MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
BRNO 2012
JAN DOBEŠ
Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy
Podvozky motocyklů Bakalářská práce
Vedoucí práce: prof. Ing. František Bauer, CSc.
Vypracoval: Jan Dobeš
Brno 2012
PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Podvozky motocyklů vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně.
dne ………………………………………. podpis bakaláře ….……………………….
PODĚKOVÁNÍ Tímto bych chtěl poděkovat panu prof. Ing. Františku Bauerovi, CSc. za pomoc při psaní bakalářské práce, za poskytnutí odborné literatury, ochotu spolupracovat a za čas strávený na konzultačních hodinách. Dále bych chtěl poděkovat rodičům za umožnění a financování studia a Bc. Pavlíně Muricové za korekturu a vypomáhání při překladech materiálů z anglického jazyka.
ABSTRAKT Ve své bakalářské práci jsem se zabýval problematikou moderních motocyklových podvozků, jejich typy, konstrukcí, výhodami a jejich využitím. Postupně jsou v ní rozepsány a popsány jednotlivé systémy odpružení jak předního, tak zadního kola. Snažil jsem se shrnout poznatky o jednotlivých systémech a porovnat je. Klíčová slova: Motocykl, podvozek, odpružení
ABSTRACT In my bachelor thesis I deal with the problem of motorcycle suspensions, its types, construction, advantages and use. I describe types of front and rear suspension systems. I tried to summarize knowledge about suspensions and compare it. Keywords: Motorcycle, chassis, suspension
OBSAH 1 Úvod ..................................................................................................................... 8 2 Cíl práce ............................................................................................................... 8 3 Rámy .................................................................................................................... 9 3.1 Účel rámu ...................................................................................................... 9 3.2 Rám otevřený ................................................................................................ 9 3.3 Rám uzavřený.............................................................................................. 10 3.4 Rám z lehkých slitin .................................................................................... 11 4 Účel a princip motocyklového podvozku .......................................................... 12 4.1 Účel motocyklového podvozku................................................................... 12 4.2 Kmitání ........................................................................................................ 12 4.3 Geometrie motocyklového podvozku ......................................................... 13 4.4 Anti-dive ..................................................................................................... 14 5 Vidlice ................................................................................................................ 15 5.1 Přední vidlice .............................................................................................. 15 5.1.1 Vahadlové a Springer vidlice ............................................................... 15 5.1.1.1 Vahadlové ..................................................................................... 15 5.1.1.2 Springer ......................................................................................... 16 5.1.1.3 Modifikace vidlic vahadlových a Springer ................................... 16 5.1.2 Rejdový čep .......................................................................................... 17 5.1.3 Pákové .................................................................................................. 17 5.1.3.1 Telelever ........................................................................................ 18 5.1.3.2 Duolever ........................................................................................ 19 5.1.4 Teleskopické ........................................................................................ 20 5.1.4.1 Konvenční ..................................................................................... 20 5.1.4.2 Upside-down ................................................................................. 21 5.2 Zadní vidlice................................................................................................ 22 5.2.1 Pevné .................................................................................................... 22 5.2.2 Kluzákové ............................................................................................ 22
5.2.3 Dvojice tlumičů .................................................................................... 23 5.2.4 Centrální pružící jednotka – Monoshock ............................................. 24 5.2.4.1 Klasická vidlice ............................................................................. 24 5.2.4.1.1 Monoshock ............................................................................. 24 5.2.4.1.2 Monoshock 2.generace ........................................................... 25 5.2.4.2 Jednoramenná kyvná vidlice ......................................................... 26 5.2.4.2.1 Monolever .............................................................................. 27 5.2.4.2.2 Paralever 1.generace .............................................................. 28 5.2.4.2.3 Paralever 2.generace .............................................................. 29 5.2.4.2.4 Paralever 3.generace .............................................................. 30 6 Závěr .................................................................................................................. 31 7 Seznam literatury ............................................................................................... 33 8 Seznam obrázků ................................................................................................. 34 9 Seznam příloh..................................................... Error! Bookmark not defined.
1 ÚVOD Na úvod se musíme zamyslet, k čemu vlastně podvozek u motocyklu slouží, a jak jej využíváme. Primárně podvozky sloužily ke zlepšení komfortu jízdy vyrovnáváním nerovností vozovky. Pro tento účel slouží dodnes. Díky rozvoji se neustále zlepšuje kvalita kopírování nerovností pneumatikou a nedochází k tak markantním odskokům pneumatiky od vozovky. I vzhledem k bezpečnosti je vhodné udržet pneumatiku co nejdéle, v nejlepším případě na pořád, v kontaktu s vozovkou. Pokud by došlo k odskoku kola od vozovky, motocykl v danou chvíli značně ztrácí na ovladatelnosti. Na trhu lze nalézt hned několik druhů konstrukcí odpružení motocyklů. Hlavní dělení spočívá v rozdělení na odpružení předního a zadního kola. Každá z těchto dvou skupin má na motocykl rozdílný vliv při jízdě a i jejich konstrukce jsou značně rozdílné. Dále bychom mohli dělit tyto dvě skupiny, a to na konstrukce teleskopické, konstrukce vyvíjené firmou BMW Motorrad a ostatní konstrukce. Snažil jsem se jednotlivé systémy co nejpřesněji popsat a poukázat na jejich výhody, ale i nevýhody.
2
CÍL PRÁCE Cílem této práce je analyzovat vývoj a konstrukci systémů odpružení motocyklů
vyšších kubatur od historie po současnost. Zaměření bakalářské práce je hlavně směřováno na motocykly s teleskopickými vidlicemi a motocykly BMW, které si vyvíjí vlastní odpružení motocyklů.
8
3
RÁMY
3.1 Účel rámu Rám představuje nosnou část, jsou na něm umístěny všechny části motocyklu. U některých malosériových a prototypních či kusových motocyklů je rám nahrazen motorem. Účelem rámů je nést mezi sebou nápravy, karoserii a náklad a přenášet jejich tíhu na nápravy. Dále nese hnací skupinu motocyklu jako je motor, převodovka a příslušenství. Na rám jsou kladeny nároky na přenášení hnacích, brzdných a suvných sil mezi nápravami. Je důležité, aby byl rám pružný, pevný a tuhý, aby dokázal odolávat namáhání krutem i ohybem. Rám by měl být pokud možno lehký (Jan, Ždánský, 2004).
3.2 Rám otevřený Spodní nosník (1) otevřeného rámu je spojen pouze s horním nosníkem (2). Teprve motor s převodovkou doplňuje a uzavírá konstrukci celého rámu. Nejčastěji se otevřené rámy používají pro malé a střední motocykly. Jejich výhodou je jednoduchá konstrukce, malá hmotnost a dobrý přístup k jednotlivým částem motocyklu, jakožto i snadná demontáž a montáž celého motoru, což velice usnadňuje servis a opravy motocyklu (Jan, Ždánský, 2004).
Obr. 3.2 Rám otevřený (Jan, Ždánský, Automobily 1 – Podvozky, 2004, upraveno): 1 – spodní nosník s předním uchycením motoru, 2 – horní nosník, 3 – krk řízení, 4 – pomocný rám 9
3.3 Rám uzavřený Spodní nosník (1) umístěný před motorem a horní nosník (2) umístěný nad motorem tvoří uzavřenou rámovou konstrukci. Poháněcí ústrojí je v tomto případě v rámu pouze zavěšeno a nepřenáší žádné síly. Vidlice může být přímo součástí rámu, nebo může být výkyvná. Konstrukce je vhodná pro terénní motocykly (kde také slouží jako ochrana motoru při nárazech), a pro lehčí a střední silniční stroje. Výhody jsou prakticky stejné jako u rámů otevřených, navíc je rám pevnější. Pro velké motocykly se používá dvojitý uzavřený rám. Tento rám má zdvojený spodní i horní nosník, čímž se dosahuje zvýšení tuhosti při namáhání v krutu a ohybu. U některých konstrukcí je jeden spodní nosník ke konstrukci připojen šrouby a je vyjímatelný. Tím se usnadní případná manipulace s motorem (Jan, Ždánský, 2004).
Obr. 3.3 Rám uzavřený (Jan, Ždánský, Automobily 1 – Podvozky, 2004, upraveno): 1 – spodní nosník, 2 – horní nosník, 3 – krk řízení, 4 – pomocný rám
10
3.4 Rám z lehkých slitin Tyto rámy mají ve srovnání s ocelovými menší hmotnost a vyšší tuhost. Jsou odlévány, lisovány a svařovány. V některých případech je pro zadní část použit pomocný rám (2), který je odnímatelný. Na tento pomocný rám se umisťuje sedadlo motocyklu, zadní světla, výfuk, popřípadě konzole držící výfuk.
Obr. 3.4 Rám Suzuki GSX-R600 (http://www.partsdepot.cz/originalnidily/motorky/Suzuki/2006/GSX-R600/16485/, online 10.11.2011, upraveno): 1 – hlavní rám, 2 – pomocný rám
11
4
ÚČEL A PRINCIP MOTOCYKLOVÉHO PODVOZKU
4.1 Účel motocyklového podvozku Účelem veškerých podvozků je zmírnit rázy a otřesy motocyklu od nerovností vozovky a zajistit nejvěrnější kopírování vozovky pneumatikou. Kvalita pérování závisí na poměru hmotnosti odpružených částí k hmotnosti částí neodpružených. Čím je tento poměr větší (tzn. čím je hmotnost odpružených částí větší vzhledem k hmotnosti částí neodpružených), tím je pérování kvalitnější. Do neodpružených částí zařazujeme kola, pneumatiky a části vidlic. Mezi odpružené části řadíme hmoty takzvaně nad pružinami (Jan, Ždánský, 2004).
4.2 Kmitání Při přejezdu vozidla přes nerovnost dochází k rozkmitání kol i samotného motocyklu (přesněji odpružených hmot). Při pohybu kola k motocyklu se pružina stlačuje, tento pohyb se přenáší na motocykl a ten se pohybuje rovněž vzhůru. Po určité době překoná tíha odpružené hmoty motocyklu sílu pružiny a motocykl, který dosáhl maximální horní výchylky, se začne pohybovat směrem dolů, až dosáhne maximální dolní výchylky. Pak se začne motocykl opět pohybovat vzhůru. Toto kmitání bude pokračovat tak dlouho, dokud nebude utlumeno (Jan, Ždánský, 2004).
Obr. 4.2 Útlum kmitů (Jan, Ždánský, Automobily 1 – Podvozky, 2004, upraveno): osa x: t [s], osa y: l [m]
12
4.3 Geometrie motocyklového podvozku Na jízdní vlastnosti má vliv několik faktorů a hlavně jejich kombinace. Malý úhel řízení (6) má za následek větší stopu (5) a na motocykl tak lepší stabilizující účinek, čímž zlepšuje vedení předního kola při vysokých rychlostech. Při malé rychlosti na nás však působí neohrabaným dojmem, špatně se s ním manévruje. Větší úhel řízení vyniká lepší ovladatelností, protože zkracuje stopu, to způsobuje zcela opačné vlastnosti od malého úhlu řízení. Ať už v terénu či na silnici jsme schopni s tímto motocyklem velice ostře manévrovat. Výše zmíněné jízdní vlastnosti platí ovšem za předpokladu, že úhel sklonu osy přední vidlice (3) bude v souladu s předsunutím předního kola (4). Tento pojem je dalším zásadním faktorem, na základě kterého můžeme zaregistrovat významný rozdíl mezi chopperem a silničním motocyklem nebo endurem. Velikost předsazení předního kola není přímo spjatá s osou úhlu řízení (2). Například nerovnoběžností osy hlavy řízení a uchycení předních tlumičů můžeme dosáhnout zcela odlišných hodnot, než jaké bychom u daného sklonu přední vidlice očekávali. Nesmíme však opomenout rozvor (1) motocyklu, který také ovlivňuje ovladatelnost. U motocyklů s větším rozvorem můžeme očekávat vyšší stabilitu, ale horší manévrovatelnost. Ovšem u motocyklů s kratším rozvorem můžeme očekávat opačné vlastnosti (Rollinger, 2006; Longhurst, 2006).
Obr. 4.3 Geometrie motocyklu (Uživatelská příručka Suzuki GSR600, Suzuki Motor Corporation, 2006, upraveno): 1 – rozvor, 2 – osa krku řízení, 3 – osa vidlic, 4 – předsunutí předního kola, 5 – stopa, 6 – úhel řízení 13
4.4 Anti-dive Jedna z nevýhod odpružení přední části motocyklu je tendence stlačování vidlic při brzdění (tzv.”potopení”). Tento jev je většinou zapříčiněný geometrií řízení. Když brzdíme, zpomalujeme dopředný pohyb. Část dopředné síly působí na přední odpružení. Protože jsou vidlice oproti rámu v určitém úhlu, část brzdné síly se sklání do osy tlumičů. V roce 1969 se stala Honda průkopníkem “Anti-Dive” systémů se systémem TRAC (Torque Reactiv Anti-dive Control). Známější je verze od Kawasaki AVDS (Automatic Variable Damping System), kde byla přední vidlice doplněna o hydraulický válec a spojena se systémem hydrauliky brzd. Myšlenkou bylo využití tlaku kapaliny z brzdového systému při brzdění. Přes plunžr byl poté ovládán přepouštěcí ventil ve vidlici. Tento přepouštěcí ventil uzavíral průtok tlumičového oleje a tím odpružení “přitvrdil”, což má za následek menší “potopení” vidlic. Bohužel velkou nevýhodou těchto systémů je veliká závislost na kvalitě povrchu, po kterém se motocykl pohybuje. Ke ztvrdnutí vidlic došlo při jakémkoliv brzdění a vidlice neměla možnost vyrovnat případné nerovnosti (Longhurst, 2006).
14
5
VIDLICE
5.1 Přední vidlice 5.1.1
Vahadlové a Springer vidlice
Konstrukce typické pro motocykly 30.let 20.století. Dodnes používané v různých modifikacích hlavně u kategorie chopper, kde není kladen takový důraz na jízdní vlastnosti, ale spíše na vzhled. 5.1.1.1 Vahadlové Tato konstrukce se řadí mezi nejstarší používané. Její hmotnost nepatří mezi klady, ale do kladných vlastnosti můžeme zařadit jednoduchost a tuhost i při velké délce (typické pro choppry kde váha nehraje zásadní roli). Tento typ je často využíván v domácí výrobě pro stavbu motocyklů typu chopper. Je složena z dlouhého ramene (1), zpravidla trojúhelníkového tvaru, zakončená uchycením na vahadla (2) a tím tvořící systém paralelogramu. V tomto rovnoběžníkovém mechanismu je tlumící a pružící element (3) uložen diagonálně (viz. Přílohy Obr.1) (Cetkovský, 2007).
Obr. 5.1.1.1 Vahadlová vidlice (http://www.chopperweb.cz/jaknato/stavbachopperu/vidlice.jpg, online 18.12.2011, upraveno): 1 – rameno vidlice, 2 – vahadlo, 3 – tlumící a pružící element, 4 – krk řízení
15
5.1.1.2 Springer Principiálně vycházející z konstrukce vahadlové vidlice. Jedná se v podstatě pouze o modifikaci. Na rozdíl od vahadlové konstrukce snižuje neodpružené hmoty. Spodní vahadlo je posunuto až k ose kola a horní vahadlo je nahrazeno tlumičem pérování (viz. Přílohy Obr.2) (Cetkovský, 2007).
Obr. 5.1.1.2 Springer vidlice (http://www.chopperweb.cz/jaknato/stavbachopperu/vidlice.jpg, online 18.12.2011, upraveno): 1 – spodní vahadlo, 2 – pružící a tlumící element, 3 – krk řízení 5.1.1.3 Modifikace vidlic vahadlových a Springer K typům vidlic vahadlových a Springer lze uvést několik modifikací. Tyto modifikované vidlice nejsou konstruovány se záměrem převratně vylepšit vlastnosti jejich předchůdců, jde spíše pouze o estetické odlišení (Cetkovský, 2007).
Obr. 5.1.1.3 Modifikace vidlic vahadlových a Springer (http://www.chopperweb.cz/jaknato/stavba-chopperu/vidlice.jpg, online 18.12.2011, upraveno) 16
5.1.2
Rejdový čep
Tato konstrukce se často nepoužívá. Je to dáno samotnou konstrukcí odpružení. Je náročná na výrobu, neprospívá ani vyšší hmotnost a samotný rejd motocyklu není příliš velký, přibližně 30°. Avšak výhody odpružení rejdovým čepem tkví ve vysoké stabilitě a schopnosti oddělit brzdné a řídící síly. Stability je dosaženo neměnící se geometrií motocyklu jak při brzdění, tak při průjezdu zatáčkou. Tento druh koncepce nejčastěji a stále používá motocyklová značka Bimota s modelem Tesi (viz. Přílohy Obr. 3), pro další ilustraci model GTS 1000 od Yamahy, ale pouze s jednostranným zavěšením a tedy i jedním brzdovým kotoučem. Konstrukce spíše připomíná zadní kyvnou vidlici, ze které také vychází (4). Na konci vidlice je umístěna otočně osa kola (6). Samotné kolo je volně uloženo na čepu (2). Natočení kola do rejdu je ovládáno za pomoci táhla (3). Aby byl zajištěn stále stejný úhel mezi vozovkou a osou rejdu kola (1), je osa kola natáčena pomoci stabilizačního táhla (5).
Obr. 5.1.2 Rejdový čep Bimota Tesi 3D (http://farm3.static.flickr.com/2416/2413847258_14b78a5dc9_o.jpg, online 19.2.2012, upraveno): 1 – osa rejdu kola, 2 – uložení kola, 3 – ovládací táhlo, 4 – kyvná vidlice, 5 – stabilizační táhlo, 6 – osa kola 5.1.3
Pákové
Největším zástupcem a vývojářem tohoto systému je BMW Motorrad se systémem Telelever a novější verzí Duolever.
17
5.1.3.1 Telelever V roce 1993 byl poprvé uveden tento systém na motocyklu BMW R1150GS (viz. Přílohy Obr.4). Problémem odpružení klasickými teleskopickými vidlicemi je přenášení sil přes přední část motocyklu a řídítka až na řidiče. Tento koncept se snaží rozdělit síly brzdící a tlumící od sil řídících. Na první pohled je velice podobný teleskopickým vidlicím, avšak funkci tlumení a pérování přebírá centrální pružící a tlumící jednotka (1) umístěná mezi rámem a horizontálním ramenem (3). Toto horizontální rameno je uloženo mezi blokem motoru, kde je volně na čepech (4), a vidlicí (5), se kterou je spojen kulovým čepem (2). Vidlice již nemá funkci tlumící a pružící, ale vytváří velice tuhou oporu pro přední kolo. Výhody tohoto systému spočívají v nižších neodpružených hmotách, jednoduchém nastavení centrální pružící a tlumící jednotky. Dále také ve větší tuhosti vidlice, což podporuje stabilitu motocyklu a ve vyšším komfortu. Také při razantním brzdění se motocykl tolik “nepotápí”. I když předností tohoto systému není velký zdvih vidlice (do 200 mm), nedochází při brzdění na doraz, jak se u klasických teleskopických vidlicí může lehce stát, díky čemuž má stále rezervu pro případné propružení na nerovnosti. Síly při propružení se přemisťují přes kulový čep a horizontální rameno do rámu motocyklu. Při propružení téměř nemění rozvor kol motocyklu. Další výhodou systému je zmenšení sil působících na hlavní ložisko v krku řízení (6). Svými vlastnostmi značně přispívá ke zvýšení aktivní bezpečnosti (Longhurst, 2006; Rollinger, 2006).
Obr. 5.1.3.1 Telelever (http://www.carbibles.com/images/bike_bmw_telelever.jpg, online 20.10.2011, upraveno): 1 – centrální pružící a tlumící jednotka, 2 – kulový čep, 3 – rameno, 4 – uložení čepů na bloku motoru, 5 – vidlice, 6 – krk řízení 18
5.1.3.2 Duolever Vedení předního kola Duolever společnosti BMW Motorrad, které bylo poprvé použité v roce 2004 u K 1200 S (viz Přílohy Obr.5) jako sériově vyráběného motocyklu, představuje průkopnickou inovaci v technice jízdy. Duolever se liší od Teleleveru dvojitou horizontální vidlicí (3) a výrazně odlišným systémem řízení. Tato vidlice neobsahuje žádné kluzné a vodící trubky jako Telelever nebo klasická vidlice. U klasických vidlic můžeme při propružení pozorovat boční i podélné zkroucení. U Duoleveru je vidlice (5) kokilově odlita z hliníku a nedochází k negativním jevům zkrutu. V tomto systému jsou řídítka motocyklu spojena s předním odpružením pouze za pomoci nůžkového kloubu (2) (dvou ramen), které nepřenáší žádné síly, ale slouží pouze k řízení (nůžkový kloub neslouží k přenášení brzdných či tlumících sil a neslouží jako nosná část systému). Využívá a převyšuje všechny výhody systému Telelever a ještě důsledněji odděluje funkci řízení a tlumení (Longhurst, 2006; Pinkava, 2007).
Obr. 5.1.3.2 Duolever (http://www.carbibles.com/images/bike_bmw_telelever.jpg, online 20.10.2011, upraveno): 1 – centrální pružící a tlumící jednotka, 2 – nůžkový kloub, 3 – horizontální vidlice, 4 – krk řízení, 5 – vidlice/nosič kola
19
5.1.4
Teleskopické
Nejpoužívanější typ odpružení předního kola s jednoduchou konstrukcí. Základními části jsou kluzák a nosná trubka. Pružící a tlumící elementy se nachází uvnitř. 5.1.4.1 Konvenční Nejrozšířenější koncepce na motocyklech. V brýlích (3) jsou upevněny trubky (1) a zespodu jsou na ně nasazeny kluzáky (2). V kluzácích je již osa s kolem motocyklu. Velkou nevýhodou je tuhost, jelikož kluzák a nosná trubka se málo překrývají. Nosné trubky jsou značně namáhány ohybovým momentem, zvláště při kompresi (brzdění, průjezd zatáčkou). Namáhání není pouze v podélném směru, kdy má přední vidlice tendenci se ohnout pod motocykl, ale i do stran, kdy se při propružení jinak rovnoběžné trubky snaží vytvořit písmeno “O”. Tyto nežádoucí vlivy lze snížit masivnějším provedením. To však přináší větší neodpružené hmoty a tím zhoršení jízdních vlastností (viz. Přílohy Obr. č.: 6, 8, 10, 11, 12) (Rollinger, 2006).
Obr. 5.1.4.1 Konvenční teleskopická vidlice Suzuki GSR600: 1 – trubka, 2 – kluzák, 3 - brýle
20
5.1.4.2 Upside-down Upside-down, neboli “horní strana dole”, je v podstatě stejná jako konvenční teleskopická vidlice, ale otočená naopak. Tento typ řeší některé problémy konvenční vidlice. V brýlích již nejsou upevněny nosné trubky (1), ale kluzáky (2), navíc se více překrývají, což velice přispívá k vyšší tuhosti vidlice. Upside-down vidlici je možno použít na jakémkoliv motocyklu a v dnešní době vytlačuje svého předchůdce (viz. Přílohy Obr. č.: 7, 9) (Rollinger, 2006).
Obr. 5.1.4.2 Teleskopická vidlice Upside-down Suzuki GSX-R750: 1 – trubka, 2 kluzák
21
5.2 Zadní vidlice 5.2.1
Pevné
Také nazývané Hardtail. Používané u motocyklů chopper a závodních dragsterů. Motocykl nemá prakticky žádnou kyvnou vidlici, kolo je uloženo přímo v rámu a odpružení zajišťuje pouze pneumatika. Tyto motocykly jsou citlivé na kvalitu vozovky. (viz. Přílohy Obr. č.: 1, 2)
Obr. 5.2.1 Pevné/Hardtail (http://image.streetchopperweb.com/f/36184749/1105-stcp15-z+led-sleds-sporty-hardtail-conversion+after.jpg, online 12.12.2011) 5.2.2
Kluzákové
Systém používaný u starých motocyklů (např. Jawa 250 Pérák). Konstrukce nevyužívá tlumiče jelikož je natolik tuhá, že nedochází k větším kmitům. Nedostatkem je i malý zdvih a nepříliš pevné uchycení kola. Systém byl následně nahrazen dvojicí tlumičů (Rollinger, 2006).
Obr. 5.2.2 Kluzákové (http://www.rajveteranu.cz/auta/1326/v/e2-jawa-250-perak.jpg, online 12.12. 2011) 22
5.2.3
Dvojice tlumičů
Klasický systém odpružení motocyklu. Kyvná vidlice (tvaru písmene H) je za svoji přední část připevněna k rámu osou, kolem které se může volně otáčet. Mezi každým ramenem a rámem je umístěn tlumič s pružinou. Tuhost této vidlice nepatří mezi přednosti, mohla by se posílit větším množstvím materiálu, ale to by přineslo jen další nežádoucí vlivy, jako velké množství neodpružených hmot a robustnost. Také nerovnoměrné zahřívání oleje a rozdílné opotřebování mezi tlumiči zapříčiňuje krut vidlice a nedokonalosti při tlumení. Tato vidlice se ale i tak nadále používá u slabších a levnějších motocyklů (viz. Přílohy Obr. 8) (Longhurst, 2006; Rollinger, 2006).
Obr. 5.2.3 Dvojice tlumičů (http://www.carbibles.com/images/bike_rear_double.jpg, online 28.10.2011, upraveno): 1 – kyvná vidlice, 2 – osa otáčení, 3 – rám motocyklu, 4 – pružící a tlumící jednotka, 5 – osa kola
23
5.2.4
Centrální pružící jednotka – Monoshock
5.2.4.1 Klasická vidlice 5.2.4.1.1 Monoshock Monoshock1 systém je znám již z 30.let 20.století, ale v sériové výrobě se začal objevovat kolem roku 1977. Umisťuje se mezi kyvnou vidlici (1) a rám motocyklu (3). Osa tlumiče se blíží horizontále. Výhodou je snížení hmotnosti a úspora místa oproti systémům se dvěma pružinami a i jejich nastavení, kdy dva tlumiče bylo těžké sladit (viz. Přílohy Obr.9) (Longhurst, 2006).
Obr.5.2.4.1.1 Monoshock (http://www.carbibles.com/images/bike_rear_monoshock1.jpg, online 28.10.2011, upraveno): 1 – kyvná vidlice, 2 – pružící a tlumící jednotka, 3 – rám motocyklu
1
Jeden tlumič umístěn v pružině
24
5.2.4.1.2 Monoshock 2.generace Na tomto typu monoshocku je pružina s tlumičem (2) z jedné strany uchycena k rámu motocyklu (4) a z druhé přes přepákování (3) ke kyvné vidlici (1). Přepákování umožňuje uložit tlumič s pružinou blíže vertikále, mění také míru stlačení pružící jednotky v závislosti na pohybu zadní kyvné vidlice. Při větším výkyvu je jednotka stlačena v jiném poměru, než při přejezdu malé nerovnosti. Za tohoto předpokladu je také možné dosáhnout značných zdvihů kola. Potřeba snižování váhy vedla konstruktéry k navrácení ke kyvné vidlici ve tvaru “H”, kde však bylo zapotřebí použití kvalitnějších a pevnějších materiálů (viz. Přílohy Obr. č.: 6, 7) (Longhurst, 2006; Rollinger, 2006).
Obr. 5.2.4.1.2 Monoshock 2.generace (http://www.carbibles.com/images/bike_rear_monoshock2.jpg, online 28.10.2011, upraveno): 1 – kyvná vidlice, 2 – pružící a tlumící jednotka, 3 – přepákování, 4 – rám motocyklu
25
5.2.4.2 Jednoramenná kyvná vidlice Dalším typem kyvných vidlic je jednoramenná kyvná vidlice. Jedná se o velice pevnou a lehkou koncepci. Jako nejznámějšího zástupce v používání tohoto typu můžeme uvést Hondu VFR 800. Velkou výhodou je snadná demontáž zadního kola, kde nepřekáží brzdič a řetěz, ovšem ložiska jsou velice namáhána. Navíc je tento typ složitý na výrobu, jelikož je zapotřebí zachovat velkou pevnost v krutu (viz. Přílohy Obr.10) (Longhurst, 2006).
Obr. 5.2.4.2 Jednoramenná kyvná vidlice (http://www.carbibles.com/images/bike_rear_singlesided.jpg, online 28.10.2011, upraveno): 1 – kyvná vidlice, 2 – pružící a tlumící jednotka, 3 – přepákování, 4 – rám motocyklu
26
5.2.4.2.1 Monolever V roce 1980 BMW uvádí na trh Monolever na terénním motocyklu R80GS (viz. Přílohy Obr.11). Tento typ spadá do kategorie jednoramenných kyvných vidlic. Ve svém těle uschovává Kardanův hřídel pro pohon zadního kola. Tlumič s pružinou (2) je umístěn na straně motocyklu a spojuje kyvnou vidlici (1) s rámem motocyklu (3). Tato konstrukce napomáhá eliminovat množství materiálu v přední části vidlice, jelikož nedochází k tak velkému kroucení, jako to může být u jednostranné kyvné vidlice s tlumičem uprostřed motocyklu (Longhurst, 2006).
Obr. 5.2.4.2.1 Monolever (http://www.carbibles.com/images/bike_bmw_monolever.jpg, online 9.11.2011, upraveno): 1 – kyvná vidlice s pohonem, 2 – pružící a tlumící jednotka, 3 – rám motocyklu
27
5.2.4.2.2 Paralever 1.generace Paralever vychází z paralelogramu2, který byl použit již v padesátých letech na motocyklu MV Agusta 500 a dále také na motocyklech Magni Sfida nebo Moto Guzzi. Zdokonalení zadní kyvné vidlice, pod názvem Paralever, přišlo s motocyklem R100GS (viz. Přílohy Obr.12) v roce 1987. Tento systém používá i silniční motocykl BMW K1 (viz. Přílohy Obr. 13). Paralever vychází z Monoleveru, ale má navíc pomocné rameno (3). Kyvná vidlice (2) s pohonem kola (1) a pomocné rameno utváří zkosený paralelogram, jehož geometrie je velice podobná i u automobilů. Konstrukce je díky pomocnému ramenu pevnější a protože vychází z paralelogramu, je pohon kola stále ve stejné orientaci vzhledem k motocyklu. Nedostatkem tohoto systému je však umístění pružící a tlumící jednotky (4), která je mezi pohonem kola a rámem (5) (při pravé straně motocyklu). Následkem propružení má rám tendenci se kroutit (Longhurst, 2006).
Obr. 5.2.4.2.2 Paralever 1.generace (http://www.carbibles.com/images/bike_bmw_paralever1.jpg, online 9.11.2011, upraveno): 1 – pohon kola, 2 – kyvná vidlice, 3 – pomocné rameno, 4 – pružící a tlumící jednotka, 5 – rám motocyklu 2
Dvojklikový typ čtyřkloubého mechanismu, ve kterém se obě hlavní části otáčejí o plný úhel v souhlasném smyslu
28
5.2.4.2.3 Paralever 2.generace Rokem 1993 BMW uvádí druhou generaci Paraleveru na terénním motocyklu R1100GS. Základní konstrukce vychází z první generace Paraleveru, ale pružící a tlumící jednotka (4) byla posunuta do osy motocyklu. Tím se odstranil problém s kroucením rámu motocyklu (5) při propružení. Inovace také přinesla využití lehčích materiálů při zachování stejné pevnosti. Tato koncepce byla natolik vyspělá, že dalších deset let vydržela téměř beze změny (viz Přílohy Obr.4) (Longhurst, 2006).
Obr. 5.2.4.2.3 Paralever 2.generace (http://www.carbibles.com/images/bike_bmw_paralever2.jpg, online 9.11.2011, upraveno): 1 – pohon kola, 2 – kyvná vidlice, 3 – pomocné rameno, 4 – pružící a tlumící jednotka, 5 – rám motocyklu
29
5.2.4.2.4 Paralever 3.generace BMW
R1200GS
v
roce
2004
přichází
s
třetí
generací
Paraleveru.
Jedná se v principu o stejnou, ale konstrukčně odlišně řešenou koncepci. Pomocné rameno (3) bylo přesunuto ze spodní strany nad kyvnou vidlici (2). Nově přepracovaná konstrukce přináší mnohem nižší váhu a štíhlejší design (viz. Přílohy Obr.5) (Longhurst, 2006).
Obr. 5.2.4.2.4 Paralever 3.generace (http://www.carbibles.com/images/bike_bmw_paralever3.jpg, online 9.11.2011, upraveno): 1 – pohon kola, 2 – kyvná vidlice, 3 – pomocné rameno, 4 – pružící a tlumící jednotka, 5 – rám motocyklu
30
6
ZÁVĚR Tématu Motocyklové podvozky jsem se věnoval z důvodu, že mě samotného
motocykly velice zajímají. Sám jsem vlastníkem několika modelů: Babetta 210, Jawa 50 typ 21 Sport, Yamaha DT 125 Ténéré, Suzuki GSR 600. Poslední model z jmenovaných je vyobrazen na obrázcích číslo: 4.3, 4.4, 5.1.4.1. Tento motocykl je vybaven odpružením předního kola konvenční teleskopickou vidlicí a zadní kolo je odpruženo systémem Monoshock 2. generace. Konvenční teleskopická vidlice patří mezi nejrozšířenější systém odpružení předního kola. Její výhody jsou hlavně v jednoduchosti výroby a případných oprav. Tento typ má široké použití, můžeme jej použít jak na motocyklech silničních, tak i v terénním odvětví má své zastoupení a nesmíme samozřejmě zapomenout ani na kategorie chopper, kde se také hojně vyskytuje. Musíme mít však na paměti, že není dokonalá. Tuhost této vidlice je na dobré úrovni, ale pro závodní účely se používá vidlice Upside-down. Konstrukce Upside-down je v podstatě pouze otočená konvenční vidlice. Díky tomu se zvýšila tuhost systému a snížilo se množství neodpružených hmot, které mají vliv na kvalitu kopírování vozovky pneumatikou. Využití může být naprosto stejné jak u konvenční vidlice, ale je používáno především u sportovních či závodních motocyklů. Důvodem je především cena, která je oproti konvenční vidlici vyšší. Motocykly BMW Motorrad se ubírají jiným směrem. I když na svých modelech využívají i teleskopické vidlice, tak na cestovních silničních motocyklech je použit systém Duolever. Největší výhodou této konstrukce je oddělení sil působících na kolo od řídítek, na rozdíl od teleskopických systémů, kde jsou řídítka pevně spojena s vidlicí a tudíž síly působící na vidlici jsou přenášený přes řídítka přímo na řidiče. BMW Motorrad využívá pro svá cestovní endura systém Telelever. Na první pohled vypadá velice podobně jak teleskopické vidlice. Telelever se však odlišuje mnohem větší tuhostí a menším zatížením na ložiska v krku řízení, a tím zmenšením sil působících na řídítka, potažmo řidiče. Nesmíme zapomenout na bezpečnost. Při razantním brzdění se tlumič nezmáčkne na doraz (motocykl se tolik nepotopí) a stále zbývá jistý zdvih pro případné propružení na nerovnosti. Kolo tedy neodskočí a tím se motocykl nestane neovladatelným. Systém odpružení a řízení rejdovým čepem se moc nevyskytuje. Sice v oblasti komfortu a bezpečnosti při jízdě jej můžeme řadit mezi špičky, ale velikou nevýhodou 31
je rozsah rejdu kola, který se pohybuje kolem 30° a tím způsobuje velký poloměr otáčení. Složitost, náročnost na výrobu, ale i značná exkluzivita se samozřejmě projevuje na ceně. Odpružení motocyklů za pomoci vahadlových a Springer systémů je využíváno u historických motocyklů a nebo u chopperů. Na tyto typy motocyklů nejsou tak důrazně kladeny nároky na hmotnost a ovladatelnost. Využití těchto koncepcí je spíše z estetického hlediska. Odpružení zadního kola u moderních motocyklů můžeme shrnout do dvou skupin: odpružení klasickou kyvnou vidlicí a jednoramennou kyvnou vidlicí. V dnešní době se téměř vždy používá centrální pružící a tlumící jednotka, která je většinou zkombinovaná s klasickou kyvnou vidlicí. Ta disponuje velkou tuhostí a nízkou váhou. Odpružení jednoramennou kyvnou vidlicí je spíše estetická změna. Může se zdát, že když použijeme pro zavěšení kola pouze jednu stranu kyvné vidlice, snížíme hmotnost. Nesmíme však opomenout zvýšené nároky na pevnost a krut kyvné vidlice. Mezi jednoramenné kyvné vidlice patří i systémy zkonstruované firmou BMW Motorrad. Zde je jinak řešen i pohon zadního kola. Není poháněn klasicky řetězem, ale Kardanovou hřídelí. Hřídel je uložena uvnitř kyvné vidlice. Výhodou je zaručený stálý pohon kola. Při pohonu řetězem se může stát, že mezi ozubené kolo a řetěz vnikne cizí předmět (např. „klacek“). Řetěz spadne a motocykl se tím stává nepojízdným. Ovšem hmotnost kyvné vidlice s kardanem a výrobní náročnost je vyšší než u pohonu řetězem. Zodpovědět otázku, který systém či kombinace systémů je pro jízdu na motocyklu nejlepší nelze zodpovědět. Každý systém má své výhody i nevýhody. Obecně se kombinuje teleskopická vidlice a klasická zadní vidlice s Monoshockem. Při výběru motocyklu vždy záleží na řidičově volbě, například jízda na motocyklu s teleskopickou vidlicí, Teleleverem či rejdovým čepem bude vždy jiná a ne každému bude daný systém a styl jízdy vyhovovat. Významným určujícím faktorem je i pořizovací cena. Běžné motocykly jsou vybaveny teleskopickými vidlicemi a klasickou kyvnou vidlicí a díky tomu je cena relativně nízká oproti exkluzivním motocyklům s rejdovým čepem, kde pořizovací cena může několikanásobně přesáhnout cenu běžných motocyklů.
32
7
SEZNAM LITERATURY (1)
CETKOVSKÝ, M. Jak na to – Jak na stavbu D.I.Y. chopperů [online]. 2007-2012,
nezjištěno
[cit.
27.4.2012].
Dostupný
z
WWW:
<
http://www.chopperweb.cz/stavba-chopperu.html>. (2)
JAN, Z., ŽDÁNSKÝ, B. Automobily 1: Podvozky. 3. vyd. Brno: Avid, 2004. 211 s. Schvalovací doložka MŠMT ČR: Č.j. 16 914/2001 - 23 dne 4.5.2001.
(3)
LONGHURST, Ch. The Car Bibles – The Motorbike Suspension Bible [online]. 1994-2012, nezjištěno [cit. 27.4.2012]. Dostupný z WWW:
.
(4)
PINKAVA, M. Duolever [online]. 2006-2012, 12.1.2007 [cit. 27.4.2012]. Dostupný z WWW: < http://www.bmwgs.cz/articles.php?article_id=33>.
(5)
ROLLINGER, M. Technika motocyklů – 8. část – podvozek [online]. 20012012,
30.1.2006
[cit.
27.4.2012].
Dostupný
z
WWW:
ISSN 1214-7125.
33
8
SEZNAM OBRÁZKŮ 3.2 Rám otevřený
9
3.3 Rám uzavřený
10
3.4 Rám Suzuki GSX-R600
11
4.2 Útlum kmitů
12
4.3 Geometrie motocyklu
13
4.4 Rozdělení brzdných sil
15
5.1.1.1 Vahadlové vidlice
16
5.1.1.2 Springer vidlice
17
5.1.1.3 Modifikace vidlic vahadlových a Springer
17
5.1.2 Rejdový čep Bimota Tesi 3D
18
5.1.3.1 Telelever
19
5.1.3.2 Duolever
20
5.1.4.1 Konvenčí teleskopická vidlice Suzuki GSR600
21
5.1.4.2 Teleskopická vidlice Upside-down Suzuki GSX-R750
22
5.2.1 Pevné/Hardtail
23
5.2.2 Kluzákové
23
5.2.3 Dvojice tlumičů
24
5.2.4.1.1 Monoshock
25
5.2.4.1.2 Monoshock 2.generace
26
5.2.4.2 Jednoramenná kyvná vidlice
27
5.2.4.2.1 Monolever
28
5.2.4.2.2 Paralever 1.generace
29
5.2.4.2.3 Paralever 2.generace
30
5.2.4.2.4 Paralever 3.generace
31
34
