Nastavení podvozku 2: Pružiny a jejich výměna

Upozornění pro začátek: tenhle článek není určen těm, kteří se svou mašinou netráví čas s nářadím v ruce. Kvalita podvozku je rozhodujícím faktorem kvality motorky, při dnešních překoňovaných motorech možná tohle pravidlo platí víc než kdy před tím. Pamatujte na to, že každou změnu podvozku vykonávejte po malých krocích a vždy měňte pouze jednu věc. Budete tak mít možnost každou změnu odpozorovat následky a případně vrátit. Článek je určen zejména těm čtenářům, kteří si  seřídili pružiny dle návodu ZDE, nebo zkrátka těm, kteří chtějí porozumět, jak funguje motocykl. Tenhle článek může být také chápán jako základy problematiky motocyklových pružin podvozku.

Kdy se začít zabývat změnou pružiny?

Při servisním intervalu předních tlumičů je vhodné provést kontrolu délky pružiny, jejíž limitní hodnoty jsou uvedeny v servisním manuálu. Takže výměna unavených pružin je jasná. Ale předmětem článku je změna pružiny za účelem změny jízdních vlastností, což je někdy hodně o pocitu. Sériově vyladěný podvozek bývá často hodně kompromisní a většině běžných jezdců, jezdícím sólo po výletech, bude vyhovovat.

Tak kdy a za jakou ji tedy měnit? To je nejzáludnější a nejhorší otázka pro všechny, kteří se již nastavením podvozku zabývají. Pro uvědomění si všeho, co změna pružiny může pro vás znamenat, je potřeba porozumět tomu, jak pracuje a co je její význam pro jezdce. Změna pružiny je veliký krok, který znamená obyčejně zásadní změnu v ovládání motorky. Jelikož jsme pořád v seriálu nastavení podvozku, pojďme se podívat detailně na pružiny a jejich funkci, abychom se přiblížili odpovědi.

Síla a tuhost pružiny

Jako první je potřeba uvědomění si, jaký je rozdíl mezi sílou a tuhostí. Síla, kterou působí pružina proti podložce, je úměrná jejímu stlačení. Je to vlastně uložená energie, je-li motorka v klidu. Jakmile se začne pohybovat a poskakovat vlivem nerovností vozovky, pružina začne měnit délku vlivem reakce na udělené zrychlení odpružených hmot. To je pohyb pružení motocyklu.

Na rovné silnici mění pružina délku nepatrně, tady naopak o dost

Tuhost pružiny je poměr jejího stlačení k síle na to potřebné. Představme si dvě pružiny, jednu s velkou tuhostí a druhou s tuhostí malou. Aplikujme stejnou sílu na obě dvě a zjistíme, že méně tuhá pružina má větší dráhu stlačení oproti tužší. Změnou sag měníme sílu pružiny, nikoliv tuhost, tedy tuhost je veličina, která nás při vybírání pružin bude nejvíc zajímat. Tuhost bývá označována, jako kolik kilogramů je potřebných k stlačení dráhy, popsané v milimetrech (kolik kg/mm nebo N/mm). Pro opravdové technické hnidopichy: Kilogram je zpátečním převodem na jednotky SI soustavy poměrem síly v N (Newton) ke gravitačnímu zrychlení. Jelikož gravitační zrychlení není na celé zeměkouli stejné a mění se v závislosti na vzdálenosti od gravitačního středu Země, jeho hodnota se mění v závislosti na tom, kde se právě nacházíme. Hmota obecně definována má k zemskému povrchu tíhu zhruba 9,81N +/-1% v závislosti na aktuální poloze. Jelikož tahle změna je relativně malá, je používání kilogramů relativně korektní, protože měření prováděné v různých částích světa může vést posléze k diverzitě naměřených hodnot, neboť vztažná kalibrační jednotka pro silové snímače je Newton, nikoliv kilogram.

Typy pružin

U motorek používáme obvykle vinuté pružiny, samozřejmě třeba staré Indiany měly pružiny listové a v poslední době se občas objevují pružiny vzduchové. Rozlišujeme tři základní typy vinutých pružin používaných v podvozcích motorek: lineární, progresivní a dvoustupňové. (Pro zajímavost, chování vzduchových pružin lze srovnávat s vinutými progresivními.) Tuhost vinutých pružin je dána několika veličinami, jsou to zejména materiál a průměr drátu, průměr vinutí a stoupání závitů. I když je vinutá pružina tlumiče namáhána na tlak, v průřezu je drát namáhán torzně. Zjednodušeně řečeno, větší průměr drátu znamená vyšší tuhost, nižší stoupání znamená menší tuhost, zvětšování průměru snižuje tuhost a naopak.

• Lineární pružiny jsou ty nejstarší, nejběžnější pružiny, jaké se vyrábí. Jsou vinuty z drátu stejného průměru, s neměnným průměrem vinutí, se stejným stoupáním a zakončené osazením.
• Progresivní pružiny mají plynule měnící se výšku závitů, drát má zpravidla stejný průměr. Velmi zřídka je použitý měnící se průměr vinutí nebo drátu.
• Dvoustupňové pružiny jsou složené pružiny ze dvou odlišných pružin, obyčejně se jedná o fyzicky dvě pružiny na sobě. Typů jejich konstrukce je víc. V zásadě se jedná o dosáhnutí skokovité změny tuhosti. Buď jsou to dvě lineární pružiny na sobě stejného vinutí, ale rozdílného průměru drátu (mají mezi sebou mističku), může být ale také stejným drátem vinuto odlišné stoupání, a to skokovitou změnou, nikoliv postupně, jak je tomu při progresivních.

Teď je jasné, že slabší pružina nemůže přenést tolik síly jak pružina s vyšším poměrem kg/mm, jelikož se jedná o kilogramy působící na dráhu a ona dráha našeho tlumiče je konstrukčně omezena. Že jste si nastavili sag tak, abyste měli k dispozici dostatečnou dráhu? I dvě různé pružiny jdou seřídit v garáži na stejný sag. Jaký je tedy rozdíl mezi pružinami? Abychom přišli věci na kloub, pojďme se zabývat tím, co to vlastně pružiny dělají v praxi. Na jedné straně z hlediska projezdu nerovností a na straně druhé během ovládání motocyklu.

Přejezdy nerovností

Představme si přehnaný model překážky na cestě, přejezd retardéru. Retardér tlačí kolo směrem nahoru. Část téhle síly je absorbována pneumatikou motocyklu, ale většinu pohybu stejně vykonávají podvozkové části. V takovém případě, při neodpruženém podvozku, by se celý motocykl nadzvedl a doslova nakopl jezdce. Horší je, že motocykl ve zvedání pokračuje, dokud jej gravitační síla nepoloží dolů. Znamená to, že v některých situacích by kolo mohlo zcela ztratit kontakt s vozovkou. Stejné to je i v případě, že jsou vaše pružiny příliš tvrdé.

Představme si stejnou situaci na měkkých pružinách. Síla, která při neodpruženém podvozku nadzvedala celý motocykl, je absorbována pružinou. Pružina mění svou délku o hodnotu potřebné síly dělenou její tuhosti (viz vzoreček níže), což znamená méně rázů pro šasi a jezdce. Čím slabší pružina je, tím víc je nerovnost absorbována.

To, na čem záleží, je velikost odpružené hmoty motocyklu v poměru k tuhosti jeho pružin. Protože energie potřebná k nadzvednutí lehkého endura 125 cm³ je mnohem menší než síla potřebná k nadzvednutí Gold Wingu. Limitujícím faktorem je zdvih odpružení ‑ když je potřebná síla větší, než může ona pružina na své dráze (zdvihu tlumiče) přenést, dostáváme se na dorazy. Stávající síla nás pak vrací do režimu neodpruženého podvozku a rázů šasi.

Tak předpokládejme, že máme těžký motocykl s dlouhým zdvihem odpružení. To je optimální z hlediska komfortu, možná právě proto cestovatelé nedopustí na velká cestovní endura coby optimální náčiní. Ale doteď jsme mluvili o komfortu, co na to ovladatelnost, jež je na druhé straně pomyslných vah?

Ovladatelnost

Každá akce má svou reakci. Když zmáčknete brzdy, abyste zpomalili, vlivem setrvační síly dochází k přenosu hmotnosti na přední kolo. Nejjednodušší představa je představa z pohledu motocyklu. Při brzdění mi tedy tlačí vozovka na přední tlumič. Následně v zatáčce působí odstředivá síla, která je vyrovnávaná náklonem, na přední a zadní kolo. Z pohledu motorky tedy tlačí vozovka na obě kola. Přesněji řečeno v obou případech se z pohledu pružin jedná o odpruženou hmotu aktuálně zatížené motorky.

Z pohledu motocyklu tlačí při brzdění vozovka na přední tlumič

V každém případě, jako motocykl mám k dispozici sílu v pružinách, kterou působím proti vozovce na úkor zdvihu. Čím slabší pružina, tím víc se to stane. Takže těžký motocykl s měkkými pružinami bude mít během brzdění velký ponor. Z podobných důvodů se bude potápět zadek při akceleraci. Samozřejmě v obou případech hodně záleží na konstrukci odpružení. Třeba přední Telelever od BMW se neponořuje během brždění. Znamená to jenom to, že přesun hmotnosti nastal pouze bez zatížení pružiny. Během průjezdu zákrutou se oba tlumiče stlačují vlivem odstředivé síly, čím slabší pružina, tím větší pokles tlumiče. To platí pro všechny konstrukce.
Při velkém ponoru během brždění se mění závlek, zmenšuje se (zkracuje). To má za následek menší ovládací síly, motocykl je pocitově lehký, dobře mění směr. Ponor zadního kola je opozitum, zvětšuje se závlek, motocykl je těžkopádný, snižuje se těžiště a jezdec má pocit, že jezdí po zadním. Jízda v zákrutě a velkým ponorem obou kol může způsobit škrtání různých částí motorky o zem, padací rám nebo stupačky, což odlehčuje kola a snižuje trakci. Každopádně motocykl, který mění geometrii ve velkém rozsahu, není lehké ovládat. Takže vzhledem na ovladatelnost je výhodnější použití tužší pružiny.
Co to znamená v praxi? Musíme hlídat trakci pro zatáčení, brždění, akceleraci přes překážky. Takže každá volba tuhosti pružiny bude kompromisem, jak z pohledu turistiky, tak z pohledu okruhového jezdění. Přední a zadní pružení musí být vyvážené, protože na obě strany působí stejné síly během zatáčení. Když je jeden konec měkčí oproti druhému, motocykl bude „rotovat“ kolem tužšího pružení a měkčí tlumič tak bude ponořován mnohem víc, což má vliv na geometrii řízení. Poměrově měkká přední vidlice má v zatáčce tendenci být vratká, zavírat řídítka. Když je naopak nastavená tvrději oproti zádi, mašina jezdí se široka, je nedotáčivá.

Co s tím dělat?

Příliš tvrdé pružiny poznáte, když motorka poskakuje po malých nerovnostech, máte pocit ztráty trakce (nebo blokování kola) během průjezdu zatáčkou na rozbité cestě, dělá rázy do rukou při projetí velkých nerovností, má široký výjezd (tvrdý předek) nebo zavírá řídítka (tvrdý zadek). Při měkkých pružinách můžete mít pocit, že se motorka moc ponořuje při brždění a akceleraci, jde na dorazy, kdy to neočekáváte (větší nerovnosti), zavírá předek v zákrutě (měkký předek), nebo má široký výjezd (měkký zadek).
Samozřejmě tyhle symptomy můžou být způsobené také nesprávným seřízením tlumení. Teprve po nastavení sag a seřízení tlumiče na doporučené výrobní nastavení se můžeme soustředit na změnu pružiny. Pamatujte, že nesprávně seřízené tlumení není možné nahradit změnou pružiny, stejně jako nesprávně zvolená pružina pro daný motocykl se nedá dohonit štelováním tlumení. I když výsledné symptomy můžou být hodně podobné. Sag nenastavitelného tlumiče lze upravit podložením pružin, třeba pro účely zjištění procentuálního rozdílu síly, kterou potřebuji mít pro sag nové pružiny. Vždy postupujte po malých krocích a nikdy nedělejte větší změnu než jednu. Až když si budete jisti svým výsledkem, můžete udělat další. Doporučuji všechny změny a jejich vliv bedlivě zapisovat.

Pokusím se odpovědět na první otázku, kdy měnit pružinu? Mnoho motorkářů si mění pružiny naslepo, zkrátka zakoupí progresivní pružinu výrobce YSS, Hyperpro, Wilbers nebo jiné. Je to také jedna z cest a ještě neznám nikoho, kdo by si na to stěžoval. Progresivní pružiny fungují docela dobře v širokém spektru zatížení, ale třeba pro konkrétní využití samozřejmě nejsou optimální. Mnou doporučený postup je:

1. Repase původních tlumičů
2. Výrobní doporučené nastavení (hladiny oleje, předpětí, odskok a komprese)
3. Nastavení sag
4. Jezdit, jezdit, jezdit…

Je potřeba pochopit chování motorky vzhledem na mé ježdění a očekávání a před každou jízdou kontrolovat tlak v pneumatikách (zejména tomu věnujte pozornost po jakékoliv změně nastavení). Teprve po těchhle krocích a sledování, zda se objevují výše uvedené symptomy, zjistíme, jestli jsou pružiny skutečně potřeba vyměnit. A když měníme pružiny, tak je nestačí měnit pouze na jednom konci motorky.
Za jakou pružinu měnit? Jedna z nejlepších pomůcek je online kalkulátor tuhosti pružin pro přesně zvolený typ motorky a styl jízdy od RaceTech. Počítá s hmotností jezdce, poměrem rozložení hmotnosti a jízdními preferencemi, aplikováno na sériový stav. Nefunguje stoprocentně, ale určitě pomůže k vytvoření obrazu, kupř. poměrů předek vs. zadek. Pružiny se nastavují na jízdní styl. Sériové nastavení obyčejně počítá s hmotností jezdce v rozmezí 70-80 kg. Dle typu motocyklu pak jízdní styl, cestovní motorky – měkké, supersport – tvrdé preference. Výrobci mají také svůj vlastní návod, jak má podvozek pracovat, Honda – měkké preference, Ducati – skálopevné.

Mýty:

1. Řeči o tom, jak jsem přitvrdil zadek (rozuměj nastavovací matici utáhnul předpětí na maximum), protože když jezdím sportovně, přeci musím tvrdit, jsou nesmysl. Jediné, co se stane, je změna sag, základního nastavení podvozku, a změna poměru předek vs. zadek. S motorkou jde jednodušeji zatáčet, protože se zkrátí závlek a předek se přetěžuje, tudíž jeho pokles při brždění a projezdu zákrutou se neúměrně zvětšuje. Pamatujte, že nastavování podvozku začíná v garáži.
2. Nevyužívám celý zdvih tlumiče, mám ho tvrdě. Nemusí být pravda, protože zadek je během jízdy namáhán obyčejně méně, neboť brždění zatěžuje přední vidlici mnohem víc. Akcelerace nedělá to samé, protože hnací síla přes řetěz pomáhá proti ponoru zadního kola (anti-squat geometry). Z toho důvodu mají také některé superbiky nastavitelnou osu zadní kyvky a větší zdvih tlumičů.
3. Předpětí vám sníží nebo zvýší motorku, neudělá z pružiny tvrdší, jinou pružinu. Z důvodu toho, že se nejedná o jednoduché statické zatížení, ale dynamické kmitání setrvační hmoty, které je definováno nejen hmotou, ale také zrychlením jí uděleném. To, co dodává pocit tvrdší pružiny, je fakt, že síla na počátku a konci zdvihu bude větší. Zvýšené předpětí na progresivní pružině však znamená také posun v jejím spektru tuhosti, co může fungovat do jisté míry jako zvýšení tuhosti. Proto progresivní pružiny (ač ne příliš bedlivě zvolené) obyčejně vyhovují většímu rozsahu hmotnostních kategorii jezdců.

Informace o redaktorovi

Marek Janoušek - (Odebírat články autora)
Jan Rameš - (Odebírat články autora)