ÚVOD SYSTÉMY ODPRUŽENÍ

Obsah Seznam obrázků.......................................................................................................... 8 ÚVOD ..........................................................................................................................9 1. SYSTÉMY ODPRUŽENÍ................................................................................... 11 1.1. Předpoklady a požadavky pružících soustav automobilů................................ 11 1.1.1.Aktivní podvozek.......................................................................................11 1.1.2.Předpoklady pružících soustav:................................................................. 12 1.1.3. Požadavky na pružící soustavy :............................................................. 12 1.2. Kategorizace pružících soustav .......................................................................13 1.2.1. Konvenční pružící soustavy - pasivní pružící systémy............................13 1.2.2. Adaptivní, semiaktivní pružící systémy .................................................14 1.2.2.1 Adaptivní pružící soustavy.................................................................... 14 1.2.2.2. Semiaktivní pružící systémy................................................................. 14 1.2.3. Aktivní systémy pružící soustavy........................................................... 14 1.2.3.1. Pomalé aktivní systémy (pracovní oblast 0 až 5 Hz).............................14 1.2.3.2. Rychlé aktivní systémy (pracovní oblast 0 až 25 Hz)............................15 1.2.4. Realizované koncepce aktivních systémů.................................................15 1.2.4.1. Koncepce firmy Lotus ...........................................................................15 1.2.4.2. Koncepce firmy Mercedes – Benz – Active body control (ABC)........ 16 1.2.4.3. Koncepce firmy Bose – lineární elektromotory...................................16 1.2.4.4. Koncepce firmy Horvat – hydropneumatické odpružení.....................18 1.2.4.5. Vzduchové odpružení osobních vozů................................................... 18 1.2.4.6. Systém firmy AUDI – magnetoreologický tlumič.................................21 2. MOTOCYKLY..................................................................................................... 22 2.1. Předpoklady a požadavky pružících soustav motocyklů................................. 22 2.1.2.Vliv sklonu pružících elementů na podvozek............................................22 2.1.3. Přední vidlice a řízení motocyklu............................................................. 23 2.1.4. Požadavky na pružící soustavy :............................................................... 24 2.2. Různé přístupy k uložení kol .......................................................................... 25 2.2.1. Systém HUB-CENTRE............................................................................ 25 2.2.2. Systém Difazio..........................................................................................25 2.2.3. Systém Mead and Tomkinson...................................................................36 2.2.4. Systém BIMOTA TESI............................................................................ 27 2.3. Systém řešení motocyklové vidlice................................................................. 27 2.3.1. Protipředkláněcí systémy přední vidlice - Antidive..................................27 2.4. Řešení pružících soustav..................................................................................29 2.4.1. Systém Air Damping Systém....................................................................29 2.4.2. Systém ESA (Electronic Suspension Adjustment)................................... 30 2.4.3. Pružící systém WAD................................................................................ 30 2.4.4. Teleskopická vidlice „Upside down“ s tlumením závislým na trase........31 2.5. Nové řešení přední vidlice se zaměřením na bezpečnost vedení motocyklu...32 2.5.1. Systém Duolover ......................................................................................32 3.ZHODNOCENÍ,ZÁVĚR,DALŠÍ VÝHLEDY V UPLATNĚNÍ AKTIVNÍCH ZÁVĚSU KOL U MOTOCYKLU.......................................................................... 34 3.1 Zhodnocení....................................................................................................... 34 3.2 Další výhledy uplatnění aktivních závěsů.........................................................35 4. SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ.....................................................................37 strana

7

SEZNAM OBRÁZKŮ obrázek : Vůz s pevnými osami..................................................................................9 obrázek 2: Systém odpružení u kočáru.......................................................................9 obrázek 3 : Příklad ocelové vinuté pružiny................................................................13 obrázek 4 :Schéma aktivního odpružení.....................................................................15 obrázek 5: Využití lineárních elektromotorů firmy Bose...........................................16 obrázek 6:Rozdíl tlumení ,druhý obr. ukazuje vliv Bose LEM..................................17 obrázek 7: Aktivní tlumič CDC = Continuous Damping Control.............................18 obrázek 8: CDC tlumič z automobilu Opel Astra. .....................................................19 obrázek 9:Schéma tlumiče s magnetoreologickou kapalinou ................................... 21 obrázek 10: Uložení kola systémem Diafizo............................................................. 25 obrázek 11: Systém uložení Mead and Tomkinson....................................................26 obrázek 12: Systém Bimota Tesi............................................................................... 26 obrázek 13: Hydraulicky protipředkláněcí systém firmy Kawasaki......................27,28 obrázek 14: Systém Air Damping System................................................................. 29 obrázek 15: Systémem ESA pro optimální přizpůsobení podvozku......................... 30 obrázek 16: Pružicí systém WAD.............................................................................. 30 obrázek 17: Vidlice Upside down s tlumením závislým na trase.............................. 31 obrázek 18:Vedení předního kola Duolever firmy BMW Motorrad......................... 33 tabulka 1:statistika nehodovosti za rok 2006............................................................. 21

strana

8

ÚVOD Úvodem této práce děkuji za podnětné a odborné vedení mé bakalářské práce,která rozšířila mé poznatky o moderní konstrukci motocyklů a problémy s tím spojenými panu doc. Ivanovi Mazůrkovi CsC,vedoucímu práce. Tato práce byla pro mne zajímavá mimo jiné tím,že sám patřím mezi vyznavače a aktivní provozovatele motocyklového sportu, se kterým mám osobní zkušenost ať již opravárenskou nebo z konkrétního střetu se silnicí. Už v časech, kdy se člověk odpoutal od země pomocí kol se snaží tento svůj pohyb trochu si zpříjemnit. Už od starověku, kdy bylo kolo objeveno(Sumer), se používá vozítek a kár a také od této doby se snažíme přepravovat rychle a efektivně. S tím přichází myšlenka jakým způsobem vyrobit vozidlo, aby dokázalo přepravit náklad a také aby tento náklad neutrpěl při tomto přesunu poškození. Historie různých způsobu uchycení kola je rozmanitá. Prvopočátky zřejmě patří kolům usazených na pevnou osu.

http://www.citroen.mb.ca/citroenet/miscellaneous/suspension/suspension1.html

obrázek 1 : Vůz s pevnými osami Tento způsob se dnes jistě používá, ale vývoj šel dál. Lidem se zřejmě nelíbily rázy, které přímo přecházejí do soustavy. Proto se snažili je eliminovat na, co nejmenší míru. Vznikaly rozmanité způsoby jak tento problémem řešit. Z prvopočátku vznikaly systémy, které dokázaly přijmout rázy, ale tímto způsobem rozkmitaly celou soustavu proto přesun na těchto strojích připomínal plavbu na rozbouřeném moři (v současnosti tento problém také není zcela vyřešen)

. http://www.citroen.mb.ca/citroenet/miscellaneous/suspension/suspension2.html

obrázek 2: Systém odpružení u kočáru Proto další tendencí bylo utlumit tyto kmitání, protože bylo zjištěno,že rozkmitané vozidlo má velmi špatné jízdní vlastnosti.

strana

9

Osobní zkušenosti Mé motocyklistické zkušenosti začínají zcela obvykle. Začínal jsem jako jezdec malého motocyklu Jawa Mustang a trpěl jsem chorobou „ špinavých rukou“, dvě hodiny jízdy, hodina oprav, která mě však dovedla k poznání základů konstrukce motocyklů. Později bylo řízení ČZ 175 s obdobnými problémy. Díky však za tyto začátky. Tematika kterou se zabývám v této bakalářské práci je mi výrazně srozumitelnější. Přes malý výkon obou strojů, kdy maximální rychlost stroje ČZ 175 dosahuje za příznivých podmínek cca 90 km/hod, zrychlení z 0 do 90km/hod je možné odhadovat na minutu, se ukázaly všechny problémy : -nepřesné vedení předního kola uloženého v teleskopické vidlici s kluznými trubkami uchycenými na předním kole a se sloupky spojenými s hlavou řidítek. - přednakláněcí efekt při brždění - relativně malá účinnost brzdového systému s tendencí snížení účinnosti při zahřátí brzdových bubnů -tendence ke smyku při průjezdu zátáčkou. -při nerovnostech na vozovce značné a málo utlumené propružení motocyklu -stále číhající nebezpečí na silnici Tyto zkušenosti našly zúročení při přechodu na stroj SUZUKI GS500E. Jde o zcela jinou kategorii motocyklu. Zkušenost, byť ne zatím nijak veliká, zvláště pak v případě, že si za sebe posadím dívku svého srdce, mě ukazuje, že nastoupená cesta ve vývoji motocyklů vedoucí k posílení bezpečnosti u této kategorie je správná a jedině možná. Rád bych ve své „strojařské“ budoucnosti k řešení těchto problémů přispěl, ať již v oblasti konstrukce, nebo technologie. Za dobu mého studia na Fakultě strojírenství se mě teoreticky objasnily mnohé problémy a souvislosti.Práce na zvoleném tématu bakalářské práce mě obohatily poznání v oblasti konstrukce motocyklů.Za tuto možnost děkuji.

strana

10

1. SYSTÉMY ODPRUŽENÍ 1.1. Předpoklady a požadavky pružících soustav automobilů

1

1.1.1.Aktivní podvozek Systém, který má největší vliv na bezpečnost a komfort jízdy, je podvozkový systém. Inteligentní podvozek se v automobilové terminologii nazývá aktivní podvozek. Aktivní podvozek je adaptabilní systém odpružení vozu, které se přizpůsobuje zatížení vozu a zajišťuje ideální jízdní podmínky i při plném zatížení vozu. Za aktivní podvozek je považován ten podvozek automobilu, který má elektronicky řízené systémy odpružení náprav a tlumení jejích kmitů. V principu je to regulace charakteristik odpružení a tlumení u jednotlivých náprav pomocí řídicího systému na optimální podmínky pro daný jízdní stav. S aktivním podvozkem tak lze dosáhnout vyšší bezpečnosti jízdy, vysokého cestovního komfortu, menšího provozního namáhání součástí podvozku a tudíž i celého vozu, což znamená i dosažení delší životnosti vozu a jeho komponentů. Na jízdní vlastnosti má velký vliv velké množství pasivních prvků jako je  závěs kola,  systém řízení,  brzdová soustava,  rám,  příčné stabilizátory,  torzní tyče,  pneumatiky,  karoserie,  těžiště vozu, atd…

1.1.1

1.1

Největší vliv sice mají prvky odpružení a tlumení, ale pokud nejsou pasivní prvky správně implementovány do systému podvozku či vozu, odpružení a tlumení ztrácí na efektivitě. 1.1.2.Předpoklady pružících soustav:

1.1.2

Pod pojmem odpružení rozumíme pružící prvek a tlumící systém vozidla. Regulované odpružení (regulovaný podvozek, aktivní podvozek) znamená: že se reguluje buď tlumič nebo pružina (adaptivní systémy odpružení),  nebo se reguluje jak tlumič tak pružící vlastnosti povozku (aktivní systémy odpružení). Vlastní frekvence tlumení nápravy a nástavby se navzájem liší přibližně desetinásobkem. Tlumení systému náprava- nástavba je tedy vždy kompromisem mezi hlediskem jízdního pohodlí a hlediskem jízdní bezpečnosti. 1.1.3. Požadavky na pružící soustavy :

1.1.3

a. Z pohledu komfortu uživatele: dobré jízdní pohodlí malé zrychlení nástavby,

strana

11

malá vlastní frekvence nástavby, vlastní frekvence a pružící dráhy nezávislé na zatížení, tlumení v závislosti na zatížení a jízdním stavu. b. Z pohledu bezpečnosti vysoká jízdní bezpečnost malé kolísání zatížení kola, kinematika kola nezávislá na zatížení, úrovňová regulace (výšková poloha těžiště), dostatečné pružící dráhy a dostatečné tlumení, konstantní poloha světlometů. c. Z pohledu prostorově konstrukčních požadavků malý prostor pro pružící a tlumící elementy malé vnější průměry a krátké konstrukční délky (šířka zavazadlového prostoru), d. Z pohledu jízdních vlastností přizpůsobení výškové polohy snížení úrovně při vysokých rychlostech (vzdálenost od vozovky, popř.sklon karosérie pro optimální součinitel vzdušného odporu), zvýšení světlé výšky v terénu.

1.2. Kategorizace pružících soustav 1.2.1

1.2.1. Konvenční pružící soustavy - pasivní pružící systémy Konvenční pružící soustavy, tzn. ocelové vinuté,listové nebo torzní pružiny s hydraulickými tlumiči mají konstantní pružící vlastnosti, a proto jsou označovány také jako pasivní pružící systémy

. http://www.carbibles.com/suspension_bible.html

obrázek 3 : Příklad ocelové vinuté pružiny

strana

12

1.2.2. Adaptivní, semiaktivní pružící systémy

1.2.2

jsou doplňkem konvenčního odpružení.Tlumič lze seřizovat v několika stupních, a to buď řidičem, nebo automaticky. Jakmile dojde k seřízení tlumiče, chová se tlumič konvenčně. Má-li tlumič např.dvě charakteristiky, jednu se ,,silným´´ tlumením (špatně jízdní pohodlí, ale malé kolísání zatížení kola a tím lepší jízdní bezpečnost), druhý má slabou charakteristiku (opačný účinek), tak může řidič ručně volit mezi oběma, a přepínat mezi oběma stupni. Nad určitou jízdní rychlostí lze řadit tlumiče na ,,silně´´ nebo ,,slabě´´ automaticky, nebo se měří kolísání zatížení kola, nebo srovnatelné veličiny, které se týkají rychlosti jízdy a stavu nerovností vozovky. Potom se nad stanovenou hodnotu přepíná na ,,silně´´, aby se získala větší jízdní bezpečnost na úkor jízdního pohodlí a pod touto hodnotou se přepíná na ,,slabě´´ s opačným účinkem. 1.2.2.1 Adaptivní pružící soustavy

1.2.2.1

Pro adaptivní pružící soustavy je charakteristická kombinace přepínání tlumení a pružení. Jízda na jednotlivé charakteristiky při přepínání charakteristik trvá dlouho(v řádu sekund). Frekvence přepínání u adaptivních systémů je nižší, než frekvence kmitání. Přepínání z jedné charakteristiky na druhou je rychlejší. Pod pojmem ´´adaptivní pružící soustavy ´´ rozumíme takové pružící soustavy, které mají variabilní tlumení svislého kmitání. Variabilní účinek tlumičů může být nastavován manuálně nebo řízen elektronicky. Seřiditelné tlumiče kmitání jsou efektivním opatřením ke zlepšení jízdního pohodlí. Tímto nejsou míněny jednoduché stupňovité nastavitelné systémy, které jsou již delší dobu známy zejména u japonských osobních automobilů, ale adaptivní regulační systémy tlumení, které se přizpůsobují okamžité jízdní situaci. Takové systémy nabízí mj. firmy Bmw pod označením EDC (Elektronische Dämpfer Control) a Mercedes – Benz pod zkratkou ADS (Adaptives Dämppfungssystem). 1.2.2.2. Semiaktivní pružící systémy

1.2.2.2

Také tyto systémy se omezují na funkci tlumiče, tzn. na práci v prvním a třetím kvadrantu tlumící charakteristiky (roztahování, stlačování). Dynamický model kmitání je proto stejný, jako pro adaptivní systém.Pracovní oblast na rozdíl od adaptivních systémů již není omezena několika charakteristikami. Existuje prakticky nekonečně mnoho charakteristik, tzn. Může být regulován téměř každý bod v poli charakteristik. Rozhodující je, aby se velmi rychle (10 ms) dosáhly požadované body.Tím je možno pracovat nejen v oblasti frekvence nástavby, ale také v oblasti frekvence nápravy. Semiaktiví systémy odpružení jsou adaptivní systémy, které rychle přepínají tlumení příp. pružení.

strana

13

1.2.3 1.2.3.1

1.2.3. Aktivní systémy pružící soustavy 1.2.3.1. Pomalé aktivní systémy (pracovní oblast 0 až 5 Hz) Doposud popsané systémy mohou pracovat pouze v prvním a třetím kvadrantu, tzn. Síla musí být ve fázi s relativní rychlostí. Má- li akční prvek vyvozovat také síly podle relativní dráhy, je zapotřebí provoz ve čtyřech kvadrantech. Síla mezi nápravou a nástavbou není již jako u pasivních systémů závislá jen na relativní dráze a rychlosti ale na všech jiných veličinách systému, jako svislé výchylky neodpružených a odpružených částí, jejich derivace, vazby, frekvenční funkce atd. To se obvykle děje hydraulickým systémem, který se skládá z čerpadla, nádrže, regulačních ventilů a pracovních válců,obr.

Obrázek4:Schéma aktivního odpružení 1-řídící jednotka, 2-měřené signály, 3-snímače, 4-hydraulický válec, 5-servoventil Systém pokrývající frekvenční oblast pouze těsně nad vlastní frekvenci nástavby, hovoří se o pomalém aktivním systému (slow active). Protože nevzniká zablokování ve vysokofrekvenční oblasti, používá se sériové zapojení s pružinou. 1.2.3.2

1.2.3.2. Rychlé aktivní systémy (pracovní oblast 0 až 25 Hz) Systémy, které mají pokrýt také oblast vlastní frekvence nápravy (10 – 15Hz), musejí být dostatečně rychlé (ventily, objemové proudy), aby bylo možno regulovat tyto relativně vysokofrekvenční podíly pružící dráhy. Dodávají se také přídavné pružiny k podepření statického zatížení a dostatečný tlumič s malým základním tlumením, který účinkuje při poruše systému.

1.2.4 1.2.4.1

1.2.4. Realizované koncepce aktivních systémů 1.2.4.1. Koncepce firmy Lotus Jádrem tohoto zařízení jsou čtyři velmi rychle přestavující hydraulické válce, zásobované pomocnou energií, které jsou vždy přes senzor zatížení kola spojeny s nástavbou vozidla. Senzor zatížení kola zásobuje regulační okruh a pokouší se udržet

strana

14

zatížení kola na statické hodnotě. Vyjdeme- li např. z toho, že na jinak rovné vozovce leží cihla, pak propruží při přejetí této nerovnosti zasažené kolo, zatížení kola vzrůstá a nástavba se nadzvedne. U aktivně odpružené nápravy je tato tendence ke zvýšení kola snímána. Servoventily přivádějí resp. odvádějí tolik oleje z pracovních válců, že kola mohou mít stále zachovánu okamžitou hodnotu statického zatížení. Tzn., že propružení kola vlivem nerovnosti vozovky není kladen žádný odpor. Zjednodušeně lze říct, že vozidlo nadzvedává svá kola, aby přejelo tyto nerovnosti bez negativního účinku. Aby vozidlo po této překážce jelo dále v nepropruženém stavu, je nutný neméně jeden přídavný, dráhově závislý regulační obvod, který se trvale snaží udržovat vozidlo v jeho konstrukční poloze. Že požadavky na pružící systémy jsou mimořádně vysoké je zřejmé z příkladu přejezdu cihly. V několika milisekundách musí být umožněny značné pohyby kola. K tomu potřebný výkon je asi 10 kw, a tím má být výrazně zvýšeno jízdní pohodlí. 1.2.4.2. Koncepce firmy Mercedes – Benz – Active body control (ABC)

1.2.4.2

Aktivní sytém odpružení zahrnuje kompaktní pružící vzpěru s integrovanými pružícím a tlumícím systémem a hydraulickým regulovatelným ovládacím válcem. Tok oleje k pružícím vzpěrám je řízen dvěmi proporcionálními ventily. Ventily pracují s regulační rychlostí v milisekundách, tedy téměř v reálném čase. Hydraulický válec a pružina jsou zapojeny v sérii. Systém ABC u vozu Mercedes Benz CLse stal v roce 1999 prvním osobním vozidlem s aktivním odpružením. 1

1.2.4.3. Koncepce firmy Bose – lineární elektromotory

1.2.4.3

Adaptivní podvozek nejlépe spojuje všechny protichůdné požadavky, které se v řešení odpružení podvozku vyskytují. Při jízdě je prakticky vyloučeno naklánění vozu v zatáčkách, předklání při brždění a zaklánění rozjezdu. Systém se díky rychlým reakcím elektroniky dokáže s přehledem vyrovnat s různými povrchy. Lineární elektromotory jsou obsluhovány velmi rychlým zpracováním signálů v řídící jednotce, která má úkol: vyřešit prakticky v reálném čase, které z kol právě potřebuje jaké tlumení. Neméně významnou novinkou aktivního podvozku firmy Bose je rekuperace energie v lineárních elektromotorech. Princip činnosti je obdobný jako u elektromobilů, které přeměňují pohybovou energii při brždění na elektrickou energii, kterou ukládají do trakčních akumulátorů. Lineární elektromotory obdobně při propružení kola generují energii, která se ukládá do vysokovýkonných kondenzátorů Ultra-Caps a jež je 1

lineární elektromotor

Indukční motor s trojfázovým vinutím rozloženým do roviny a uloženým v drážkovém listěném statorovém železe, takže vzniká postupné magnetické pole, které svým silovým působením na vhodně upravený a do roviny rozvinutý rotor vyvolává posuvný pohyb. Předností lineárního elektromotoru je například menší hmotnost, zjednodušení konstrukce, odstranění otáčejících se částí. Nevýhodou je menší účinnost, větší magnetizační proud.

strana

15

později využita k vyvolání vhodného tlumícího účinku. Systém pracuje s napětím 300 V, palubní síť ale zůstává dvanáctivoltová. Rekuperace energie umožnila dosáhnout velmi malého příkonu systému tlumení, který se podle Bose rovná třetině příkonu klimatizace.

http://www.carbibles.com/suspension_bible.html obrázek 5: Využití lineárních elektromotorů firmy Bose

Myšlenka je, že kromě pružin a tlumiče jsou použity lineární elektromagnetické motory. Uvnitř lineárního elektromagnetického motoru jsou magnety a cívky. Když je proud přiveden na cívky, motor stáhne nebo roztáhne podle vznikajícího pohybu, který vzniká mezi kolem a rámem. Jedna z velkých výhod elektromagnetismu je jeho rychlost. Lineární elektromagnetický motor reaguje rychle proti nárazu při přejezdu překážky. Dále může být systém využit proti naklánění vozu. Stejně jako tyto funkce může být také užit ke zvyšování a snižování dynamické výšky. Zesilovač zesílí účinek motoru dle odezvy signálu z kontrolního algoritmu. Tento algoritmus prošel 24-letým vývojem. Snímací senzor vysílá signály do zesilovačů umístěných v každém motoru. Cílem kontrolního algoritmu je umožnit vozidlu plynulý a hladký přejezd a eliminovat houpání během jízdy. Zesilovače jsou na principu spínání zesílení vyvinuté dr.Bosem v 60tých letech 20 století.Chytrou myšlenkou silových zesilovačů je jejich regenerace. Například, když se závěs potká s výmolem. Díky účinkům motoru je posádka izolována od výkyvů. Další výhodou tohoto systému je také jeho kompaktnost a také snadná montáž na vozidlo

strana

16

http://www.carbibles.com/suspension_bible.html

obrázek 6:Rozdíl tlumení ,druhý obr. ukazuje vliv Bose LEM

1.2.4.4. Koncepce firmy Horvat – hydropneumatické odpružení

1.2.4.4

Aby se vystačilo s ještě menším množstvím energie, je použita vzduchová pružina. U hydropneumatického odpružení musí být nestlačitelné objemy oleje odvedeny do zásobníku, aby bylo dosaženo požadovaného regulovaného pohybu nástavby vozidla. Toto množství oleje je odebíráno z centrálního zásobníku, který musí být vždy zásoben maximálním tlakem. Rozdíl tlaku mezi zásobníkem a pracovním pružícím válcem je upravován škrcením. 1.2.4.5. Vzduchové odpružení osobních vozů

1.2.4.5

Jinak je tomu u vzduchového pružícího systému. Vzduch dodávaný do pružin je rovněž odebírán z centrálního zásobníku, nyní je ale proměnlivý jak objem, tak i tlak vzduchu. Ztráty jsou ve srovnání se škrcením u hydropneumatického pérování výrazně nižší. Mimo přednosti nižší spotřeby energie, lze tento systém použít u náprav typu McPherson, neboť vyrovnání příčné působící síly lze dosáhnout vhodným uspořádáním vzduchové pružiny (šikmá poloha vzduchové pružiny nebo excentricky umístěný tlumič). Výše diskutované přednosti u lichoběžníkových náprav s aktivními pracovními válci nejsou u vzduchového pérování tak významné. Tento druh regulovaného odpružení bývá u sedadel užitkových vozidel.

strana

17

http://news.auto.cz/technika/cdc-aktivni-tlumice-letos-nasly-cestu-do-beznych-aut.html

obrázek 7: Aktivní tlumič CDC = Continuous Damping Control

Tlumič je plynule nastavitelný od měkkého naladění až po tvrdou charakteristiku, řídící jednotka zjišťuje každé 2 milisekundy aktuální potřebu tlumení a následně upravuje až 20x za sekundu proud, který ovládá pohyb pístku. ZF Sachs vyvinul nejprve aktivní tlumič s proporcionálním ventilem elegantně zabudovaným do pístu tlumiče. Funkce této verze (označované CDCi) by se dala přirovnat k dvouplášťovému tlumiči s plynule proměnlivými průtočnými ventily. Prostorově úspornější řešení CDCe (external valve), použité u nové Astry, má proporcionální elektromagnetický ventil mimo těleso tlumiče, v samostatném bypassu. Obě verze vyžadují velmi nízký příkon pro ovládání změny průtočných průřezů. Proud se pohybuje v rozmezí 0 až 1,8 A, je-li zařízení v činnosti potřebuje příkon asi 15 W. V případě výpadku palubního napětí, ztrácí systém adaptivní funkci a pružina odsune řídící ventil do sportovní (tvrdé) polohy, která preferuje bezpečnost před komfortem.

strana

18

http://news.auto.cz/technika/cdc-aktivni-tlumice-letos-nasly-cestu-do-beznych-aut.html

obrázek 8: CDC tlumič z automobilu Opel Astra

Na obrázku 7 je vidět CDC tlumič.(2)senzor zrychlení karosérie, (3) senzor zrychlení kola, (4) CDC ventil, (5) elektronická řídící jednotka.

strana

19

1.2.4.6

2

1.2.4.6. Systém firmy AUDI – magnetoreologický tlumič.

V roce 2006, Audi začalo vyrábět nový model TT a jednou z inovací, s kterou přišli na trh bylo magnetické semi– aktivní odpružení. Nová forma technologie tlumení vylepšená forma Delphiho magneto- řídícího systému.Původní verze byla použita v roce 2002 ve voze Cadillac Seville STS. Tento systém byl navržen jako pokus vyřešit dlouho trvající konflikt mezi komfortem a jízdní dynamikou. Systém Audi je stálý adaptivní systém. Díky krátké odezvě systému lze měnit tvrdost tlumičů v milisekundách. Jak pracují tyto tlumiče. 2

ER a MR kapaliny (elektroreologické a magnetoreologické kapaliny)Reologie je věda studující deformace a tok materiálu. Reologické kapaliny mají charakteristiky proudění, které mohou být kontrolovaně změněny použitím elektrického proudu a magnetického pole. V závislosti na nosné kapalině a síle elektrického proudu nebo magnetického pole může být změněna viskozita kapaliny od viskozity „thinner-than-water“ po viskozitu téměř tuhého tělesa a na stavy mezi nimi. Odezvy kapaliny jsou okamžité, kompletně reversibilní a extrémně ovladatelné. Přesto ale existují některá omezení. ER kapalina mění svou viskozitu, když je aplikováno elektrické pole přímo do kapaliny. ER kapalina byla vynalezena roku 1940 a vývoj pokračuje do dnes. Byla testována v široké oblasti aplikací přes spojky a tlumiče po syntetické svaly. Kapalina funguje, ale smykové napětí, tedy odpor proti smykovému pohybu je omezený. Navzdory obrovským investicím do výzkumu a vývoje nejsou ER kapaliny ještě připraveny pro praktické aplikace. MR kapaliny (magneto reologické) mají smykové napětí asi 10 krát silnější než ER kapaliny. Byly vynalezeny ve stejné době jako ER kapaliny. Mají mnoho společného. Obě mohou používat olej, vodu, silikony nebo glykol jako nosnou tekutinu. Obě obsahují polarizační částečky roztroušené v kapalině. Polarizační schopností částečky se rozumí vlastnost částečky být nuceně zarovnán specifickým způsobem.  Hlavním rozdílem mezi ER a MR kapalinami jsou roztroušené polarizační částečky .  ER kapaliny používají částečky, které se polarizují přímou expozicí elektrickému proudu. Částečky se aplikací elektrického pole shlukují do řetězců. Řetězce se začínají spojovat a tvoří sloupce. Tloušťka a viskozita kapaliny se může téměř neomezeně přizpůsobovat až do té míry, že jednou je základový olej téměř plastický a během méně než 2 ms může upravením proudu protéci skrz vinutí. Když se proud vypne, vrátí se kapalině stejně rychle její původní viskozita. Díky vlastnostem kapaliny v přechodech oleje, může být magnetické vinutí dostatečně malé, aby se mohlo pohybovat společně s pístem. Napájení vinutí je vedeno skrz pístní tyč do konektoru na konci tlumičového pláště. Tento základní design se v současnosti používá u autosedaček nákladních automobilů a tlumičů.  MR kapaliny používají o něco větší částečky železa, které jsou polarizovány obklopujícím magnetickým polem.Typické částečky MR kapaliny jsou měkké železné kuličky měřící 3-5 um. V závislosti na aplikaci je kapalina saturována 20 – 40 procenty železných částeček a dalšími aditivy pro zlepšení mísivosti, tření a viskozity kapaliny. MR kapaliny jsou navrženy pro dané konkrétní aplikace, jako je použití v automobilovém průmyslu a jako tlumiče chránící budovy a další struktury před následky zemětřesení. Dokonce armáda Spojených Států projevila zájem o použití MR tlumičů ke kontrole zpětného rázu děla na námořní dělové věži. Ovladatelná MR kapalinová zařízení byla rovněž testována pro brždění větrných turbín. MR kapaliny mohou plnit dvě odlišné funkce – ovládání smykových vlastností a jako ventilový ovládací prvek. Změna smykových vlastností dovoluje v aplikacích kontrolovat relativní pohyb přilehlých součástí, jako jsou spojky a brzdy. V módu ventilového ovládacího prvku se reguluje proudění kapaliny a to zejména v automobilových aplikacích, tlumičích. Nebylo tak těžké vyvinout MR syntetickoolejovou kapalinu s viskozitou a mazacími kvalitami jako mají normální hydraulické oleje. Těžší úkol bylo vyvinout těsnění, O-kroužky a další komponenty, které odolávají kapalině obsahující železné částečky. Vývoj trval 20 roků. Poprvé byly MR kapaliny použity v závodních autech, kde cena a trvanlivost nejsou tak kritickými faktory jako v strana

20

Tlumič tohoto systému je naplněn speciální magneto – rheologickou kapalinou (syntetický naftový olej obsahující subminiaturní magnetické částice.Vytvořením napětí uvnitř tlumiče na cívce způsobí vznik magnetického pole indukované cívkou. Uvnitř tohoto pole částice během milisekundy změní svoji polohu. Protože se tlumič snaží zmáčknout olej nahoru a dolů skrze rozvodné kanálky musí se obsažené částice vyrovnat napříč tomuto pohybu a tím způsobí, že olej zastaví v průtoku a tlumič ztuhne. Audi systém má centrální jednotku, která zasílá signály do cívek na každém tlumiči. Zapojení silových a akceleračně citlivých čidel stále analyzuje v jakém stavu se vozidlo nachází, případně přenastavuje. Protože je zde mnoho pohybujících se součástí systém reaguje v milisekundách (rychleji než jiné známé systémy).A protože velikost napětí na cívkách se muže měnit skoro nekonečně, tlumič má tím pádem nekonečné mnoho poloh nastavení. Používaný výkon je kolem 5W. Na obrázku dole můžeme vidět základní princip zmagnetizované a nezmagnetizované vodivé kapaliny na příčném řezu pístu. Malé modré kuličky reprezentují částice kapaliny.

http://www.carbibles.com/suspension_bible.html

obrázek 9:Schéma tlumiče s magnetoreologickou kapalinou

MR kapaliny mají mnoho atraktivních rysů, včetně vysokého modulu pružnosti, nízké viskozity a stálého hysterezního chování přes širokou škálu teplot. Nicméně hlavní handicap těchto kapalin a bariéra pro jejich všeobecné komerční rozšíření v mnoha oblastech je dosud relativně vysoká cena. průmyslové automobilové produkci. Se správně vyváženou kapalinou a dalšími materiály byl vývoj ventilu nejsnazší částí systému. Nejsou zde žádné pohyblivé části, jen přechody v pístu, kterými kapalina prochází skrz ze spodní do horní komory tlumiče a naopak. Přechody oleje jsou obklopeny elektromagnetem. Základem je solenoidové (prstencové) vinutí bez ventilového jádra, které generuje magnetické pole, když vinutím prochází elektrický proud. Když je magnet zapnutý, železné částečky v přechodu oleje se srovnají podél siločar magnetického toku do tvaru vláken a vytvoří vrstvu kapaliny vykazující silný odpor k proudění.

strana

21

2

2. MOTOCYKLY Je známo, že automobily jsou více exponovaným tématem. Automobily procentuelně používá více lidí, proto se výzkum zabývá právě otázkou bezpečnosti automobilů. Avšak ve srovnání s motocykly je bezpečnost při možné nehodě každopádně vyšší. Už ze statistik nehodovosti vyplývá že je na prvním místě závažnosti. Motocyklista neužívá takového komfortu jako řidič automobilu také při krizových podmínkách nemá tolik prostoru změnit směr jízdy nebo prudce zabrzdit. Neexistuji deformační zóny takže je při havárii řidič přímo ve styku s okolním prostředím (dveře automobilu, dopravní značka, vozovka…). Proto je toto téma velice závažné a nutné řešit. Základní otázkou je, co se prakticky použilo z automobilů. Problémem použití některých systémů může být jejich náročnost – energetická(bose), nebo konstrukční.Motocykl poskytuje mnohem menší operativní prostor na usazení těchto závěsů.Přesto některé systémy pronikly do světa motocyklů. Prvků které se prakticky použilo z výzkumu automobilů je několik.BMW- lichoběžníkový závěs, vzduchové tlumení… Na podporu nutnosti řešení otázek související s bezpečností u motocyklů uvádím statistiku nehodovosti za rok 2006. Viníci nehod z řad řidičů motorových vozidel Počet Druh motorového vozidla Malý motocykl Motocykl Osobní automobil Nákladní automobil Autobus Traktor

nehod 415 1 818 118 806 31 329 2 283 777

Počet

Změna proti r. 2005 (v %) usmrcených Změna proti r. 2005 (v %) -12,4 5 -58,3 -5,6 75 + 17,2 -9,3 603 -19,3 + 3,7 122 -10,3 + 7,2 16 + 60,0 -3,0 2 -60,0

Závažn ost 12,0 41,3 5,1 3,9 7,0 2,6

tabulka 1:statistika nehodovosti za rok 2006 2.1

2.1. Předpoklady a požadavky pružících soustav motocyklů zajistit

dobrou přilnavost kol k vozovce a při jízdě po nerovnostech nedovolit odskakovat kolům od vozovky, aby byl motocykl za každé situace bezpečně řiditelný. zajistit komfort jízdy a snížit tělesnou únavu jezdce. Tyto dva požadavky si však odporují, protože tvrdší pérování je vždy bezpečnější, ale méně pohodlné a naopak. 2.1.2

2.1.2.Vliv sklonu pružících elementů na podvozek Zatížení se v pružících a tlumících systémech motocyklů a automobilů nepřenáší pouze ve svislém směru. Tlumiče a pružiny musejí vyrovnávat a tlumit také síly působící v horizontálním směru při rozjíždění, brždění, projíždění zatáček, přejíždění

strana

22

nerovností apod. K tomu všemu se ještě přidávají setrvačné účinky točících se kol. Z toho důvodu se projevují snahy o zredukování hmotnosti kol, protože ,,neodpružená,, hmota kol značně zesiluje přenos sil do pérování. Z těchto důvodů se pružící a tlumící součásti podvozku upevňují ne kolmo, ale šikmo. U přední vidlice to není problém, protože ta je skloněna již sama o sobě a tím pádem jsou šikmo upevněné i přední tlumiče a pružiny. U zadní vidlice je tomu však jinak. Zadní vidlice se při pérování otáčí kolem svého závěsu v rámu. Aby byly tlumiče zadní vidlice účinné, musí působit ve vhodném směru. To znamená, že musí stát šikmo. To však platí pouze u klasických zadních vidlic se dvěma tlumiči. U zadní vidlice sjedním centrálním tlumičem a pákovým silovým systémem se poloha tlumiče řídí podle kinematického provedení pákového systému. 2.1.3. Přední vidlice a řízení motocyklu

2.1.3

Přední vidlice plní dvě úlohy: odpružení předního kola a  řízení motocyklu. Přední vidlice mohou mít různá provedení: Teleskopická vidlice s kluznými trubkami uchycenými na předním kole a se sloupky spojenými s hlavou řidítek. Teleskopická vidlice s kluznými trubkami uchycenými na hlavě řidítek a se sloupky spojenými s předním kolem. (jedná se o invertní, tzv. ,,upside down,, provedení teleskopické vidlice). Tento typ vidlice byl vyvinut především kvůli úspoře hmotnosti u sportovních motocyklů. Čím menší je totiž hmotnost přední vidlice, tím rychleji se u ní projevuje tlumící účinek a tím rychleji reaguje na nerovnosti, což má pozitivní vliv na odpružení a tlumení předního kola. Výhody invertní vidlice jsou tak velké, že se tyto vidlice velmi rozšířily a staly se nedílným konstrukčním prvkem mnoha motocyklů sportovního ladění.Další jejich výhodou je jejich stlačovací efekt a tím pádem menší předklánění motocyklu při brždění.Invertní vidlici si můžeme představit jako klasickou teleskopickou vidlici postavenou vzhůru nohama. Sloupky jsou u ní uchyceny k přednímu kolu a jezdce jsou spojeny horním koncem s můstkem(příčkou) řidítek. Na sloupky lze pak snadno umístit zařízení pro seřizování tlumícího účinku vidlice a předepnutí vinutých pružin. Vahadlová vidlice se dvěma tlumiči pérování. Pružinová vidlice s centrální tlumící a pružící pružinou (viz Harley- Davidson Softail Springer a Bad Boy). Páková vidlice od BMW,spojující výhody klasické teleskopické a vahadlové vidlice. Vidlice s rejdovým čepem – podobné uspořádání jako u automobilů. Kolo je uchyceno v otočném kloubu, který se ovládá přes ramena a táhla. Celý systém je pak vzhledem k rámu odpružen tlumičem pérování. Toto uspořádání se v praxi používá jen velmi zřídka.

strana

23

2.1.4

2.1.4. Požadavky na pružící soustavy : a. dostatečné pružící dráhy a dostatečné tlumení, z pohledu komfortu uživatele - dobré jízdní pohodlí - tlumení v závislosti na zatížení a jízdním stavu. b. z pohledu bezpečnosti - vysoká jízdní bezpečnost - kinematika kola nezávislá na zatížení - konstantní poloha světlometů. c. Z pohledu prostorově konstrukčních požadavků - výrazně menší prostor pro pružící a tlumící elementy než u automobilů - malý prostor a komplikované umístění ovládacích prvků regulace d. z pohledu jízdních vlastností - přizpůsobení výškové polohy - zvýšení světlé výšky v terénu. Z uvedených požadavků vyplývá,že problematika je obdobná jako u automobilů s tím,že motocykl má svá výrazná specifika spočívající v tom,že motocykl je svým charakterem spíše doplňujícím dopravním prostředkem oproti automobilům určeným pro specifickou skupinu uživatelů a užití – sport,zábava,sezónnost, skupinu věkově limitovanou.Tomu také odpovídá množství vyráběných motocyklů ve srovnání s výrobou a prodejem automobilů.Samozřejmě toto má vliv na cenové relace,které potom ovlivňují prostředky vynakladané do výzkumu. To ovšem nijak nesnižuje nutnost řešení zvýšení bezpečnosti a komfortu při provozu motocyklů.Naopak je to velká výzva.

2.2 2.2.1

2.2. Různé přístupy k uložení kol 2.2.1. Systém HUB-CENTRE Zpravidla velký průměr, řízený, ale nerotující střed je namontovaný na střední čep umístěný uvnitř. Další střed, většího průměru, a formovací část kola je namontována nad první střed přes velký kulový čep. Osa středního čepu vymezuje osu řízení (procházející kolem a čepy) a to tak, že se jen ohýbá proto umožňuje pneumatice odchýlit se od osy řízení. Tímto můžeme prakticky vyeliminovat všechny zdroje průhybů ve vidlicích. Přesto musíme mít na paměti, že jakékoliv opotřebení nebo pohyby v ložiscích nebo pouzdrech budou umožňovat hrozící se postranní posunutí, pohyb v pouzdrech má různé účinky následkem ohybu, který obecně více škodí stabilitě.

strana

24

2.2.2. Systém Difazio Toto je návrh, který byl velice rychle realizován tehdy, když byl zaveden centrální střed. Včleňuje rysy zmíněného středu dále, ale střední čep je v křížovém tvaru a volně se otáčí po ose. Zamezením volné rotace kromě malého množství pro tlumící pohyb) vnitřního středu, který je spojen s řídícím spojením usazeným nad ním skrze tzv. ,,A,, rámu na každé straně dvěma příčkami. Brzdové třmeny jsou namontovány na tomto A rámu a jejich reakce je řízena pomocí řídících ramen. Osa je uchycena mezi otevřené konce přední straně kyvného ramena, které musí být dostatečně široké, aby umožňovalo pneumatice volnost při zatáčení. Pružící jednotka je spojena s tímto kyvným ramenem, a pružení zátěže je obstaráváno pomocí středového čepu. Celkově to je docela chytré konstrukční řešení, ale není příliš estetické. Jak bylo řečeno výše tak zdroje postranní volnosti jsou redukovány koly a kuličkovými ložisky a středovými čepy. Zatížení při brždění se rozšiřuje mezi dolní část kyvného ramene a horní řídící spojení, a protože jejich vzdálenost od sebe je malá tak i zatížení je nízké.

2.2.2

Nevýhody: - boční pevnost je řešena pomocí centrálního čepu, tato součást bývá docela velmi zatížená, pokud na něj působí boční síly(nerovnosti při průjezdu zatáčkou).Možná síla v ,,A,, rámu není možná snížit toto zatížení, které také způsobuje ohyb osy a krut a ohyb kyvného ramene.Nicméně osa a kyvné rameno nedovolují zkroucení skrze přední kolo, protože osa se hýbe s kolem. -Další problémem je složitost systému.

http://www.diseno-art.com/encyclopedia/archive/motorcycle_suspension_steering.html

obrázek 10: Uložení kola systémem Diafizo 2.2.3. Systém Mead and Tomkinson Další možnou variantou může být Mead and Tomkinson. Tento tým také experimentoval s uložením Difazio a upravil ji. Nahradili střední čep sférickým kloubem, který umožňuje pohyb ve všech směrech, což předchází působení bočních momentů, které mohou vznikat. Trojúhelníkový závěs byl spojen do středu křížem spojeným na horní část ,,A,, rámu. Jednotlivé tlumící jednotky byly přichyceny na horní část závěsu, což ulehčuje zatížení čepu. Ačkoliv osa je stále namáhána na ohyb při brždění, tento systém odstraňuje následky působení bočních sil a zamezuje kroucení kyvného ramene. Tak dalece je vše v pořádku, ale možnost pro vychylování mezi kolem a řídící osu je zvýšena a ohyb v ,,A,, rámu se může k tomuto přidat.

2.2.3

strana

25

http://www.diseno-art.com/encyclopedia/archive/motorcycle_suspension_steering.html

obrázek 11: Systém uložení Mead and Tomkinson 2.2.4

2.2.4. Systém BIMOTA TESI V poslední době je asi nejdále ve vývoji centrálního čepu, to má určité rysy v běžném Difazio, ačkoliv střední čep je fixován v ose a otáčí se kolem ní. Následkem toho brzdné síly jsou eliminovány skrze hřídel kola upevněného na krátkých ramenech. Tyto ramena se otáčejí pomocí dvou zkrutných tyčí. Protože tyto tyče jsou relativně blízko kyvného ramena tak síly jsou velké s porovnáním u Difazia. Střední čep/osa je více namáhaná a nemůže být pevně připevněna na kyvné rameno. Na místo toho musí být volná rotace v čepu, která bere v úvahu svislý moment kola.

http://www.diseno-art.com/encyclopedia/archive/motorcycle_suspension_steering.html

obrázek 12: Systém Bimota Tesi 2.3 2.3.1

2.3. Systém řešení motocyklové vidlice. 2.3.1. Protipředkláněcí systémy přední vidlice - Antidive ADS systémy zabraňují stlačování přední vidlice a tím pádem předklánění motocyklu při brždění Proti předkláněcí systémy mohou mít různé provedení: -Mechanický pákový systém spojený se spodním koncem jezdců přední vidlice a s příčkou vidlice. Systém zahrnuje i brzdový třmen. Pokud má přední vidlice při brždění snahu se zmáčknout, přenese se tento pohyb na soupači, které mu klade odpor. Tento sytém je však složitý a vytváří velké neodpružené hmoty, které mají vliv na strana

26

funkci pérování a tlumení předního kola. Přední kolo má pak snahu odskakovat, což má další negativní vliv na účinek přední brzdy. -Hydraulický proti předkláněcí systém, který působí na tlumiče přední vidlice. Systém funguje tak, čím větší je stlačení vidlice při brždění, tím více její tlumiče ztvrdnou. Někteří výrobci se pokoušeli zkombinovat hydraulický systém s hydraulickým okruhem přední brzdy, což se však po čase ukázalo jako chybné, protože rostoucí stlačování přední vidlice mělo negativní účinek na přesnost a účinek brzdy. Technikům a konstruktérům se problém s předkláněním motocyklu doposud nepodařilo úplně uspokojivě vyřešit, takže hydraulické protipředklápěcí systémy se i v současnosti používají jen velmi zřídka.

-Elektrické protipředkláněcí systémy, u kterých se podle stlačení přední vidlice elektricky bleskově ovládaly ventily hydraulických tlumičů ve vidlici a tím se dosahovalo ztvrdnutí odpružení přední vidlice. V současné době se mechanické systémy ani systémy spojené s brzdami již nepoužívají. Elektrický systém můžeme najít na ojedinělých strojích jako např. Suzuki GSX 75/1100.

strana

27

http://www.carbibles.com/suspension_bible_bikes.html

obrázek 13: Hydraulický proti předkláněcí systém firmy Kawasaki 2.4 2.4.1

2.4. Řešení pružících soustav 2.4.1. Systém Air Damping Systém U systému Air Damping se o odpružení i o tlumení stará výhradně vzduch – systém plynových pružin a tlumičů je oproti konvenčním pružicím jednotkám s ocelovými šroubovými pružinami a olejovým tlumením téměř o 2 kg lehčí, protože inovační konstrukční část má hmotnost pouhých 2,3 kg. V základním provedení najdeme u systému Air Damping analogie ke konvenčním pružicím jednotkám: píst se pohybuje ve válci, protlačuje však místo oleje vzduch, který protéká z jedné komory do druhé. Tlumení se dosahuje škrcením tohoto proudu vzduchu destičkovými ventily, k odpružení dochází stlačováním uzavřeného vzduchu. Vzduch jako médium poskytuje optimální předpoklady pro použití pružicího a tlumícího systému: Při vysokém zatížení (v silně propruženém stavu) a za vysokých teplot (při delším namáhání) tlak v systému stoupá a zajišťuje přirozené zvyšování tuhosti pružiny: čím větší je tlak v komoře, tím vyšší je síla potřebná pro další stlačování. Toto fyzikální chování zaručuje vyšší bezpečnost propružení na doraz, které se při stoupajícím zatížení ještě zvyšuje. Zvyšující se viskozita vzduchu při stoupající teplotě zajišťuje přirozenou progresi tlumení při vyšším namáhání, a to bez nebezpečí přehřátí jako u konvenčních pružicích jednotek. Záměrnou úpravou vnitřního systému proudění a štěrbinové tlumivky tlumí vzduch v závislosti na frekvenci: zadní kolo se např. i při velmi krátkém a rychlém podnětu (dráha ze zvlněného plechu) optimálně přizpůsobí všem nerovnostem. Optimální kontakt se zemí v každé situaci znamená opět ideální přenos síly při zrychlení a větší bezpečnost při brzdění. Menší setrvačná hmota systému působí rovněž kladně na chování pružicí jednotky a trakce na zadním kole. Navenek systém představuje hliníkový válec, který tvoří vlastní pružicí jednotka se dvěma vzduchovými komorami a plynotěsným pryžovým měchem, který těsní pružicí jednotku vč. pístnice. Systém je tedy chráněn před znečištěním, což lze

strana

28

docenit zejména při údržbě a nedochází např. k opotřebení těsnicích kroužků pístu vlivem prachu. Plnění pružicí jednotky běžným vzduchem se provádí autoventilem. Různým plnicím tlakem v pružicí jednotce se tak lze jednoduše přizpůsobit různým stavům zatížení, event. úpravě výšky sedadla. Pomocí „libely“ na rámu lze zjistit normální polohu motocyklu a hodnotu využít jako pomůcku při seřizování. charakteristiku tlumení lze seřídit pomocí ručního kolečka, a to mezi oběma variantami „Sport“ a „Competetion“. Ruční kolo přitom uvolní malý obtokový otvor mezi vzduchovými komorami.

http://www.continental.euromediahouse.de/en/detail.lasso?img=142320

obrázek 14: Systém Air Damping systém 2.4.2. Systém ESA (Electronic Suspension Adjustment)

2.4.2

Toto vybavení umožňuje řidiči motocyklu přizpůsobit stisknutím tlačítka podvozek stroje stylu jízdy, zatížení motocyklu a konkrétním podmínkám terénu. Tlačítkem na levé straně řízení může řidič měnit charakteristiku pružiny-tlumiče přední i zadní pružicí jednotky. Nastavení se provádí ve dvou krocích pomocí řídicího přístroje centrální elektroniky stroje: -v prvním kroku nastaví řidič předpětí pružin podle druhu zatížení (řidič; řidič + zavazadlo nebo spolujezdec; spolujezdec + zavazadlo). Elektromotor převezme seřízení, které lze ovšem z funkčních i bezpečnostních důvodů provádět pouze na zastaveném motocyklu. -ve druhém kroku volí řidič nastavení tlumičů podle způsobu jízdy. Program elektroniky nabízí - sportovní režim, - normální režim a - komfort. Nastavení charakteristiky tlumení je možné i během jízdy. U přední pružicí jednotky ESA se přitom seřizuje tlumení při roztahování tlumiče, u zadního roztahování pružiny a tlakový stupeň. Vlastní nastavení provádí krokový elektromotor, umístěný

strana

29

přímo na tlumiči. Elektronika vybírá poměr tlumení vhodný k nastavenému základnímu pružení: charakteristika pružiny a tlumiče je pak kdykoli ve vzájemném optimálním poměru. Výhodou elektronického nastavení podvozku pomocí ESA oproti konvenčnímu mechanickému nastavování předpětí pružiny a charakteristiky tlumiče spočívá v dokonalém souladu všech komponent podvozku. Řidič si navíc ušetří používání nářadí – seřízení provede jednoduše za deset sekund stisknutím tlačítka. To umožní i krátkodobou úpravu podvozku, například při jízdě se spolujezdcem nebo v případech, kdy se náhle změní charakter vozovky.

http://motocykly.bmw.cz/Showpage.aspx?Tabid=319#E

obrázek 15: Systémem ESA pro optimální přizpůsobení podvozku 2.4.3

2.4.3. Pružící systém WAD WAD znamená „tlumení závislé na trase“.Systém odpružení kol u motocyklů musí v zásadě splňovat dvě úlohy: měl by reagovat velmi citlivě na zatížení způsobené nerovnou vozovkou a přízemními vlnami a chránit co nejlépe podvozek před nárazy. To platí zejména v oblasti nulové polohy, kdy je motocykl zatížen hmotností řidiče a vybavení. V tomto případě se využívá asi třetina celkového zdvihu pružiny. Oproti tomu by odpružení a tlumení mělo při silném zrychlení reagovat tvrději – stejně jako při přejíždění přízemních vln nebo větších nerovností na vozovce. Je-li v takovém případě zdvih pružiny téměř vyčerpán, mělo by se zabránit propružení pružinového prvku na doraz. Zde hovoříme o progresivní pružinové a tlumicí charakteristice. Předpětí pružin lze pohodlně změnit ručně podle různé hmotnosti řidiče a podle toho, zda vezme sebou spolujezdce a zavazadlo. Přestavení probíhá hydraulicky a plynule. Pružicí jednotka WAD vybavena tlumicím systémem, jehož účinnost se tlumením při stlačování tlumiče – tedy při propružení – s narůstajícím propružením zvyšuje. Kromě toho je možné průběh tlumení - tah stejně jako tlakový stupeň – přesně přizpůsobit typu stroje a účelu použití. Zvýšení tlakového stupně je díky konstrukci možné o více než 100 %, roztahování tlumiče – tedy charakteristika propružení kola směrem dolů – může být zvýšeno o 50 %. Paralelně k hlavnímu pístu tlumícího systému pracuje pomocný píst uvnitř duté pístnice a představuje dodatečný tlumicí systém. Jak pružicí jednotka WAD, tak i pružicí jednotky bez tlumení závislého na trase umožňují řidiči přizpůsobit roztahování tlumiče osobnímu stylu jízdy a silnici nebo terénu.

strana

30

http://motocykly.bmw.cz/Showpage.aspx?Tabid=333

obrázek 16: Pružicí systém WAD 2.4.4. Teleskopická vidlice „Upside down“ s tlumením závislým na trase

2.4.4

Princip tlumení závislého na trase pochází z oblasti terénních sportovních jízd a slouží ke sjednocení dvou v zásadě protichůdných požadavků: citlivé odezvy v případě malých nerovností a nízkého zatížení a současně vysoké bezpečnosti proti průrazu při tvrdých nárazech nebo dokonce skocích. Znamená to, že pružicí prvek tlumí při malé dráze propružení měkčeji a při vyšší dráze propružení tvrději. Funkce WAD se uplatňuje pomocí dvoudílného nastavování tlumení při stlačování tlumiče: je zajištěno oddělení prvních dvou třetin a poslední třetiny zdvihu pružiny a je možná samostatná regulace. Řidič tím může dosáhnout toho, že vidlice reaguje citlivě na hlavní pracovní dráze v kompresi a současně je na posledních centimetrech výrazně více tlumena. Výsledkem jsou vysoké rezervy.

http://motocykly.bmw.cz/Showpage.aspx?Tabid=334#T

obrázek 17:Vidlice Upside down s tlumením závislým na trase

strana

31

2.5

2.5.1

2.5. Nové řešení přední vidlice se zaměřením na bezpečnost vedení motocyklu. 2.5.1. Systém Duolover Vedení předního kola Duolever je z kinematického hlediska kloubový čtyřúhelník, ve kterém jsou na rámu nad valivým ložiskem upevněna dvě podélná ramena z kované oceli. Ta vedou nosič kola vyrobený z hliníku a odolný vůči zkroucení, který je opticky podobný dosavadní vidlici. pružení a tlumení přebírá centrální pružicí jednotka, která je kloubově spojena s dolním z obou ramen a opírá se proti rámu. Nůžkový kloub lichoběžníkového tvaru uložený na řídicí hlavě a nosiči kola je spojen s řízením kterým přenáší řídicí pohyby. Konstrukce se na rozdíl od teleskopické vidlice obejde zcela bez kluzné a vodicí trubky. Výhodou vedení předního kola je zřejmá odolnost vůči zkrutu. Zatímco vodicí a ponorné trubky konvenční teleskopické vidlice se při propružení kola směrem dolů zkroutí bočně i podélně, vedení předního kola, takové negativní vlivy tento systém nezatěžuje. Jeho obě podélná ramena přijímají síly, které vznikají při propružení a propružení kola směrem dolů a udržují nosič kol stabilní. Tím je vyloučeno jakékoli zkroucení a vedení předního kola je mimořádně přesné. Záměrným uspořádáním ložisek podélných ramen se navíc dosáhne kinematického vyrovnání předklánění stroje při brzdění jako u Telelever. Zatímco konvenční teleskopická vidlice se při prudkých brzdicích manévrech silně propruží nebo dokonce dojde „na doraz“, zůstává u Duolever i v takovém okamžiku zachována dostatečná zbytková dráha pružiny a řidič tedy může v zatáčce brzdit velmi pozdě a stopa přitom zůstává stabilní. Směr vyhýbání předního kola při přejíždění nerovností lze upravit, podobně jako chování teleskopické vidlice. Ve spojení s nepatrnou neodpruženou hmotou a malými silami odtrhu pak výsledkem je dokonale citlivá a komfortní reakce. S vedením předního kola Duolever spojují dosud protichůdné vlastnosti: o velká stabilita stopy při vysokých rychlostech, o aktivní zacházení, přesný cit řízení a o z hlediska stopy stabilní chování při brždění při jakékoli rychlosti.

strana

32

http://motor.antena3.com/imagen_motor.php?id=7468

obrázek 18:Vedení předního kola Duolever firmy BMW Motorrad

strana

33

3 3.1

3.ZHODNOCENÍ,ZÁVĚR,DALŠÍ VÝHLEDY V UPLATNĚNÍ AKTIVNÍCH ZÁVĚSU KOL U MOTOCYKLU. 3.1 Zhodnocení Z předloženého materiálu vyplývá zdánlivá otázka,proč bylo tolik prostoru věnováno popsání systému aktivního podvozku u automobilu.Automobil je však fenomén doby vzhledem k jeho univerzálnosti použití,k vysoké míře užitné hodnoty,mnohdy jako symbolu společenského postavení,k jeho funkci jako rodinného dopravního prostředku apod. Z těchto všech důvodů je rozvoji automobilismu věnována obrovská pozornost technicko vědeckého rozvoje. Pominu-li všechny ostatní aspekty jako je efektivní,výkonný motor, ekologické aspekty provozování, ekonomické aspekty kterými je oblast spotřeby fosilních paliv,vývoj a výzkum mazadel,vývoj, výzkum, výroba a prodej automobilů,obrovskou sféru zaměstnanosti v obslužných činnostech jako je servis a prodej,dostávám se k otázkám bezpečnosti a komfortu uživatelů vozidel na silnici.V této oblasti se ukazuje,že řešení odpružení automobilů ,tedy to co se nazývá inteligentní podvozek- je inspirací při řešení obdobných problémů u motocyklu. V kapitolách 2.1. Předpoklady a požadavky pružících soustav automobilů a 3.1. Předpoklady a požadavky pružících soustav motocyklů jsem se snažil definovat požadavky na pružící soustavy a ukázat na společné problémy a na to čím se tyto liší. V dalších kapitolách ukazuji na trendy ve vývoji a realizaci různých systémů různými výrobci.Mimořádně mě zaujal systém firmy AUDI využívající magnetoreologické vlastnosti magnetoreologických kapalin.Využití vlastnosti těchto kapalin otevírá nové možnosti v technickém řešení,které je schopné vyhovět požadavkům kladeným na inteligentní podvozek.Je snad jenom otázkou času a širšímu využití u vozidel,což se také odrazí v přijatelných cenových relacích,kdy tento systém bude významně využit. Nelze ovšem pominout ani ostatní systémy,jako je například systém využívající lineární elekromotory – firma Bose,které vyžívají schopnosti lineárních elektromotorů reagovat takřka okamžitě na změnu elektrických impulsů.Dívám-li se na tento princip z pohledů použití u motocyklů, jeví se mě problematická otázka velikosti jednotlivých dílů a problematické využití zbytkových magnetizačních proudů. Čím se liší motocykl od automobilu: -způsobem užití (rekreační,sportovní a hobby ,není dopravním prostředkem pro každodenní užití ani pro rodinou nebo pracovní přepravu uživatelů,umožňuje přepravu pouze podobně zaměřeného spolucestujícího,sezónností) -bezpečností přepravy ( motocykl postrádá jakékoliv aktivní nebo pasivní bezpečnostní prvky,nemá žádné bortící zóny,v případě havárie se jezdec octne okamžitě na zemi,je chráněn pouze přilbou a oblečením). - zjednodušeným způsobem ovládání ( řízení se provádí přímo řidítky)

strana

34

-vzhledem k tomu,že se zabývám otázkami související s motocykly větších kubatur,je další významnou odlišností vyšší poměr výkonu motoru oproti hmotnosti motocyklu než u automobilu,čím se dosahuje vyššího zrychlení a z toho vyplývající požadavky na brždění. -jednodušší konstrukcí povozku ( rámu ) motocyklu, z toho vyplývají prostorová konstrukční omezení a možnosti řešení přídavných agregátů -způsobem jízdy,kdy dochází obzvláště v zatáčkách k účinkům odstředivých sil, horší styk pneumatik s vozovkou,při brždění dochází k tendenci předklápění -přes všechny tyto problémy jízda na motocyklu přináší pro jejich příznivce daleko vyšší pocitové požitky (vyplavovaný adrenalin) a má značný okruh jejich ctitelů,mezi které rovněž patřím. Práce sleduje ukázat, jaká jsou současná řešení pružících soustav motocyklů,především motocyklů s vyšší kubaturou.Systém pružících soustav vychází z řešení problematiky uložení kol, řešení přední vidlice motocyklu, řešení přednakláněcího efektu při brždění a konečně z komplexního řešení pružení a to vše z pohledu směřujícímu na inteligentní povozek, schopný okamžitě reagovat na vniklé situace ať již při brždění, zatáčení, jízdu přes nerovnosti.Práce si nečiní nárok na vyčerpávající popis všech systémů, spíše se zaměřuje na ty, které již byly v motoristické praxi odzkoušeny. Při řešení uložení kol mě zaujal systém BIMOTA TESI ( kapitola 3.2.4. ),který vychází ze systému Difazio, kdy střední čep je v křížovém tvaru a volně se otáčí po ose. Následkem toho brzdné síly jsou eliminovány skrze hřídel kola upevněného na krátkých ramenech. Tyto ramena se otáčejí pomocí dvou zkrutných tyčí.Tento systém je však poměrně složitý a centrální čep je značně zatížený při průjezdech zatáčkou. Při řešení přední vidlice a protipřednakláněcího systému mě zaujal elektrický systém aplikovaný na stroji SUZUKI GSX 75/1100 ( obrázek 12 ) . Novinkou je elektronické nastavení podvozku ESA(Elekronic Suspension Adjustment) na K1200 S.Zmáčknutím tlačítka je možné nastavit tuhost tlumení – jde to za jízdy i při stání sběžícím motorem. Nastavení se provádí ve dvou krocích:- v prvním kroku nastaví řidič předpětí pružin podle druhu zatížení - ve druhém kroku volí řidič nastavení tlumičů podle způsobu jízdy. ( kapitola 3.4.2.) Ne bez zajímavosti je rovněž systém teleskopické vidlice s tlumením závislým na trase. Princip tlumení závislého na trase slouží ke sjednocení dvou v zásadě protichůdných požadavků: citlivé odezvy v případě malých nerovností a nízkého zatížení a současně vysoké bezpečnosti proti průrazu při tvrdých nárazech. Vidlice reaguje citlivě na hlavní pracovní dráze v kompresi a současně je na posledních centimetrech výrazně více tlumena. (kapitola 3.4.4. ) Vedení předního kola Duolever společnosti BMW Motorrad ukazuje bezesporu na výrazně nový trend v oblasti pohodlí, stability brždění a zacházení se strojem. Vedení předního kola Duolever je z kinematického hlediska kloubový čtyřúhelník, ve kterém jsou na rámu nad valivým ložiskem upevněna dvě podélná ramena . Ta

strana

35

vedou nosič kola , který je opticky podobný dosavadní vidlici. pružení a tlumení přebírá centrální pružicí jednotka, která je kloubově spojena s dolním z obou ramen a opírá se proti rámu. Nůžkový kloub lichoběžníkového tvaru uložený na řídicí hlavě a nosiči kola je spojen s řízením kterým přenáší řídicí pohyby. Konstrukce je bez kluzné a vodicí trubky. Současně odděluje funkci řízení a tlumení ještě důsledněji. Výsledkem je vysoké pohodlí a přilnavost k zemi.je na takové úrovni, jaká dosud nikdy nebyla dosažena. Výhodou vedení předního kola je odolnost vůči zkrutu. 3.2

3.2 Další výhledy uplatnění aktivních závěsů. Je obtížné bez možnosti nahlížet do konstrukčních kanceláří a zkušeben předpovídat další vývoj v uplatnění aktivních závěsů u motocyklů.Dovolím si však tu smělost,že budoucnost vidím v mezioborové spolupráci elektroniků,strojařů a chemiků. Využití vlastností magnetoreologických kapalin otevírá nový prostor. Magnetoreologické kapaliny mají mnoho atraktivních rysů, včetně vysokého modulu pružnosti, nízké viskozity a stálého hysterezního chování přes širokou škálu teplot. Hlavní handicap těchto kapalin a bariéra pro jejich všeobecné komerční rozšíření v mnoha oblastech je dosud relativně vysoká cena.Ovšem jak je známo z mnoha jiných oblastí ( viz plazmové obrazovky ), jde především o to jak a v jakém množství budou v budoucnosti používány,což v konečném důsledku o ceně rozhodne.Ale z praxe firmy AUDI,která tuto technologii se v roce 2006 s úspěchem již aplikovala u automobilu,se ukazuje,že od prvotního nasazení především u vojenské techniky ve Spojených Státech a poté uvolnění této technologie pro mírové účely, nic nestojí v cestě k využití této technologie v praxi pro lidi..(kapitola 2.2.4.6) Je možné si představit i cestu kombinace poznatků mezi jednotlivými výrobci,jak tomu konečně je i v současnosti,kdy na motocyklu je možné najít komponenty různých systémů od různých výrobců.

strana

36

4. SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ. Literatura:

4

[1] NEPOMUCK,B.L.,JANNECK U:Technická rukověť motocyklisty :[technika, údržba, opravy] / Jiří VOKÁLEK JIŘÍ – překlad,1999,ISBN:80-7232-059-9 [2]VLK,F.Teorie a konstrukce motocyklů2,Brno:vydavatelství a nakladatelství Prof.ing.František Vlk DrSc.,2004,ISBN:80-239-1601-7 [3]VLK FRANTIŠEK : Elektronické systémy motorových vozidel 2, Brno:Prof.ing.František Vlk DrSc.,2002,ISBN:80-238-7282-6

WWW

http://motocykly.bmw.cz/Showpage.aspx?Tabid=306 http://www.uk.fme.vutbr.cz/zobraz_soubor.php?id=57 http://motocykly.bmw.cz/Showpage.aspx?Tabid=314#D http://motocykly.bmw.cz/Showpage.aspx?Tabid=319#E http://motocykly.bmw.cz/Showpage.aspx?Tabid=333#P http://www.citroen.mb.ca/citroenet/miscellaneous/suspension/suspension1.html http://www.carbibles.com/suspension_bible.html http://www.pbase.com/fredharmon/image/38792124 http://www.continental.euromediahouse.de/en/detail.lasso?img=142320 http://www.carbibles.com/suspension_bible_bikes.html http://uk.fme.vutbr.cz/kestazeni/tribologie/4r_2006/prezentace_4r_roupec.pdf http://news.auto.cz/technika/cdc-aktivni-tlumice-letos-nasly-cestu-do-beznychaut.html http://media.ford.com/print_doc.cfm?article_id=2570 http://www.gostar-racing.com/club/motorcycle_suspension_set-up.htm http://www.lord.com/tabid/3318/Default.aspx http://planetsoarer.com/UZZ32/uzz32.html

strana

37