Устройство и апгрейд вилки Sr Suntour Xcr

[diz8el 396]

нашёл одну интересную статейку про то, как сделать вилку "своей" жёсткости, сделано на конкретной вилке, но, подозреваю, что и для других масло-пружинок подойдёт

http://forum.velomania.ru/showthread.php?t=51952

Вилка Suntour XCR/Raidon представляет собой классическую конструкцию пружинно-масляной подвески: упругим элементом выступают позитивная и негативная пружины, работающие на сжатие и отбой, которые поглощают ударные нагрузки и уменьшают амплитуду перемещений (в левой ноге), гасящим – закрытый масляный картридж с компенсационной азотной камерой высокого давления, который смягчает и замедляет сжатие и отбой, уменьшая вертикальные ускорения и демпфируя колебания (в правой ноге). Вилка имеет регулировки прелоада (жёсткости) за счёт поджатия позитивной пружины вращающейся ручкой сверху левой ноги и демпфирования сжатия и отбоя вплоть до полной блокировки путём перекрытия единого клапана поршня на штоке масляного картриджа флажком сверху правой ноги. Благодаря единому клапану сжатия и отбоя существует возможность прожать вилку на определённую высоту, уменьшив её вылет, а затем заблокировать. Заявленный ход вилки составляет 100 мм.

Так как амортизационный картридж выполнен однотрубным (т.н. газовый амортизатор), его сопротивление сжатию увеличивается вслед за самим сжатием ввиду повышения давления азота в компенсационной камере. А так как давление воздуха при сжатии возрастает параболически, масляный картридж обладает прогрессивной характеристикой, выполняя помимо гасящей ещё и упругую функцию наравне с позитивной пружиной (которая, к слову сказать, сама имеет линейную характеристику, но об этом ниже). Также благодаря плавающему поршню компенсационной камеры при увеличении хода вилки (и вылета штока из картриджа) отсутствует необходимость доливки масла, что в принципе и невозможно, т.к. картридж выполнен неразборным.

A - шток; B - поршень с единым клапаном сжатия/отбоя; С - негативная масляная камера (показано неточно); D - позитивная масляная камера; E - плавающий поршень компенсационной камеры; F - компенсационная азотная камера высокого давления

Вилка, о которой идёт речь, была установлена на велосипеде GT Avalanche 1.0 Disc '08 в виде OEM-версии под названием SR Suntour X-100 и за прошедший сезон прошла 830 км. В преддверии нового сезона хозяин решил провести полное ТО своего байка и доверил его мне. Как оказалось, не зря: несмотря на малый пробег, пришлось полностью перебрать втулки на новой смазке (внутри была вода вперемешку с грязью) и заменить цепь (растяжение составило 1.6 мм / 24 звена). Остальные узлы велосипеда, включая вилку, были в более-менее приемлемом состоянии и серьёзных вмешательств не потребовали (чистка, смазка и мелкая регулировка ни в счёт). Тем не менее, после совместных обсуждений было решено провести апгрейд вилки.

Суть апгрейда состояла в следующем:

1) Несмотря на то, что данная вилка относится к классу пружинно-масляных, внутри позитивной пружины был установлен эластомер высотой 150 мм, который теоретически должен был выполнять роль буфера сжатия, смягчая сильные удары, а реально не давал вилке работать на полный заявленный ход. Вследствие этого при вылете ног в 100 мм реальный ход вилки составлял всего лишь 80 мм до соприкосновения с эластомером. Естественно, в процессе переборки эластомер был удалён.

2) На штоке перед негативной пружиной была одета простановочная пластиковая втулка высотой 30 мм, которая уменьшала ход и вылет вилки на указанную величину. В процессе переборки её тоже было решено удалить.

После изъятия из левой ноги простановочной втулки вылет вилки сразу увеличился, но высоты позитивной пружины стало не хватать, и вилка приобрела холостой (пустой) ход. Поэтому на освободившееся место было решено поставить вторую позитивную пружину большей жёсткости. Для этого была подобрана витая цилиндрическая пружина сжатия с немного большей толщиной витка d и меньшим внешним диаметром D. При обрезке её по высоте решено было оставить 50 мм вместо 30 мм для того чтобы она поджала первую позитивную пружину, сделав её жёстче (которая изначально была несколько мягче, чем хотелось бы, и регулировка прелоада не давала в полной мере желаемого результата, вследствие чего приходилось увеличивать степень блокировки масляного картриджа для придания вилке большей жёсткости).

После сборки вылет вилки увеличился до 145 мм вследствие того, что вместе с первой позитивной пружиной была частично сжата и негативная пружина. Это оказалось нам на руку, т.к. в конце хода отбоя негативная пружина будет сильнее сжиматься, сопротивляясь разжатию вилки, и лучше тормозить её отстрел, уменьшая риск быть выбитым из седла. Более того, при начале сжатия вилки негативная пружина, разжимаясь, станет подталкивать поджатую позитивную пружину, уменьшая её сопротивление началу сжатия. Если принять, что жёсткость позитивной и негативной пружин и величина их прожатия одинакова, начальное сопротивление сжатию вилки, несмотря на поджатие позитивной пружины, должно стать равно нулю.

Для уменьшения трения сопрягаемых поверхностей и пружин вместо оригинальной густой смазки в правое перо было залито 30 мл синтетики Liqui Moly Racing Fork Oil 15W, а в левое перо – 15 мл в ногу сверху и 15 мл в штаны снизу. За счёт проникновения жидкого масла во все труднодоступные участки внутри вилки должно уменьшиться внутреннее трение, что приведёт к более плавной работе подвески и меньшему износу трущихся поверхностей.

Что же получилось в конечном итоге? Во-первых, увеличился ход вилки с заявленных 100 мм (а фактических 80 мм) до реальных 145 мм. Во-вторых, даже без регулировок прелоада и демпфирования сжатия вилка стала заметно жёстче. И, в-третьих, самое главное, подвеска приобрела вместо линейной прогрессивную характеристику сжатия.

Последний пункт стоит рассмотреть подробнее. Как известно, для витых пружин справедлив закон Гука, гласящий, что при увеличении величины сжатия пружины x (мм) прямо пропорционально увеличивается сила её сопротивления F (Н): F=kx, где k – коэффициент жёсткости пружины. Соответственно, когда пружина полностью разжата, её сопротивление началу сжатия равно нулю. Как только мы приложили к пружине элементарное усилие dP и тем самым сжали её на элементарную высоту dx, появляется начальное усилие сопротивления сжатию dF. При одинаковой величине сжатия dx это усилие тем больше, чем выше коэффициент жёсткости пружины k, и оно увеличивается линейно по мере сжимания пружины вплоть до значения Fmax при соприкосновении витков.

Теперь рассмотрим вариант с двумя последовательно установленными пружинами с большим перепадом жёсткости. При приложении усилия к данной конструкции вначале станет сжиматься мягкая пружина (1). Затем, сжавшись на определённую высоту, она начнёт толкать жёсткую пружину (2) и обе пружины станут сжиматься одновременно, но мягкая должна будет сокращаться быстрее. Наконец, когда мягкая пружина сожмётся полностью, у жёсткой ещё останется некоторый ход. Таким образом, при установке последовательно двух пружин разной жёсткости мы получим три фазы сжатия: мягкую I (1), среднюю II (1+2) и жёсткую III (2). Т.е. график зависимости усилия сжатия F от величины сжатия x превратится из прямой линии (проходящей диагонально) в линию ломаную, состоящую из трёх участков. А это означает, что вместо линейной мы получим прогрессивную характеристику сопротивления сжатию, которое станет возрастать быстрее, чем будет прожиматься вилка.

Если теперь вернуться к проведённому апгрейду вилки Suntour X-100, то здесь получилась ломаная линия, состоящая из четырёх участков за счёт работы на сжатие трёх пружин (см. График сжатия): негативной (0), первой позитивной (1) и второй позитивной (2). В первой фазе сжатия I разжимается негативная пружина и начинает сжиматься первая позитивная (0+1), во второй фазе II продолжает сжиматься первая позитивная пружина (1), в третьей фазе III в дело вступает вторая позитивная пружина и обе пружины сжимаются одновременно (1+2), и, наконец, в четвёртой фазе IV, когда первая позитивная пружина полностью сжалась, дожимается вторая позитивная пружина (2). Всё это делает вилку относительно мягкой в начале хода при отработке мелких неровностей, средней жёсткости на крупных колдобинах, и очень жёсткую практически непробиваемую подвеску при крутых приземлениях.

Здесь стоит отметить, что в действительности за счёт предварительного сжатия пружин внутри ноги возникает усилие FcompressII, к которому затем прибавляется статическая нагрузка от веса райдера FpreloadII - FcompressII, вследствие чего имеет место отклонение от теории, которое выражается в следующем. Во-первых, сопротивление началу сжатия пружин уже не равно нулю, поэтому для того, чтобы вилка начала сжиматься, необходимо приложить некое начальное усилие FpreloadII. Это означает, что подвеска не срабатывает на самых мелких неровностях (например, трещинах в асфальте), а передаёт их на руль, благодаря чему улучшается обратная связь с дорогой. Во-вторых, поскольку пружины с самого начала прожимаются на определённую высоту xpreloadII, уменьшается ход вилки и сжатие начинается сразу со второй фазы.

Как можно заметить, ломаная линия сжатия, состоящая из трёх рабочих участков (фазы II, III и IV), является аппроксимацией параболы, которая, в свою очередь, представляет собой характеристику сжатия независимой позитивной воздушной камеры. Т.о., в процессе апгрейда пружинная подвеска по своим характеристикам была приближена к пневматике, что и явилось главным результатом модернизации вилки. В принципе, данного эффекта можно добиться и при использовании одной позитивной пружины, если навить её с переменным шагом витка – вначале сделать его маленьким (для мягкого сжатия), а затем, по мере увеличения высоты пружины, постепенно увеличивать шаг, растягивая витки и тем самым повышая жёсткость. Также можно навить бочкообразную пружину, увеличивающую свой диаметр в направлении центра, или коническую пружину, изменяющую диаметр от одного конца к другому. Первые два типа прогрессивных пружин используются в автоспорте и в качестве тюнинговых комплектов к серийным автомобилям в передней и задней подвесках соответственно.

На практике всё написанное выше подтвердилось – при статическом сжатии вилки (стоя на месте) после относительно мягкого хода (вторая фаза) стала чувствоваться ступенька усилия (начало третьей фазы). При езде, естественно, никаких перепадов жёсткости уже не ощущается, и сжатие вилки воспринимается как единый процесс. По словам хозяина, после модернизации подвеска стала гораздо более чуткой и понятной в управлении, честно передавая на руль всю дорожную мелочёвку, т.к. начальная жёсткость вилки (без регулировки прелоада и демпфирования) стала заметно выше. При этом сжатие вилки осталось мягким в начале хода, но всё более и более упругим ближе к середине. Всё это значительно повысило энергоёмкость подвески. Благодаря дополнительному поджатию негативной пружины смягчился отбой. В целом, вилка стала более упругой, собранной и информативной. Также за счёт вылета ног немного увеличилась вертикальность посадки, что добавило комфорта при поездках на большие расстояния. Здесь кто-то может возразить, что из-за этого снизилась торсионная жёсткость, частично потерялась спортивность и геометрия рамы не рассчитана на использование подвесок с большим ходом (на Avalanche не ставят вилки более 130 мм). Что ж, теоретически это возможно и так, но на практике ничего подобного не ощущается и хозяин остался «новой» вилкой крайне доволен. А это значит, что апгрейд был проведён грамотно и не зря!!!

Добавлено позже:

После пробега 280 км было решено провести дополнительный апгрейд вилки, а именно заменить оригинальную негативную пружину новой более жёсткой. Для этого была подобрана пружина с большим шагом витка и толщиной прутка, а также несколько большего диаметра и высоты. После её установки ход вилки уменьшился до расчётных 130 мм за счёт большей высоты негативной пружины (+10 мм) и её меньшего поджатия (-5 мм). При этом отбой стал немного мягче благодаря лучшей амортизации новой пружины, а вот сжатие, наоборот, жёстче из-за более сильного начального поджатия первой позитивной пружины, которое практически «съело» первую фазу и сделало единой вторую и третью фазы (одна прямая). Вследствие этого ступенька усилия начала ощущаться ближе к концу хода, когда дело доходило до четвёртой фазы.

Таким образом, в результате дополнительного апгрейда ход (и вылет) вилки уменьшился на 15 мм (что повысило торсионную жёсткость), смягчился отбой и стало жёстче сжатие. Ввиду этого вилка перестала отрабатывать мелкие неровности, срабатывая лишь на средних и крупных колдобинах (аналогично задним амортизаторам со стабильной платформой). С одной стороны, это можно было бы расценить как недостаток подвески, которая будет передавать на руль всю дорожную мелочёвку. Но с другой стороны, жёсткие спортивные подвески обладают большей информативностью и энергоёмкостью, являясь особенно эффективными при сильных ударах и крутых приземлениях. В целом же, жёсткость подвески является делом вкуса и индивидуальных предпочтений, поэтому говорить, что мягкая подвеска – это хорошо, а жёсткая – плохо, или наоборот, будет некорректно. Пусть каждый сам для себя решит, какая подвеска больше подходит для его стиля катания. Мы же свой выбор уже сделали. Но говорить о том, что это окончательный вариант, возможно, ещё рано.

Ниже приведены геометрические параметры использованных витых цилиндрических пружин сжатия.

Первая позитивная: H=230 (мм), D=25.5 (мм), d=3.5 (мм), t=8.5 (мм), n/n1=28/30 (вит), h=125 (мм).

Вторая позитивная: H=50 (мм), D=24 (мм), d=4 (мм), t=7.5 (мм), n=7 (вит), h=20 (мм).

Негативная: H=50 (мм), D=19 (мм), d=3 (мм), t=8.5 (мм), n/n1=6/7 (вит), h=30 (мм).

Негативная (оригинальная): H=40 (мм), D=17.5 (мм), d=2 (мм), t=6 (мм), n/n1=6/8 (вит), h=25 (мм).

Марки сталей, виды и режимы термической и упрочняющей обработок, а также рабочие и максимальные усилия сжатия PII и PIII неизвестны. Реальный ход пружин оказался несколько меньше указанного ввиду их предварительного поджатия.

Добавлено ещё позже:

В наступившем сезоне было решено провести очередной апгрейд вилки, в результате которого вторая позитивная пружина оказалась укорочена с 50 мм до 30 мм. За счёт освободившихся 20 мм негативная пружина разжалась на 5 мм (что изменило вылет вилки со 130 мм до 125 мм), а первая позитивная - на 15 мм. Благодаря уменьшению начального поджатия пружин сжатие вилки стало мягче, а мягкость отбоя осталась на прежнем уровне. Тем не менее, ввиду того, что мы являемся адептами жёстких энергоёмких подвесок, для повышения усилия сжатия масляный картридж был перекрыт на 3/4 диапазона регулировки (ранее было установлено ~1/4).

К чему же привела дополнительная модернизация вилки? Во-первых, её ход стал равен 125 мм. При этом в начале и середине хода сохранилась линейная характеристика, переходящая в прогрессивную на последних сантиметрах сжатия за счёт подключения второй позитивной пружины и повышения давления в азотной камере, ввиду чего подвеска осталась непробиваемой. Во-вторых, несмотря на сохранение прежней жёсткости сжатия и мягкости отбоя, часть нагрузки была передана с упругого элемента (пружин) на гасящий (масляный картридж). Благодаря этому за счёт увеличения степени демпфирования повысился вклад картриджа в работу вилки, что главным образом положительно сказалось на уменьшении вертикальных ускорений в целом и скорости отбоя в частности. По ощущениям, упругость и информативность подвески и жёсткость сжатия практически не изменились, а вот возврат вилки в исходное положение стал медленнее и плавнее, что добавило комфорт и безопасность при езде. По всей видимости, данный вариант модернизации является окончательным, поскольку нам удалось подобрать желаемую характеристику работы и жёсткость подвески при оптимальном балансе между степенью амортизации и демпфирования.

Изменено 30 октября, 2010 пользователем diz8el

[Йожж 282]

Вот за что мне не нравятся однопоршневые картриджи-так это как раз за их одинаковое изменение скорости сжатия и отбоя..по идее, половину танцев с бубном, привиденных выше, должен решать именно демпфер, а не пружина

Про негативку заинтересовало, у Эпикона итак довольно линейная характеристика, а при разогнанном до 140 ходе негативная пружинка "съелась" сэгом и вилка ощутимо подтупляет (усилие страгивания увеличилось).. Надо наращивать пружынку :)

[Virrr 137]

Разобрал тут свою вилку.....

[Йожж 282]

Мде..

Дешевая вилка + отсутствие ТО. Наслаждайтесь )))

Смени ее нах на что-то поприличнее, с нормальными бушингами/сальниками

[Virrr 137]

Может у вас куры никак не уговариваются поклевать денюх. А у меня лишних 7-10 круб на новую вилку нету. Буду уж как нибудь эту убивать пока колом не встанет.

[Йожж 282]

РШ Дарт купи: http://www.chainreactioncycles.com/Models.aspx?ModelID=13107 вполне приличная вилка. Да, тяжелая, зато надежная как кирпич, с открытой ванной, с неплохими сальниками (если еще довести до ума руками чучуть), со сменными запчастями, которые реально найти.

Я ж тебе не навязываю прям щяс фсе бросить и бежать покупать. Просто имей ввиду и начинай копить. Этой недолго осталось..

иваще, оффтоп

Изменено 22 ноября, 2010 пользователем Йожж

[Virrr 137]

да я на хорошую вилку еще со времен гаммы коплю. тока никак не копицо.

[San 1]

XCR и X-100(Raidon) - совсем разные вилки. Первую - в мусор, как человек проехавший на ней 9000 км в течение 2 лет говорю. ноги НЕ анодированные. а покрашены черной краской которая слазит через 250 км. После чего трубы нещадно ржавеют, добавить к этому пластиковые(!!!) бушинги - и вся картина вырисовывается целиком. Люфты дикие. Raidon - вполне приличная вполне надежная, всё как у "настоящих", анодировка безупречна, бушиги металлические. И недорогая. И крепкая. Про нее тоже всё знаю. И могу смело рекомендовать.

[msa 8]

РШ Дарт купи: http://www.chainreactioncycles.com/Models.aspx?ModelID=13107 вполне приличная вилка. Да, тяжелая, зато надежная как кирпич, с открытой ванной, с неплохими сальниками (если еще довести до ума руками чучуть), со сменными запчастями, которые реально найти.

Я ж тебе не навязываю прям щяс фсе бросить и бежать покупать. Просто имей ввиду и начинай копить. Этой недолго осталось.. http://forum.velokamensk.ru/public/style_emoticons/#EMO_DIR#/sad.png

иваще, оффтоп http://forum.velokamensk.ru/public/style_emoticons/#EMO_DIR#/tongue.png

Это как РС дарт 3 довести до ума руками? Поподробней можно

[ияз 867]

до ума ее доводить - поролоновыми колечками в пыльники плюс переводом на жидкую смазку в штанах.

 

еще можно ее воздушкой заделать. пару тысяч стоит переделка. но это уже лишнее.