Rozkład zajęć
Semestr letni
Pomimo prawie 150 lat rozwoju motocykli ich ogólna budowa jest nadal bardzo zbliżona do pierwszych rozwiązań. Postęp techniczny, specjalizacja, a także wieloletnie wykorzystywanie motocykli do różnych zadań spowodowały wyodrębnienie kilku różniących się od siebie – głównie jednak pod względem cech użytkowych – typów konstrukcji tych pojazdów. O wydzieleniu takich pojazdów jak skutery, choppery, cruisery, motocykle klasyczne i turystyczne, motocykle off-road (cross, enduro, funduro itp.) oraz motocykle sportowe decyduje przeznaczenie, pojemność skokowa silnika, rodzaj i moc silnika, sposób napędu i geometria ramy. [1] Szczegółowy opis poszczególnych grup motocykli można znaleźć w pracy [2] lub [3].
 |
 |
 |
| Skuter | Klasyczny | Naked-bike |
 |
 |
 |
| Turystyczny | Sportowo-turystyczny | Chopper |
 |
 |
 |
| Off-road | Cruiser | Sportowy |
Rysunek 1. Sylwetki wybranych nadwozi motocykli [1]
Strukturę typowego motocykla sportowego można omówić na przykładzie modelu Yamaha YZF R6 (rys. 2 i 3). W motocyklach sportowych najczęściej wykorzystywany jest silnik czterosuwowy, który w przypadku większości motocykli stanowi część usztywniającą ramę. Silnik wraz ze sprzęgłem i skrzynią biegów tworzą zwartą konstrukcję tzw. zblokowanego układu napędowego. Cechą charakterystyczną silników motocyklowych, zwłaszcza sportowych, jest niska elastyczność i osiąganie maksymalnej mocy przy wysokich prędkościach obrotowych rzędu 7000-13000 obr/min.
Rysunek 3. Widok ogólny motocykla sportowego Yamaha YZF R6 [1]
Rysunek 3. Widok rozmieszczenia wybranych elementów konstrukcyjnych na przykładzie motocykla Yamaha YZF R6 [1]
1 – przednia kolumna resorująca, 2 – zbiornik wyrównawczy płynu hamulcowego, 3 – obudowa filtru powietrza, 4 – rama główna, 5 – tylna kolumna resorująca, 6 – rama pomocnicza, 7 – podnóżek pasażera, 8 – mocowanie i oświetlenie tablicy rejestracyjnej, 9 – czterotłoczkowy zacisk hamulcowy, 10 – chłodnica cieczy, 11 – silnik, 12 – chłodnica oleju, 13 – oś wahacza, 14 – dźwignia zmiany biegów, 15 – podnóżek kierowcy, 16 – wahacz tylnyKonstrukcja motocykla sportowego wywodzi się z motocykli wyścigowych, stąd istotny jest rozkład mas na poszczególne osie. W przypadku samego motocykla większa masa przypada na koło tylne (49:51), co jest spowodowane przewidywanym wzrostem masy na przednim kole po napełnieniu zbiornika. Z powodu określonej konstrukcji motocykla mającej za zadanie minimalizowanie oporu powietrza wymuszona jest pochylona pozycja kierowcy podczas jazdy, co nie pozostaje bez znaczenia dla rozkładu mas. Warto zauważyć, że masa w układzie kierowca–motocykl może być niekiedy bliska proporcji 1:2, dlatego kierowca ma możliwość w znacznym stopniu wpływać na dynamikę motocykla. W przypadku motocykla sportowego wzrost masy w przedniej części nie wynika jednak z opierania się kierowcy na rękach, jak często podaje się w literaturze, np. w [3], a z oparcia kolan o zbiornik paliwa. Dotyczy to jednak kierowcy, który opanował poprawną technikę prowadzenia motocykla, gdyż osoby mniej doświadczone rzeczywiście wspierają się na rękach.
Rysunek 4. Widok rozmieszczenia wybranych elementów konstrukcyjnych na przykładzie motocykla Yamaha YZF R6 [1]
1 – łożysko górne, 2 – nakrętka mocująca półkę, 3 – nakrętki kontrujące, 4 – reflektor przedni, 5 – zestaw wskaźników dla kierowcy, 6 – wlot powietrza, 7 – główka ramy, 8 – filtr powietrza, 9 – wtryskiwacz pomocniczy, 10 – zbiornik paliwa, 11 – pompa paliwa, 12 – siedzenie kierowcy, 13 – ogranicznik skrętu, 14 – półka dolna, 15 – łożysko dolne, 16 – trzpień kolumny kierowniczej, 17 – piasta koła, 18 – jarzmo zacisku hamulcowego i osi koła, 19 – tarcza hamulcowa, 20 – głowica z układem rozrządu typu DOHC, 21 – tłok, 22 – chłodnica oleju, 23 – prądnica, 24 – rozrusznik, 25 – filtr oleju, 26 – skrzynia biegów, 27 – katalizatorNiezwykle ważnym elementem budowy motocykla jest widoczna na rysunku 4 główka ramy, która ma szczególne znaczenie dla dynamiki motocykla. Konstrukcyjnie rzecz ujmując, jest to miejsce osadzenia dwóch łożysk tocznych mocujących przedni widelec, co tworzy układ kierowniczy. Natomiast pochylenie zawieszenia tworzy kąt główki ramy, który wpływa zarówno na bezpieczeństwo, jak i na łatwość manewrowania motocyklem. Kąt główki ramy ma swój odpowiednik w technice samochodowej i jest nim kąt wyprzedzenia sworznia zwrotnicy. To pojęcie nie jest spotykane w literaturze dotyczącej budowy i dynamiki motocykla, stąd też nie będzie ono wykorzystywane w dalszej części podstrony. [1]
Do najważniejszych zadań samochodowego zawieszenia przedniego należy łagodzenie wstrząsów wywołanych nierównościami terenu oraz zapewnienie właściwego kontaktu koła z nawierzchnią. W przypadku motocykla ze względu na specyfikę konstrukcji zawieszenie przednie pełni także funkcję układu kierowniczego. Kolumny resorujące połączone za pomocą półek tworzą tzw. widelec, który prowadzi koło jezdne, całość zaś jest zamocowana poprzez trzpień (element 16 na rysunku 4) w główce ramy. W przeciwieństwie do samochodowego motocyklowy układ kierowniczy nie pozwala na wprowadzenie przełożenia, które występuje w przekładni kierowniczej, ani też innych mechanizmów wspomagania. To powoduje, że oddziaływania jezdni na koło, a tym samym i ręce kierowcy, są znacznie bardziej odczuwalne. Niekiedy mogą być one na tyle duże, że pokonają siłę oporu stawianego przez kierującego i spowodują utratę stabilności i kontroli nad pojazdem. Z tego powodu odpowiednia konstrukcja oraz geometria przedniego zawieszenia są szczególnie istotne dla właściwego prowadzenia motocykla. Zgodnie z [4] można wyróżnić cztery główne rozwiązania konstrukcyjne przedniego zawieszenia motocykla, które zobrazowano na rys. 5.
Rysunek 5. Rozwiązania konstrukcyjne przedniego zawieszenia [4]
a – dźwigniowe, b – teleskopowe, c – widelec z wahaczem pchanym, d – widelec z wahaczem wleczonym
Zawieszenie typu upside-down (rys.6. po prawej) nie jest rozwiązaniem nowym ze względu na to, że było stosowane w starszych konstrukcjach motocykli, choć w ostatnich latach zyskało na popularności. Wiąże się to głównie z rozwojem motocykli sportowych oraz znacznie większymi ich osiągami, przez co wymagania dotyczące zawieszeń są większe. Dlatego właśnie większa średnica prowadnicy kolumny jest korzystna ze względu na wzrost sztywności w miejscach, gdzie siły zginające są największe, czyli na styku z półkami zawieszenia.
Rysunek 6. Typowe rozwiązania przedniego zawieszenia stosowane aktualnie [1]
1 – nakrętka mocująca, 2 – regulacja napięcia sprężyny, 3 – półka górna, 4 – nakrętka kontrująca, 5 – łożysko górne, 6 – trzpień łożyska w główce ramy, 7 – łożysko dolne, 8 – ogranicznik skrętu, 9 – półka dolna, 10 – kolumna resorująca, 11 – prowadnica kolumny, 12 – uszczelniacz, 13 – regulacja tłumienia, 14 – mocowanie osi koła
Z konstrukcją amortyzatorów teleskopowych wiąże się negatywna cecha, a mianowicie nadmierne uginanie się zawieszenia podczas hamowania. W motocyklach jest to szczególnie niebezpieczne ze względu na możliwość oderwania się tylnego koła i w rezultacie wywrócenia pojazdu przez przednie koło, w efekcie czego może dojść nawet do przygniecenia kierowcy. Można temu zaradzić poprzez połączenie układu hamulcowego z komorą amortyzatora, w której nastąpi wzrost ciśnienia oleju w miarę wzrostu intensywności hamowania.
Literatura:
[1] Dębowski, A. (2021). Tłumienie drgań skrętnych w układzie kierowniczym motocykla. Wydawnictwo Wojskowej Akademii Technicznej. ISBN: 9788379383221. https://repo.bg.wat.edu.pl/
[2] Fundowicz, P., Radzimierski, M., & Wieczorek, M. (2010). Konstrukcja pojazdów samochodowych. Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne. ISBN: 9788302136644. https://sklep.wsip.pl/
[3] Dmowski, R. (2019). Diagnozowanie podzespołów i zespołów motocykli: Podręcznik do kształcenia w zawodzie mechanik motocyklowy. Wydawnictwo Komunikacji i Łączności. ISBN: 9788320619951.
[4] Foale, T. (2006). Motorcycle handling and chassis design: The art and science (2nd ed.). ISBN 978-8493328634, Spain 2002. Google Books