CYKELPORTALEN

Danmarks uafhængige cykelportal

Fjederforgafler Fjederforgafler
Principperne bag de mest gængse fjederforgafler. Fjederforgafler

Indhold:
1.0 Forgafler med affjedring.
2.0 Forgaflens anatomi.
3.0
Fjederforgaflens udvikling.
4.0 På arbejde med fjederforgaflen.
5.0 De
forskellige typer fjederforgafler.
6.0 Service g anvendelse.
7.0 De kendte
fjederforgaffel mærker.

1.0  Forgafler med affjedring

Affjedring på mountainbiken giver mange fordele og er kommet for at blive. Affjedring komplicerer dog cyklen og det vrimler med nye ord og
begreber, som cyklisten skal prøve at forstå.  I det efterfølgende vil vi forsøge at afmystificere begreber som sag, rebound og
progressivitet (der i denne sammenhæng ikke har noget med holdninger at gøre) og hermed gøre det muligt for dig at følge med, når nørderne slynger om sig med disse og andre ukendte begreber. Der vil i vid udstrækning, så vidt muligt, blive benyttet danske betegnelser. Den engelske betegnelse nævnes første gang et nyt emne omtales.

Du kan læse om fjedergaflens anatomi og når du herefter kender de vigtigste ord og begreber gennemgår vi fjedergaflens udvikling. Fra starten, hvor pionererne ombyggede motorcyklernes forgafler, til de senere og mangeartede forgafler.

Hvis du vide mere og komme helt til bunds, kan du komme med på arbejde hos forgaflen. Vi bevæger os ind i gaflen og udreder den væsentligste fysik.

Hvis du overvejer at skifte til fjederforgaffel kan du med fordel læse denne artikel først. Vi har samlet alt det vigtige med anbefalinger af
gafler til forskellige formål i overskuelige tabeller.

2.0   Forgaflens anatomi

Den mest almindelige forgaffeltype er teleskopforgaflen, en konstruktion, der stammer fra motorcyklerne. Teleskopforgaflen består typisk
af følgende dele:


2.1 Udvendige gaffelben

(slider tube) er forgaflens bevægelige ben. Forbindelsen mellem de ud og indvendige ben består af en bøsning, der sikrer en slørfri bevægelse. En pakning forhindrer at vand og skidt finder vej ind i forgaflen. Inde i de udvendige gaffelben finder vi fjederelementet og en eventuel dæmperenhed. De udvendige gaffelben er fremstillet af aluminium, magnesium eller kulfiber.

2.2
Bremsebøjlen (
fork brace/brake booster) forbinder de to udvendige gaffel ben og er med til at sikre at forgaflen bliver tilstrækkelig stiv ved kurvekørsel. Den er også med til at sikre at de udvendige ben bevæger sig parallelt  op og ned og derved undgår en uensartet påvirkning af de to gaffelben. En uens påvirkning af gaffelbenene øger nemlig risikoen for slid på bøsninger, hvilket giver slør i forgaflen. Bremsebøjlen er fremstillet af aluminium eller kulfiber. På nyere forgafler er bremsebøjlen og de udvendige gaffel ben ofte støbt i en enhed (one piece casting).

2.3 Styrstammen.
Også kaldet stilken (steerer tube eller stem) danner via styrfitting forbindelse til stellet. Den er typisk fremstillet i aluminium, på billigere forgafler i stål.

2.4
Gaffelkronen/gaffelbroen (crown)
Er fastgjort i bunden af styrstammen og danner forbindelsen mellem denne og de indvendige gaffelben. Materialet er aluminium, som regel støbt, men kan også være fræset ud af en klods. Samlingerne mellem styrstamme og gaffelben og gaffelkrone er som regel limet, hvilket giver
solide og billige samlinger, men den kan også være udført med bolte. Anvendelsen af bolte er en tungere og dyrere løsning, men har den fordel at de enkelte dele kan udskiftes.

2.5 De indvendige gaffelben (stanchion tube)
Er første led i teleskopet og medvirker til at styre fjederen. De indvendige gaffelben er fremstillet af aluminium, stål eller kulfiber. De kan være belagt med hård forkromning, teflon eller keramik, hvilket sikrer minimal friktion mellem gaffelben og pakning. På en del forgafler er de indvendige gaffelben beskyttet af en udvendig gummibælg.

Fjederelementet.
Fjederen er hjertet i forgaflen. Ingen fjeder, ingen bevægelse. Fjederen kan være en spiralfjeder fremstillet af stål eller titanium.
Det kan også være en nylonblok, en såkaldt elastomer, eller man kan endelig anvende luft som fjederelement.

De tre typer har hver deres fordele og ulemper. Det ser vi på senere.

3.0
Fjederforgaflens udvikling.

De første forgafler til cykler var designet af folk med rødder indenfor motocross. Man tog teknikken herfra og tilpassede størrelsen. Fjederelementet i de første gafler var luft. Luftens største fordel er den lave vægt. En anden stor fordel er den simple konstruktion – det eneste der skal til for at ændre på fjederens egenskaber er en cykelpumpe. Ved at hæve eller sænke trykket i gaflen ændres den kraft, der
skal til for at presse fjederen sammen. Sidst men ikke mindst, har luften progressive egenskaber. Det gennemgås senere sammen med fordele og ulemper ved luft som fjederelement

Typisk kurve for en luftfjeder Som det ses skal der en ret stor kraft til at sætte fjederen igang. Dette skyldes at pakninger binder om de indvendige gaffelben. Når dette er overvundet følger den liniære og aktive del af kurven, der afsluttes med en progressiv del.

Årsagen til at forgafler med luftfjedre forsvandt, var problemet med at få luften til at blive i forgaflen. Det kræver gode pakninger, der ofte klemmer så hårdt om de indvendige ben at det går ud over fjederevnen – det fænomen at der skal en ret stor kraft til at sætte bevægelsen i gang, ikke pga fjederen men fordi at pakningerne hænger fast i de indvendige ben. Der findes ikke noget dansk ord for dette, men på engelsk hedder det stiction.

De nye Rock Shox SID gafler gafler har løst det problem ved hjælp af en ekstra luftfjeder der hjælper med at sætte bevægelsen i gang, hvilket giver en meget aktiv gaffel.

Elastomere

Næste skridt i udviklingen var elastomere, en art nylonfjeder. Meget anvendt indenfor industrien. De væsentligste fordele er en lav vægt og pris. Ulemperne er dog store: de kræver en del vedligeholdelse for at fungere optimalt. De virker ikke, når det bliver koldt, de kræver en
forholdsvis stor påvirkning før de begynder at fjedre, og så kan de let falde sammen.

 

 

Typisk kurve for en elastomer. Et aktivt liniært forløb afløses af en progressiv del.

For at afhjælpe nogle af ovenstående gener gik man over til MCU’er (Micro Cellulare Elatomere), som er elastomere, som indeholder en masse små luftbobler. Alt efter materiale og mængden af luft er MCU’erne mere eller mindre progressive. Birdy foldecyklen benytter et sådant element i sin bagaffjedring. MCU’erne er ikke så følsomme overfor kulde, og de falder ikke sammen som almindelige elastomere. Desuden har de en vis egendæmpende effekt, der er med til at kontrollere fjedringen.

Spiralfjedre

For at undgå de gener, der følger med elastomere, er det mest udbredte fjederelemet i dag en spiralfjeder, som oftest fremstillet af stål, mens vægtfanatikerne kan udskifte dem titaniumsfjedre.

  Typisk kurve for spiralfjeder. Et aktivt liniært forløb uden progressiv afslutning

En spiralfjeder kan skræddersys til den enkelte forgaffel. Ved at ændre på trådens tykkelse og antallet af vindinger, kan man ændre på fjederens karakteristik: den kan gøres progressiv eller liniær. Er fjederen liniær, vil den være tilbøjelig til at slå i bund, hvorfor denne type oftest kombineres med en elastomere. Andre fordele er at spiralfjederen ikke er følsom over for lave temperaturer eller dårlig vedligeholdelse.  Ulemperne er høj vægt og en manglende egendæmpning, der betyder, at der altid er en dæmper i forbindelse med fjederen.


Fjederens karakteristik

En fjeder kan være lineært eller progressivt virkende. Dette er et udtryk for forholdet mellem den kraft, der påvirker fjederen, og den resulterende vandring. Ved en lineær fjeder vil vandringen altid være den samme ved samme vægtpåvirkning: hvis f.eks 5 kg
trykker fjederen 5 mm vil 10 kg trykke den 10 mm og så fremdeles. En progressiv fjeder vil kræve en voksende kraft for at opnå den samme vandring: f.eks kræver de første 5 mm vandring en kraft på 10 kg, de næste 5 mm kræver 12 kg og så fremdeles. En ideelle fjeder er konstrueret så den er liniær i den 
første og aktive del af vandringen og progressiv i den sidste del af vandringen for at forhindre, at gaflen slår i bund.

4.0 På arbejde med fjederforgaflen

Når en fjeder har fået en påvirkning, der trykker den sammen, vil den, når påvirkningen ophører, rette sig ud til udgangspunktet og forbi dette og derefter stå og svinge omkring udgangspunktet, til den falder til ro. Hvis den næste påvirkning kommer inden fjederen er faldet til ro, vil svingningerne i fjederen stige, og til sidst vil man miste kontrollen over cyklen.  Du kender sikkert fænomenet fra en bil hvor
karroseriet skal falde til ro efter to dyk ved påvirkning af støddæmperen.

En udæmpet fjeder vil svinge langt tid efter at den ramte forhindringen. dette kan betyde at man mister kontrollen
over cyklen.

Elastomere har en egen dæmpende virkning, der kan holde dette fænomen i skak : andre dæmpende faktorer kan være friktionen mellem bøsninger/pakninger og de indvendige gaffelben. På forgafler med luft- eller spiralfjedre er dette dog ikke nok til at kontrollere fjederbevægelsen, hvorfor disse er forsynet med en støddæmper.

Principielt foregår dæmpningen ved at omdanne bevægelsesenergi i forgaflen til varmeenergi. Dette sker ved hjælp af olie eller luft, men det kan også være en form for friktionsdæmper.

I forbindelse med dæmperens bevægelse taler man om kompressions- eller returvandring. Kompressionen er, når forgaflen trykkes sammen, og returvandringen (rebound)  er bevægelsen tilbage til udgangspunktet.

 

En dæmpet fjeder vil hurtigt falde til ro og være klar til næste forhindring

5.0 De forskellige typer fjedergafler

Vigtigste
fordele

Vigtigste
ulemper

Anbefalet
anvendelse

Oliedæmperen

Mange
indstillingsmuligheder

Kompliceret

Kræver en del
vedligeholdelse

Crosscountry/race

Luftdæmperen

Stort variationsområde

 

Løbende
vedligeholdelse, utæthed

Crosscountry/race

Upside-down

God
vægtfordeling

Reagerer godt
på små ujævnheder 

Kompliceret

freeride

Fjederdæmperen

Simpel

Pålidelidelig

Vedligeholdesesfri

Reagerer ikke
på små bevægelser, er 

Freeride og
downhill

5.1
Oliedæmperen
eller den hydrauliske støddæmper – anvender olie til at kontrollere  fjederbevægelsen. Dæmpningen sker når et stempel bevæger sig op og ned i et olie bad.  For at væsken kan bevæge sig fra den ene side af stemplet til den anden, er stemplet forsynet med et antal huller eller porte. Størrelsen af disse porte er bestemmende for hvor kraftig dæmpningen er: store porte giver en hurtig gennemstrømningshastighed og
en lille dæmpning, mens små porte giver en lav gennemstrømningshastighed og dermed en kraftig dæmpning.

Da man ikke ønsker samme dæmpning i kompressions og returbevægelsen, er der separate porte for de to bevægelsesretninger. For at hindre at olie løber gennem de forkerte porte, er disse forsynet med en ventil, der kun tillader gennemstrømning i en retning. Ventilen er ofte udført som en plade, der ligger over porten, holdt på plads af en fjeder.

Den hydrauliske støddæmper er ofte udført som en lukket patron, der ikke kan repareres, men er en brug og smid væk genstand.

De fleste forgafler med hydrauliske støddæmpere har en ekstern mulighed for at justere dæmpningen i returbevægelsen. Returdæmpningen skal forhindre at forgaflen retter sig ud for hurtigt, så hjulet springer, og man mister kontrollen. For kraftig dæmpning betyder, at forgaflen ikke når at rette sig ud inden næste forhindring. Den rigtige indstilling er et spørgsmål om kørestil og terrænets beskaffenhed. En
anden forholdvis enkel metode at justere dæmpningen i både kompressions og returbevægelsen er at skifte olien til en med en anden viskositet: jo tynde olie des mindre dæmpning og omvendt jo tykkere jo mere dæmpning.

Har du mod på det, findes der uanede muligheder for at tune dæmpningen. Portene kan bores op eller limes til, ventilerne kan ændres  med andre fjedre eller skiver, samt antallet af disse og deres størrelse.  Der findes flere firmaer i f.eks Tyskland som har specialiseret sig i at kunne levere tuningskit til de mest gængse fjederforgafler. Den hydrauliske støddæmper er den mest anvendte type i de forgafler, der er på markedet i dag.


Anordningen til venstre vil være helt “død” fordi stemplet ikke kan bevæges. Heller ikke støddæmperen i midten fungerer, fordi den er fyldt helt op med olie. Længst til højre ses en teleskopdæmper i sin simpleste udførelse.

5.2 Luftdæmperen

I grove træk ligner luftdæmperen den hydrauliske: blot anvender man luft i stedet for olie. Dette kan ske efter to principper, hvoraf den ene fungerer som den hydrauliske, ved at luften passerer porte i et stempel eller en ventil.  Det andet princip er meget simpelt, idet luften under kompressionen presses ud af forgaflen gennem en ventil. Under returbevægelsen suges der frisk luft ind i forgaflen gennem en anden ventil.

Luftdæmpningen er ikke særlig udbredt men enkelte mærker har brugt (RST) eller bruger denne form for dæmpning. Look Forrnales er et andet nyere eksempel af slagsen.

 

Når det indvendige gaffelben bevæges ned, presses olien gennem stempelstangen og gennem stemplet. Dette bremser bevægelsen og hindrer ukontrollerede svingninger.

5.3
Upside-down

En særlig type teleskopgaffel er upside-down modellen. Som navnet antyder, står den på hovedet, forstået på den måde, at de udvendige og indvendige ben har byttet plads. Fordelen ligger i den lavere uaffjedrede vægt. Groft sagt kan cyklen deles op i den affjedrede og uaffjedrede  vægt. Den affjedrede vægt er den del af cyklen, der hviler på fjederen: de indvendige gaffelben, gaffelkronen, styrstammen, styrfitting osv. Den uaffjedrede vægt er den del af cyklen, som fjederen hviler på: de udvendige gaffelben, bremser og hjul. En lav uaffjedret vægt betyder, at
forgaflen reagerer på mindre ujævnheder end ved høj uaffjedret vægt – altså en mere aktiv affjedring. Det er også en vanskeligere konstruktion, hvorfor den er ret sjælden. Et eksempel på det nyeste tiltag er Cannondales Lefty  med kun et gaffelben.

5.4
Parallogramforgaflen

Teleskopforgaflen er den mest udbredte forgaffel på markedet i dag, men der findes andre spændende alternativer. Teleskobforgaflens største fordel er dens simple opbygning med få bevægelige dele. Ulempen er at cyklens køre egenskaber ændres under gaflens
bevægelser. Når forgaflen trykkes sammen bliver akselafstanden mindre og kronrørets vinkel ændres. Dette mærkes især ved opbremsning og på forgafler med lang vandring.

Disse problemer kan man stort set designe sig ud af ved at benytte parallogramprincippet. 

Alt efter længden af svingarmene og placeringen af deres omdrejningspunkt kan vandringen styres, så aksel afstanden holdes omtrent uændret og ved opbremsning undgår man cyklens dykkende bevægelse. Der er også andre fordele parallogram forgaflen er ofte stivere end
teleskobforgaflen (Cannondale Head Shok undtaget) hvilket giver en mere præcis styring. Desuden kan man klare sig med kun en fjeder og støddæmper, hvilket har betydning for vægten. Ulempen er de mange bevægelige dele der kræver en del vedligeholdelse.

De mest kendte mærker er AMP som i mange år har været blandt de letteste forgafler på markedet. Desværre har de indstillet produktionen af disse gafler. Noleen er et andet eksempel. En anden nyere og ikke særlig udbredt konstruktion er Look Founales som vi i øjeblikket
tester og vender tilbage med en udførlig rapport om.

 

6.0 Anvendelse og service

Justering af fjederen
I forbindelse med justering af fjederen er der nogle begreber, vi skal have fat i: forspændingen og den negative vandring.

Forspændingen (preload) og den negative vandring (sag) er to begreber, der er afhængige af hinanden, forstået på den måde, at forspændingen er bestemmende for, hvor stor den negative vandring er. Den negative vandring er det stykke forgaflen synker sammen, når
man sætter sig op på cyklen – den skal typisk være 20-30 % af den totale vandring.  Den negative vandring justeres ved at ændre på forspændingen: jo større forspænding des mindre negativ vandring og omvendt. Forspændingen justeres som oftest ved at dreje på en knap øverst på det indvendige ben, hvorved fjederen presses sammen eller løsnes. Ved luftfjedre ændrer man trykket. En stor negativ vandring giver en aktiv forgaffel, en lille en stivere affjedring.

Den negative vandring bruges, når der køres over et hul: uden negativ vandring ville man banke lige ned i hullet og måske slå forgaflen i bund. Den negative vandring vil rette forgaflen ud og dermed give lidt ekstra vandring, og den forhindrer også forgaflen i at toppe ud (det modsatte af at slå i bund)

Når du vælger fjederforgaffel bør du overveje, hvor meget du kan og vil bruge af tid og ressourcer på at vedligeholde din gaffel. For altid at fungere optimalt er der for nogle gaffeltyper krav om jævnlige serviceeftersyn. I tabellen herunder

kræver minimal service. jævnligt
eftersyn og justering (for hver 20. køretime).
hyppige
tilsyn (for hver 10. køretime)
  fjeder X
  luft/olie X X
  elastomer X
  luft X

En fjederforgaffel er et stykke kompliceret mekanik. Generelt bør man holde sig fra cykler i prislejet omkring de 4 – 5000 kr med fjedrerforgafler, da de erfaringsmæssigt giver flere problemer end glæder. Køb heller en uaffjedret model eller tag springet og betal
lidt mere. Der tales meget om mærkevare snopperi, men når det gælder fjederforgafler bør du som hovedregel kun gå efter mærkevarer.  

7.0 De kendte fjederforgaffel mærker

Der findes rigtig mange fjederforgaffelmærker, men her er kun nævnt de mest kendte, som vi mener overholder de krav man kan forvente
mht til kvalitet og pålidelighed og ikke mindst sortiment.

Rock Shox
Har en nærmest kultagtig status blandt hardcore mountainbikere. Rock Shox er om nogen dem som var banebrydende med med de første
fjederforgafler specielt til mountainbikes. Topmodellen SID hører til blandt de letteste på markedet. Desværre har specielt pålideligheden de sidste år ikke helt levet op til navnet. Sortimentet er bredt og starter prismæssigt omkring de 1500 kr og ender tæt på de 9000 kr for topmodellen.

SunTour
har et kæmpe program i forgafler hovedsaglig bygget på fjeder og elastomerprincippet. De er endvidere en af de få som også
laver gafler til 700 C hjulstørrelsen. Pris og kvalitetsmæssigt ligger SunTour i mellemsegmentet. fra 1000 – 4000 kr.

FoxRacing
har igennem mange år haft ekspertisen på bagfjederelementer. Oprindelig stammer deres ekspertise fra motoecross men de senste år har de også levet et par fremragende fjederforgafler som er specielle ved at en ekstra ventil som registerer underlaget og låser gaflen når når der ikke er behov for den. Prismæssigt ligger vi i den høje ende over de 6000 kr.

Marzocchi
er en italiensk producent også med rødder i mortorcykelindustrien. Deres stærke side er freeride og downhill markedet hvor lang vandring og
pålidelighed har større vigtighed end lav vægt, men deres Marathon serie viser at de også kan konkurrere med Rock Shox og Manitou. når det kommer til lette CC gafler. En anden særkende er deres standardisering omkring alle løsdele og fittings, så de i praksis er lette at udføre service på. Prislejet starter ved omkring 1500,- og op til ca. 10000,-

Manitou
er også blandt pioneerne når det gælder fjederforgafler, men har nok levet lidt i skyggen af  Rock Shox, men med deres nye program som blev lanceret sidste år er de kommet stærkt tilbage.  Skarep er lidt af en SID killer og deres mellemklasse gafler Axel er virkelig et hit.
Prismæssigt ligger vi mellem 2000 til 7000 kr.

Cannondale
er kendt for deres patenterede HeadShok system som er en integreret del af styrfitting og forgaffel. Det vil sige at du kan ikke købe deres gafler i løs vægt, men kun som en del af Cannondales komplette cykler. Dette giver en meget stiv og samtidig let konstruktion.
Headshok princippet findes i flere forskellige varianter med forskellig vandring og med olie/luft patron og elastomer patron. Nyeste skud på
stammen er deres Lefty upside down gaffel som er speciel ved kun at have et gaffelben. Cannondale gafler skal man absolut ikke selv rode med, da de kræver specialværktøj og viden.

Kilder:
Rock
Shox
Cannondale
Fournales
Ultimate Bicycle
Frontsuspension
Principles

Del denne artikel...Share on Google+Share on LinkedInPin on PinterestTweet about this on TwitterShare on FacebookEmail this to someone

CYKELPORTALEN