Damper

(2011-12-27)

(edit: 2017-04-21)

Damper, czyli na polskie tłumik, to w zawieszeniu roweru jeden z najciekawszych elementów. Wiąże się to po pierwsze z jego niewielkim rozmiarem i jednocześnie dość wyśrubowanymi warunkami pracy. Postanowiłem się zatem przyjrzeć temu elementowi dokładniej.

Uproszczony schemat dampera powietrznego wygląda tak:

Uproszczony, gdyż pominąłem na schemacie wszelakie regulacje, oraz kwestię uszczelnień. Schemat jest jednak na tyle dokładny, że pozwala na przyjrzenie się wszystkim kluczowym elementom dampera.

(@2017 - Ten schemat jest również nieco nieprawidłowy. W rzeczywistych konstrukcjach tłumiki powrotu i kompresji są zwykle w pozycjach odwrotnych do tych na rysunku. )

Jak widać, jest to schemat dampera powietrznego. W damperze sprężynowym główna różnica będzie polegać na braku sprężyny powietrznej, a zastąpieniu jej sprężyną zwojową ( serio! ;) ) wszelakie sprawy dotyczące tłumienia są takie same.

W każdym razie poszczególne elementy to:

• Komora pozytywna – komora powietrzna będąca główną częścią sprężyny. Ciśnienie w niej określa "twardość" dampera. Zmieniając objętość tej komory wpływamy na charakterystykę sprężyny ( po szczegóły odsyłam tutaj: Medium ściskane). Wielu producentów sprzedaje całe zestawy tunerskie składające się z rożnych pokryw zbiornika lub sprzedają dampery w różnych konfiguracjach określanych zgodnie z objętością komory – tzn 'High Volume' ( sprężyna bardziej liniowa ) czy 'Low Volume' ( sprężyna bardziej progresywna ).

Nazwa 'pozytywna' bierze się z faktu, iż w miarę ugięcia ciśnienie w komorze wzrasta.

• Komora negatywna – komora powietrzna na którą zwykle nie mamy większego wpływu. Jej rola w damperze polega na modulowaniu początkowej fazy skoku dampera. Damper bez komory negatywnej posiada tzw 'moment rozruchowy', czyli wymaga przyłożenia sporej siły do początkowego ugięcia. Obecność sprężyny negatywnej zmniejsza to wymaganie. Nazwa 'negatywna' oznacza, iż w miarę ugięcia ciśnienie w tej komorze spada.
• Tłoczysko - Element składający się z tłoka ( mającego formę od durszlaka do kanapki części o skomplikowaniu zegarka ) oraz jego drążka prowadzącego. W najprostszych damperach podziurawiony tłok służy za całkowity tłumik. W bardziej zaawansowanych konstrukcjach wokół tłoka umieszcza się dodatkowe elementy tłumiące. O których niżej.
• Tłumik powrotu - Na schemacie zaznaczony prosty tłumik blaszkowy, ale to nie jest reguła, są też inne konstrukcje. W każdym razie, podczas powrotu dampera do pozycji wyjściowej tłumik ten stawia spory opór przepływowi oleju, zaś podczas ugięcia stanowi w miarę prostą do ominięcia przeszkodę. Jeżeli damper posiada regulację tłumienia powrotu ( większość ma ) to w przypadku tłumika blaszkowego najczęściej oznacza to przybliżanie/oddalanie tłumika od tłoka.
• Tłumik kompresji – na schemacie tak naprawdę jest tłumik kompresji wolnej, w postaci tłumika blaszkowego. Działa odwrotnie do tłumika powrotu, na tej samej zasadzie. Jeżeli damper posiada regulację tłumienia kompresji, to jest ona również realizowana poprzez przybliżanie/oddalanie tłumika.
• Komora oleju – zamknięty zbiornik w którym znajduje się olej tłumiący. Ważną cechą komory olejowej jest fakt, że jej objętość jest stała bez względu na ugięcie dampera. Podczas ugięcia wsuwający się drążek prowadzący tłoczyska powoduje, iż poziom oleju się podnosi. Pokazuje to ten rysunek:

To powoduje szereg problemów upośledzających tłumienie ze względu na fakt, że dampery pracują w różnych dziwnych pozycjach, oraz faktu, że rower górski potrafi podskakiwać na wybojach chlupocząc olejem. Rozwiązaniem tego jest wewnętrzny pływak.

• Wewnętrzny pływak – aby pozwolić na to aby poziom oleju się zmieniał, i jednocześnie damper mógł być montowany w dowolny sposób, komorę olejową zamyka się z jednej strony tłoczkiem który może się przesuwać w miarę zmiany poziomu oleju w tłumiku. Zapobiega to dwóm rzeczom. Po pierwsze – nie pozwala na pienienie się oleju – gdyż ten nie ma dostępu do powietrza, po drugie, dzięki temu tłumik można pracować w dowolnej pozycji.

Pozycja wewnętrznego pływaka jest bardzo ściśle określona dla danego dampera i może się zmieniać tylko w bardzo wąskich granicach.

Jeżeli będzie za płytko – tzn zbyt blisko tłumika – to po dostatecznie dużym ugięciu tłumik oprze się o pływak i tłumienie się zakończy, podobnie jak i ugięcie. Ewentualnie tłumik się zapowietrzy gdyż cały ciężar roweru będzie „wisieć„ na uszczelkach pływaka.

Jeżeli będzie za głęboko, to przy pewnym ugięciu po prostu pływak oprze się o dno zbiorniczka i ograniczy skok dampera.

• Tłumik dobicia – ostatnim elementem powszechnie dostępnym w większości damperów jest tłumik dobicia, czyli dodatkowa sprężyna powietrzna której charakterystyka została dobrana tak, aby przez większość skoku dampera stawiała minimalny opór, zaś w końcowej fazie skoku powodowała szybkie utwardzenie. Pełni to rolę tłumika szybkiej kompresji lub też tłumika dobicia – jak komu pasuje. W podstawowych damperach zwykle nie ma możliwości zmiany ciśnienia w tej komorze – jednak w bardziej skomplikowanych konstrukcjach taka możliwość istnieje i pozwala na jeszcze jedną regulację pracy zawieszenia.

Stosunkowo popularnym zabiegiem w damperach wyższej klasy, zwłaszcza przeznaczonych do wszelako pojętego kolarstwa grawitacyjnego, jest wyposażanie w zbiorniki wyrównawcze. Ich istnienie jest podyktowane dwoma czynnikami.

Po pierwsze – ilość oleju który jest w przeciętnym damperze jest bardzo niewielka. Jednocześnie damper pracuje poprzez konwersję energii mechanicznej, pochodzącej z pokonywania przeszkód, na ciepło. Jako, że gęstość oleju, a więc i tłumienie, zależy od temperatury, to sposób pracy dampera zależy od temperatury oleju. Im mniej oleju, tym szybciej się on rozgrzewa, więc i szybciej zmienia się charakterystyka tłumienia.

Co prawda współczesne oleje do zawieszeń są bardzo odporne na zmiany temperatury, to mimo wszystko zjawisko te występuje i większa ilość oleju w zbiorniku wyrównawczym powoduje późniejsze wystąpienie zmian tłumienia.

Druga sprawa wynika już bezpośrednio z technologii. Dodatkowe regulacje – takie jak platformy, tłumienie szybkiej kompresji, ciśnienie w tłumiku końca skoku czy inne takie – w damperze bez zbiornika wyrównawczego wymagałyby zegarkowych mechanizmów aby to wszystko zmieścić. Po dodaniu zbiornika można takie dobra bez problemu wyekspediować właśnie tam.