Вы скажите: "А зачем вобще знать, как двигаются жидкости или воздух внутри вилки, или сжимается пружина?" Безусловно, счастливым обладателям вилок Fox, Marzocchi, Manitou или RockShox это знать может быть и не надо. А для того, чтобы сделать, скажем, из SR Duro конфетку, такие знания пригодятся. 

Статья напичкана схемами, картинками и теориями. Всё будет предельно упрощено, ведь наша цель - понять принцип работы того или иного механизма. Начнем.

Почти все вилки состоят из двух ног. Их мы и рассмотрим. В левой ноге имеется пружина (неважно какого она типа), в правой - демпфер.

Левая нога

Начнем с самых дешевых пружинных и пружинно-эластомерных ног 

Сверху - эластомер, снизу - пружина.

Эластомер представляет из себя синтетический цилиндр, дубеет на холоде. Предположим у нас будет вилка ходом 100мм.

Принцип действия: при нагружении вилки происходит сжатие пружины. Силу, которую нужно приложить, чтобы сжать вилку на единицу длины, увеличивается линейно. В пружинно-эластомерных вилках внутри пружины находится эластомер, который делает силу сжатия нелинейной. На графиках это так:

График работы вилки без эластомера имеет вид прямой линии. Сила сжатия увеличивается линейно. Теперь посмотрим на правый график. Когда эластомер начинает сжиматься (30мм), график начинает ложиться, то есть сила сжатия начинает нелинейно увеличиваться. По опыту использования таких вилок могу сказать, что они очень жесткие. Хорошо, если будут глотать большие ямы на скорости... А то и не будут. В стоковом варианте реальных ход у вилки в 100мм будет всего 50мм. Самый рспространенный способ смягчить их - это обрезать эластомер.

Обрезали эластомер на 30мм. Что имеем? Теперь пружина работает на ход 60мм (30 было + 30 обрезали). Когда вилка просаживается более чем на 60мм в работу вступает эластомер. Сила сжатия начинает возрастать. Таким образом, эластомер выступает в роли отбойника. Можно его совсем убрать, но это может быть черевато пробоями. Впрочем всё зависит от стиля катания.

Воздушная пружина в левой ноге.

Следующей по качеству работы и возможности настроек является воздушная пружина. Её можно встретить на всех вилках весом около 2кг и ценовом диапазоне свыше 8-10к.

Устройство выглядит так:

Принцип работы элементарный. Через клапан накачивается давление в воздушную камеру. Воздух начинает давить на стенки, окружающие его. Поршень с отбойником прикреплен к штанам вилки, верхняя крышка - к ногам. Воздух, воздействуя на поршень и крышку, стремиться разжать вилку. 

При сжатии вилки, увеличивается давление воздуха. Таким образом воздух выполняет роль пружины. Крышка и поршень выглядят так:

Если рассмотреть сжатие вилки, то получим:

Из графика видно, что воздух имеет нелинейный закон сжатия. В конце хода вилки он работает, как отбойник. Если накачать вилку сильнее, получим сдвиг кривой вправо, если приспустить - влево.

В некоторых вилках Marzocchi в воздушную камеру наливалось масло. Смысл такой операции в регулировке объема воздуха в ноге. Уменьшая обьем камеры, мы сжимаем график к низу, увеличивая - растягиваем наверх.

Плюсы воздуха на лицо. Это, во-первых, нелинейность сжатия. Во-вторых, очень широкая возможность регулировок под вес велосипедиста и стиль езды и, в-третьих, вес. Нет ни пружины, ни эластомера, которые весят добрые 200-300 грамм.

Но в этих двух типах вилок есть один общий минус. Если внимательно посмотреть на графики, можно увидеть, что кривые начинаются не от нулевой точки. Что это значит? Для того, чтобы сдвинуть вилку нужно приложить N-ное усилие. Этот недостаток компенсируется системой от фирмы RockShox под названием Dual Air.

Вилки с системой Dual Air

(шикарная статья, взята с сайта Веломания)

Схема этой системы выглядит так:

Вот схематичное изображение системы Dual Air. Сверху, над поршнем, в ноге вилки (черный цвет) расположена позитивная воздушная пружина: она собственно и обеспечивает упругость вилки. Под поршнем – обратная, негативная пружина. Она обеспечивает «плюшевость» при работе вилки. Чем больше воздуха в негативке, тем более чувствительная вилка на малых ходах.
Сразу же возникает вопрос: а почему вилка не может быть плюшевой без негативки? А вот потому. Физика сжатого воздуха такова. И далее я подтверждаю это своими расчетами.

Физика процесса
Воздух – упругая среда. При сжатии он нагревается и, если нет теплоотвода в стенки, эта теплота еще больше увеличивает давление внутри камеры сжатия. В итоге характеристика сжатия типичной «простейшей» воздушной вилки напоминает параболу. Такую характеристику называют прогрессивной и, в общем-то, это хорошо, так как прогрессия в конце хода уменьшает риск пробоя (например, я ни разу не смог пробить свой RS SID, хотя бил его сильно). Однако вот в чем проблема: как только ты накачаешь в камеру нужное количество давления, характеристика «уходит» вверх, и в начале хода у тебя появится очень даже ощутимое усилие, необходимое для «страгивания» вилки. Это не хорошо, ведь такая вилка совершенно не плюшевая, а очень даже жесткая в начале хода.

Как видим, для страгивания вилки требуется усилие почти в 50 кг (в расчете принято давление в 100 PSI, диаметр воздушной камеры 28 мм и ее начальная глубина 100 мм). А что будет, если мы в пару к позитивной камере добавим негативную?

Как видим, ситуация меняется в корне. Зеленой линией показана характеристика позитивной камеры (такая же, как в примере выше), синей – отдельно негативной. Результирующая характеристика – красная. В данном примере я сознательно подогнал значения диаметров и начальных объемов камер так, чтобы результирующая сила в начале хода стала равной нулю (диаметр негативной камеры 26 мм, начальное давление 115 PSI, начальная глубина 10 мм). Как можно заметить, во второй половине хода вилки влияние негативной камеры сходит на нет, что и неудивительно, ведь ее объем очень сильно увеличивается, в то время как объем позитивной камеры пропорционально уменьшается. В общем, вот вам нулевое усилие страгивания, та самая «плюшевая» вилка. А что будет, если мы недокачаем негативную камеру?

В этом случае у нас негативная воздушная пружина не сможет скомпенсировать полностью «преднатяг» позитивной камеры. Поэтому усилие начального сдвига снизится (в данном примере наполовину), но не исчезнет полностью.

Возможны варианты
Играясь с диаметрами и объемами камер, можно добиться любой необходимой характеристики сжатия. Можно увести гиперболу вправо, сделав вилку почти линейной, а можно наоборот, придать ей чудовищную прогрессию уже в середине хода, при этом в нулевой зоне вилка останется плюшевой.

На этом закончу про пружины. 

Правая нога

Во всех вилках, кроме пружинных и пружинно-эластомерных, находится демпфер. Что это такое? Это некая конструкция, основное назначение которой, устанавливать скорости сжатия и разжатия (отскока) вилки. Для упрощения рассмотрим демпфер только с регулировкой скорости отскока.

Какая работа должны быть у вилки? Максимально быстрое и бесприпятственное сжатие и контролируемое разжатие (отскок).

Для того, чтобы перейти к рассмотрению работы демпфера необходимо прочитать два тома учебника по гидравлике. Этим мы и займемся! Шучу шучу )) Основное понятие в демпфере - это расход жидкости. Расход - это количество вещества, которое может проистекать из отверстия с определенной площадью сечения за единицу времени. На расход жидкости влияет: площадь отверстия, вязкозть жидкости, температура жидкости. (и ещё несколько параметров, о которых упоминать не буду). Также нужно знать, что в гидравлике жидкости принято считать абсолютно несжимаемыми.

Переходим к картинке. Корона соединена с ногами вилки, в ней ввернута верхняя крышка. Масляная ванна соединена со штанами. Через крышку и шток передается поступательное движение на поршень.

Цикл сжатия.

Поршень начинает двигаться вниз. На рисунке, справа, показан вид поршня сверху. На поршне имеется клапан (тонкая стальная шайба), которая под действием давления снизу поднимается вверх и пропускает масло через отверстия в поршне в верхнюю часть катриджа. Клапан прижат сверху очень слабой пружиной. 

Скажу пару слов по доработке.

1. В заводской вилке обычно залито густое масло. Из-за этого уменьшается расход через отверстия в поршне. Замена масла существенно изменит работу вилки.

2. На поршне должны быть большие отверстия, чтобы расход масла был максимальный. Доработку можно сделать путем удаления перегородок (конечно не всех) или же расточкой отверстий.

3. Пружина на клапане, воздействуя на него, стремиться уменьшить расход. Если есть возможность поставить пружину мягче - сделайте это.

Цикл разжатия.

Поршень начинает движение вверх. Давление сверху прижимает клапан к поршню, тем самым перекрывая в нем отверстия. В штоке сделаны отверстия - Обратные каналы. Через них масло начинает проходить в нижнюю часть катриджа. Внутри штока есть вал регулировки отскока. Кончик его имеет конус. Когда Вы вращаете крутилку регулировки отскока, Вы опускаете или поднимаете этот вал, тем самым открывая или закрывая отверстие, через которое проходит масло. Принцип работы можно сравнить с обычным водопроводным краном. Когда Вы открываете вентель - расход увеличивается, когда закрываете - уменьшается. Здесь тоже самое. Такими поворотами регулировки отскока Вы увеличиваете или уменьшаете скорость разжатия вилки.

Доработка.

Здесь нужно знать, что именно вы хотите от отскока вилки. Если Вы хотите плавного отскока, лучше всего поиграть с вязкостью масла. Если же наоборот - пилить обратные каналы.

На картинке поршень с уплотнением. Клапан с пружиной, к сожалению, не видно.

PS. Если Вы не уверены в своих силах, то лучше не лезть в вилку! Ведь то, что отпилено, обратно не приделаешь.

Всё работы по доработки вилок делаются у меня. Вопросы можно задать на форуме