne tomuto pohybu vzhľadom na brzdový kotúč.

 

Vysvetlenie dráhy zadnej osi (AXLE PATH)

Dráha osi je v podstate čiara ktorú zadná os vykoná pri pohybe odpruženia meraná vo vzťahu k hlavnému rámu. Smer dráhy osi v ktoromkoľvek bode zdvihu je v pravom uhle k čiare výkyvného ramena ktorá spája os s okamžitým stredom prostredníctvom stredu zakrivenia.

Preto môžete uvažovať o úrovni Anti-squadu výlučne z hľadiska dráhy osi - čím viac sa os vzdiali od stredového zloženia tým väčšia je hodnota Anti-squadu.

Väčší pohyb zadnej osi smerom dozadu môže pomôcť pri absorbovaní nárazov. Pre väčšinu bicyklov sa však zadná os pohybuje dozadu najviac o niekoľko milimetrov.

 

Pákové krivky vs. Pružinové krivky(Laverage curves vs. Spring curves)

Pravdepodobne najdôležitejším aspektom kinematiky odpruženia pokiaľ ide o pocit z jazdy je krivka pákového efektu - spôsob, akým sa pákový pomer mení počas jazdy.

Pomer krivky pákového efektu je pomer medzi zdvihom zadného kolesa v porovnaní so zdvihom tlmiča.

Bicykle s vyššími priemernými pomermi krivky pákového efektu (krátke tlmiče pre daný zdvih) môžu mať výhodu z hľadiska citlivosti pretože majú väčšiu páku na prekonanie odporu tlmiča.

Na druhej strane vysoké pákové pomery vyžadujú vyššie tlaky pružín a vyššie sily v tlmiči. Vo vnútri tlmiča je vo všeobecnosti menej oleja na dlhodobé zvládanie tepla. Výsledkom je, že bicykle s nižším priemerným pomerom pákového efektu (dlhšie tlmiče pre daný zdvih ) majú tendenciu byť spoľahlivejšie a konzistentnejšie.

Najdôležitejším aspektom krivky pákového efektu nie je priemerný pomer ale to ako sa pomer pákového efektu mení počas zdvihu. Čím vyšší je pomer, tým ľahšie je stlačiť tlmič, takže bicykle ktoré začínajú vysokým pákovým pomerom a končia nižším majú progresívne odpruženie.

Pri pružinovom tlmiči ( tento ma konštantnú silu pružiny) určuje progresivitu len krivka pákoveho efektu. Pri vzduchovom tlmiči je možné progresivitu vyladit pri konci zdvihu vyplnením vzduchovej komory tlmiča (spacery, tokeny). To aký progresívny ma byť váš bicykel je individuálne - záleží to na váhe jazdca, teréne a jazdnom štýle.

Vďaka moderným vzduchovým tlmičom je možné ľahko nastaviť progresivitu ale krivka pákového efektu na bicykli stále zohráva obrovskú úlohu v tom ako sa bicykel bude správať najmä v polovici zdvihu a to je niečo čo sa nedá vždy napraviť nastavením tlmiča.

 

Základné typy odpruženia

1. Jednočap (Single-pivot)
2. Prepákovaný jednočap (Linkage-driven Single-pivot)
3. Virtuálne odpruženie (Twin-link)
4. Štvorčap (Horst-link Suspension)

 

1. Jednočap (Single-pivot)

Toto je najjednoduchší dizajn odpruženia. Tu je zadná os spojená s hlavným rámom pomocou výkyvného ramena medzi ktorým nie sú žiadne čapy. Os sa pohybuje v konštantnom oblúku sústredenom na čap.

V prípade skutočného jednočapu je tlmič spojený priamo s výkyvným ramenom - dizajn preslávený spoločnosťou Orange Bikes. Jednoduchosť konštrukcie umožňuje ľahšiu údržbu otočných ložísk.

Jedným z možných nedostatkov tohto dizajnu je to že ponúka malú kontrolu nad pákovou krivkou. Skutočné jednočapové bicykle sú vo všeobecnosti dosť lineárne - sila potrebná na posunutie zadného kolesa v jeho zdvihu sa „nezrýchli“ smerom ku koncu (aby nešiel na doraz) ako pri progresívnejšej konštrukcii.

Pevný okamžitý stred poskytuje predvídateľné vlastnosti odpruženia počas jazdy ale tiež znamená že dizajnéri majú obmedzené možnosti modifikovať vlastnosti odpruženia v rôznych fázach zdvihu.

Používa napríklad: Orange Stage

Výhody

• Jednočap vyžaduje menej ložisiek a menej údržby
• Jednoduchý dizajn znamená že charakteristiky odpruženia sú konzistentné a predvídateľné

Nevýhody

• Pevný okamžitý stred môže byť nežiadúci v určitých fázach zdvihu

 

2. Prepákovaný jednočap (Linkage-driven Single-pivot)

Podobne ako v prípade jednočapu je zadná os spojená s hlavným otočným čapom pomocou pevného výkyvného ramena v tomto prípade je však medzi ramenom a tlmičom pridané spojenie ktoré umožňuje nastavenie krivky pákového efektu.

Používa napríklad: Cannondale Jekyll, Evils DELTA-System, COMMENCAL META, Kona Process

Dizajn s prepákovanym jednočapom je vybavený prepojením medzi výkyvným ramenom a tlmičom aby sa zmenil pomer pákového efektu. Kyvné rameno sa otáča okolo hlavného otočného čapu a okamžitý stred je počas jazdy fixovaný. Na trhu existuje veľa vizuálne odlišných dizajnov ale ak existuje pevné spodné rameno (chainstay) medzi zadnou osou a hlavným otočným čapom jedná sa o variácie prepákovaného jednočapu. Zatiaľ čo pridanie prepojenia umožňuje aby pruženie bolo viac alebo menej progresívnym vo svojom zdvihu tiež to zvyšuje zložitosť systému a nezaručuje zlepšený výkon.

Výhody

• Prepákovaný jednočap poskytuje väčšiu voľnosť pri jemnom doladení pomeru pákového efektu aby mohol pracovať s rôznymi konštrukciami tlmičov.

Nevýhody

• Viac spojení znamená viac otočných čapov a ložísk čo zvyšuje údržbu
• Pevný okamžitý stred znamená že ladenie pohupovania pri šľapaní (anti-squat) je rovnako obmedzené ako na jednočape

 

3. Virtuálne odpruženie (Twin-link)

Tento typ odpruženia používa pevný zadný trojuholník ktorý sa vyznačuje párom krátkych spojení ktoré ho spájajú s hlavným rámom. Funguje to podobným spôsobom ako v dizajne Horst-Link ( štvorčap) - predstavte si že sa spodné rameno Horst-Link dizajnu pohybuje oveľa bližšie k hlavnému rámu a máte základ systému Twin-link. Jediným skutočným rozdielom je dĺžka spodného ramena.

V porovnaní s dizajnom s jedným otočným čapom zvyšuje virtuálne zavesenie počet čapov z jedného na štyri čo umožňuje dizajnérom meniť polohu okamžitého stredu a tým aj charakteristiky zavesenia v rôznych bodoch zdvihu. Na trhu existuje veľa dizajnov odpruženia Twin-Link ako napríklad populárna platforma VPP od Santa Cruz a DW-Link od Ibis ale všetky majú okamžitý stred ktorý sa výrazne pohybuje po zdvihu a mení vlastnosti odpruženia. To umožňuje optimalizovať úrovne anti-squatu po celú dobu zdvihu.

Niektorí, napríklad systém VPP spoločnosti Santa Cruz, používajú prepojenia ktoré sa otáčajú v protismere zatiaľ čo mnoho iných napríklad systém Giant's Maestro alebo Ibis má prepojenia ktoré sa otáčajú v rovnakom smere.

Používa napríklad: Mondraker, Kellys, Giant Maestro,DW link Ibis, VPP Santa Cruz

Výhody

• Twin-link umožňuje dizajnérom do veľkej miery vyladiť všetky charakteristiky pruženia
• Anti-squat je konzistentný počas celej dráhy zdvihu

Nevýhody

• Navrhnúť kvalitný Twin-linkmôže byť komplikované, vysoké sily v čapoch a menší priestor pre laditeľnosť.

 

4. Štvorčap (Horst-link Suspension)

Štvorčap preslávil Specialized s ich ikonickým odpružením FSR. Bicykle s odpružením Horst-link sú charakteristické čapom umiestneným pri zadnej osi na konci spodného ramena.

Používa napríklad: Haibike, Specialized’s FSR

Po pridaní otočného čapu na spodné rameno majú bicykle Horst-Link modifikovanú dráhu zadnej osi ktorá sa otáča okolo okamžitého stredu ktorý mení polohu v priebehu zdvihu čo umožňuje optimalizáciu anti-squatu a anti-risu v rôznych fázach zdvihu. V porovnaní s virtuálnym zavesením(Twin-link) poskytujú dlhšie spoje systému Horst-Link spravidla hladšie krivky pre lepšie predvídateľný výkon odpruženia. Mnoho značiek ktoré používajú dizajn Horst-link sa rozhodnú navrhnúť nízky anti-rise, izoláciu odpruženia od brzdných síl a hladkú jazdu pri prudkom brzdení. Pri odpružení Horst-link sú anti-squat a spätný ráz pedálov vysoko prepojené, mnohí výrobcovia uprednostňujú nízku úroveň spätného rázu pedálov čo vedie k nízkym anti-squat hodnotám a naopak nížšiu efektivitu pri šľapaní zatiaľ čo iní uprednostňujú vysoký anti-squat a akceptujú zvýšený spätný ráz pedálov.

Výhody

• Dizajn Horst-link umožňuje vysokú úroveň laditeľnosti krivky pomeru pákového efektu, anti-squatu a anti-risu, zvyčajne s viac predvídateľnými krivkami ako konštrukcia Twin-Link.
• Anti-rise je vo všeobecnosti nižšia ako v prípade konštrukcií s jednočapom alebo virtuálnym zavesením.

Nevýhody

• Mnoho dizajnov Horst-link je navrhnutých s nízkou úrovňou anti-squatu aby sa minimalizoval spätný ráz pedálov čo má za následok nižšiu efektivitu pri šlapaní.

 

Významné výnimky odpruženia

 

ABP Systém značky TREK

Táto konštrukcia je v podstate prepákovaný jednočap (Linkage-driven Single-pivot) s výnimkou že Trek používa sústredný výkyvný čap na zadnej osi. To im umožňuje namontovať brzdový strmeň na sedlovú vzperu(seatstay) zadnej stavby miesto na reťazovú vzperu (chainstay).

Pretože sedlová vzpera sa otáča menej okolo brzdového kotúča ako reťazová vzpera tak sa výrazne obmedzí účinok brzdnej sily na odpruzenie (známy ako Anti-rise).

Inak povedané dizajn odpruženia ktorý vymyslel Trek sa chová ako prepákovaný jednočap (Linkage-driven Single-Pivot) čo sa týka síl pri pedálovaní a ako štvorčap (Horst-link) pri brzdení. V podstate sa jedná o hybrid týchto dvoch dizajnov.

 

SWITCH INFINITY od značky YETI

Tento systém používa spodný čap ktorý sa posúva nahor a nadol na dvojici vertikálnych hriadeľov spolu s horným spojením ktoré sa otáča v smere hodinových ručičiek (pri pohľade od prevodníka), keď sa odpruženie stlačí.

Spodný čap sa chová ako zadný čap na spodnom spojení tradičnej Twin-Link konštrukcie s tým rozdielom že tento čap sa pohybuje vertikálne v priamej línii a nie v oblúku sústredenom na predný bod otáčania.

Predstavte si, že by ste mohli urobiť spodné rameno tradičného Twin-Link bicykla nekonečne dlhé a vodorovné. Potom by sa jeho zadné otočné miesto pohybovalo nahor a nadol v priamej, zvislej čiare bez zakrivenia jeho dráhy. To je v podstate to čo Yeti simuloval pomocou svojich lineárnych vedení (odtiaľ názov Infinity ).

Aký to má zmysel? Yeti tvrdí že im to umožňuje získať takú kinematiku ktorá aby sa chovala tak ako chcú v priebehu celého zdvihu.

Na papieri nie je nič dramatický odlišné v kinematike Yetiho v porovnaní s tradičnými Twin-Link riešeniami aj keď sa im podarilo minimalizovať anti-squat tam kde to najviac treba a zároveň minimalizovať spätný ráz pedálov na inom mieste vo zdvihu.

 

HIGH PIVOT (vysoký čap)

Bicykle s vysokým otočným čapom zvyčajne používajú jednočapový dizajn odpruženia ale bod otáčania je umiestnený oveľa vyššie ako obvykle. To by malo za následok neprijateľne vysokú úroveň spätného rázu pedálov ( pedal kickback) ak by to nebolo pre použitie napínacej kladky ktorá vedie reťaz nahor cez otočný bod.

Výhoda tohto dizajnu je dvojaká. Po prvé, poskytuje pohyb zadnej osi dozadu. To samo osebe môže pomôcť zadnému kolesu vyrovnať sa s nárazmi a prispieva ku celkovej efektivite pri šlapaní. Po druhé, pretože reťaz prechádza priamo okolo otočného bodu nie je tu takmer žiadny spätný ráz od pedálov (pedal kickback). To ďalej zlepšuje citlivosť odpruženia.

Nevýhody tejto konštrukcie zahŕňajú zvýšenú údržbu hnacieho ústrojenstva vďaka napínacej kladke, vysoké úrovne Anti-risu v dôsledku vysokého bodu otáčania a dĺžku zadného stredu ktorá sa zvyšuje keď sa bicykel pohybuje vo svojom zdvihu - to môže mať negatívny vplyv na ovládanie bicykla.

 

Zhrnutie

Či už ide o jednočap, Horst alebo Twin-Link, sú to detaily umiestnenia otočných čapov ktoré robia všetky tie rozdiely v správaní zadnej stavby. Bicykle s rovnakým základom často vykazujú veľmi odlišnú kinematiku a pocit z jazdy, preto sa nedá povedať že jeden dizajn má lepšiu výkonnosť ako druhý.

Jednočap ponúka jednoduchú spoľahlivosť ale malú kontrolu nad kinematikou bicykla. Pridanie spojení umožňuje manipulovať s krivkou a progresívnosťou pákového efektu rámu, zatiaľ čo rozloženie Horst-link alebo Twin-Link môže zvýšiť kontrolu nad správaním bicykla pri šlapaní a brzdením najmä ak sa prepojenia otáčajú v protismere (VPP od Santa Cruz).

Aj keď nastavenie tlmiča zostáva najdôležitejším aspektom výkonu zadného odpruženia neznamená to že dobré vyladenie tlmiča môže nahradiť chybný dizajn odpruženia. Najmä ak má rám nadmerný rast reťaze(Chain growth) alebo pákový efekt ktorý nie je dostatočne podporný pre potreby jazdca. V takom prípade bude nastavenie tlmiča nanajvýš náplasťou pre zlý dizajn.

Treba povedať že charakteristika pruženia ktorá bude pre vás najlepšia záleží od vašeho štýlu jazdenia.

Lineárny chod jedno-čapu nebude vyhovovať niekomu kto vyžaduje komfortnejšie pruženie a naopak ten kto ide dolu bomby po rozbitom teréne nechce pruženie ktoré ma vysoký spätný ráz pedálov zatiaľ čo ďalší vyžaduje co najvyššiu efektivitu pri šlapaní a interaktívny pocit ktorý mu dá pruženie s vysokou hodnotou Anti-squadu a to je vysvetlenie prečo máme na trhu toľko variácií odpruženia.

Kto som

Moje meno je Tomáš Kobida, okolo bicyklov sa motám od svojich 12tich rokov, jazdil som prevažne street/trial ovplyvnený starou školou ako Ryan Leech, Jeff Lenosky alebo Jozef Dressler. Neskôr sa pridalo enduro a baví ma jazdiť v podstate všetko okrem cesťaku. Som zástanca toho že jazdenie má byť hlavne o zábave.

 

 

Páčil sa vám tento článok? Tak sa prihláste na odber newslettra a zostaňte vo forme.

Chcem sa prihlásiť