MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
BRNO 2008
JIŘÍ ŠEBESTA
Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy
Moderní konstrukce motocyklů Bakalářská práce
Vedoucí práce: doc. Ing. Miroslav Havlíček, CSc. Brno 2008 1
Vypracoval: Jiří Šebesta
Zadání bak. práce
2
PROHLÁŠENÍ
Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Moderní konstrukce 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 AF MZLU v Brně.
dne……………………………………. podpis…………………………………
3
Poděkování
Chtěl bych touto cestou poděkovat doc. Ing. Miroslavu Havlíčkovi, CSc. za odbornou pomoc a cenné připomínky, které mi poskytl při zpracování bakalářské práce.
4
Abstrakt Tato práce se zabývá moderními konstrukcemi motocyklů. Postupně je v ní rozepsáno z čeho je podvozek tvořen, jaká je problematika týkající se jeho konstrukce a požadavky na něj kladené. Dále je v práci uvedeno rozdělení a charakteristika předních vidlic, rámů a zadních kyvných vidlic s příklady použití a zhodnocením jejich vlastností. Na závěr je zhodnocen současný stav konstrukce a zamyšlení nad jejím perspektivním vývojem.
Klíčová slova: Motocykl, Podvozek, Rám, Vidlice
Abstract This document is engaged with recent body frames of motorcycles. Describes composition of chassis, construction problems and poses requests to its proper use. Below is described partition and front fork rating, body frames, rear swinging arm including examples of use and analysis of their characteristics. I reviewed present situation in the end and took a think about forward evolution of this branch.
Key words: Motorbike, Chassis, Body frame, Fork
5
Obsah 1
2
3 4 5 6
ÚVOD....................................................................................................................... 7 1.1 Silniční motocykly............................................................................................ 7 1.2 Terénní motocykly............................................................................................ 7 1.3 Univerzální motocykly ..................................................................................... 7 PODVOZEK............................................................................................................. 9 2.1 Význam podvozku ............................................................................................ 9 2.2 Jízdní vlastnosti............................................................................................... 10 2.2.1 Chvění řidítek ......................................................................................... 10 2.2.2 Kývání motocyklu................................................................................... 11 2.3 Vliv geometrie podvozku, pérování a pneumatik na jízdní vlastnosti............ 12 2.3.1 Úhel sklonu přední vidlice (osy řízení)................................................... 13 2.3.2 Styčný bod kola se zemí a průsečík osy (sloupku) řízení se zemí.......... 14 2.3.3 Předsunutí (stopa) předního kola ............................................................ 14 2.3.4 Rozvor kol............................................................................................... 15 2.3.5 Těžiště..................................................................................................... 15 2.3.6 Rozdělení zatížení kol............................................................................. 16 2.3.7 Pérování a tlumení .................................................................................. 16 2.3.8 Pneumatiky ............................................................................................. 18 2.4 Přední vidlice .................................................................................................. 19 2.4.1 Teleskopická vidlice ............................................................................... 19 2.4.2 Pružinová vidlice .................................................................................... 20 2.4.3 Páková vidlice......................................................................................... 21 2.4.4 Vidlice s rejdovým čepem ...................................................................... 22 2.5 Rám................................................................................................................. 23 2.5.1 Rám otevřený.......................................................................................... 24 2.5.2 Rám uzavřený ......................................................................................... 24 2.5.3 Dvojitý uzavřený rám ............................................................................. 25 2.5.4 Rám lisovaný .......................................................................................... 26 2.5.5 Rám s centrální trubkou .......................................................................... 26 2.5.6 Páteřový rám ........................................................................................... 27 2.5.7 Dvojitý páteřový rám s funkcí zásobníku ............................................... 29 2.5.8 Motor jako nosný prvek rámu................................................................. 29 2.5.9 Rámy typu monocoque ........................................................................... 31 2.5.10 Karbonové rámy ..................................................................................... 33 2.6 Zadní vidlice ................................................................................................... 33 2.6.1 Dvouramenné vidlice.............................................................................. 34 2.6.2 Jednoramenné vidlice ............................................................................. 35 2.7 Zhodnocení ..................................................................................................... 36 PERSPEKTIVY VÝVOJE ..................................................................................... 38 ZÁVĚR ................................................................................................................... 39 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY .................................................................... 40 SEZNAM OBRÁZKŮ............................................................................................ 41
6
1
ÚVOD Úvodem je třeba definovat, co vlastně motocykl je. Motocykl je jednostopý
dopravní prostředek. Charakteristickým poznávacím znakem jsou dvě kola umístěné v jedné linii (stopě) za sebou spojené rámem. Řízení je prováděno pomocí řídítek upevněných k přední otočné vidlici. Poháněn bývá zpravidla spalovacím motorem, který přenáší hnací sílu na zadní kolo.
Motocykly zpravidla dělíme do tří základních skupin podle jejich konstrukčního využití. A to na: -
silniční
-
terénní
-
univerzální
1.1
Silniční motocykly
Silniční motocykly se pohybují po zpevněných vozovkách a tomu také odpovídá jejich konstrukční řešení. Tuto skupinu můžeme dále rozdělit dle zaměření na motocykly: -
sportovní
-
cestovní
-
naked bike (naháče)
-
chopper
1.2 Terénní motocykly Terénní motocykly jsou určeny pro pohyb převážně po nezpevněném povrchu s proměnným profilem terénu. Dělíme je dále na: -
cross
-
enduro
1.3 Univerzální motocykly Univerzální motocykly se mohou pohybovat po obou typech povrchů. Bohužel to za cenu ztráty některé z vlastností dané kategorie. Do této skupiny spadá tzv. funbike.
7
Dalšímu bližšímu rozdělení a popisu jednotlivých kategorii se věnovat nebudu, jelikož se tyto podkategorie už jen vzájemně prolínají a liší se jen v detailech. V této práci se chci zaměřit na konstrukci motocyklu, především na konstrukci podvozku a jeho součástí, jako základu celého stroje, jelikož má největší vliv na výsledné užitné a jízdní vlastnosti motocyklu. Z toho důvodu zde uvedu požadavky a problematiku jeho konstrukce, zhodnotím současný stav a uvedu možnosti dalšího perspektivního vývoje.
8
2
PODVOZEK 2.1 Význam podvozku Podvozek je základní částí motocyklu, jehož konstrukce má zásadní vliv na jízdní
vlastnosti. Ta je bezprostředně spojena s jízdní bezpečností, ale působí nám i to nejdůležitější - radost z jízdy[8]. Podvozek je tedy souhrnný název pro několik části motocyklu, které ve spojení s ostatními částmi vytváří celý motocykl. Motocykl jako celek je tvořen z několika funkčních skupin (podvozek, hnací ústrojí, elektroinstalace). Ty jsou dále tvořeny jednotlivými součástmi (rám, motor, zapalování), které jsou složeny z jednotlivých dílů (hlava řízení, kliková hřídel, indukční cívka).
V této práci se zaměřím jen na součásti spadající pod funkční skupinu podvozek a to především na: -
Přední vidlici
-
Rám
-
Zadní vidlici
Tyto části mají totiž zásadní vliv na jízdní vlastnosti a mimo jiné musí plnit mnoho dalších rozlišných funkcí. Z toho důvodu jsou na ně kladeny následující funkční požadavky: -
Jezdci by měla konstrukce rámu umožnit nejen pohodlný posez, ale také zajistit optimální rozložení hmotnosti a těžiště. To z toho důvodu, že motocykl je při zastavení nestabilní a vyžaduje oporu jezdce.
-
Při jízdě musí podvozek vykazovat směrovou stabilitu vlivem správného rozložení hmotností, aby ji jezdec nemusel během jízdy dále korigovat. To především proto, že člověk reaguje na různé destabilizující vlivy pomalu.
-
Pro řízení je důležitá také odezva podvozku na natočení řidítek jezdcem. Ten musí mít řízení plně pod kontrolou za vyvinutí optimální síly potřebné pro bezpečný průjezd zatáčkou.
9
-
Motocykl musí přiměřeně reagovat a automaticky se stabilizovat při přiostření zatáčky, posunutí těla jezdce na sedačce a při různých výkyvech (podélných i příčných)[6].
-
Řízení musí být dále zkonstruováno s ohledem na fyzickou lidskou sílu. Pokud jsou síly v řízení příliš velké, pak způsobují únavu paží a výkyvy v držení řidítek a tím pádem mají destabilizující účinek na celý motocykl. Pokud jsou síly v řízení naopak příliš malé (široká řidítka, strmě postavená přední vidlice) pak má jezdec v řízení malý cit a špatně rozeznává změny jízdního režimu v důsledku nerovností apod. Důsledkem jsou opožděné reakce na výkyvy, které mohou vést k rozhoupání motocyklu, což je značně nebezpečné při jízdě v zatáčkách[6].
2.2 Jízdní vlastnosti Jízdní vlastnosti mohou během jízdy nejvíce narušit následující stavy: −
chvění řidítek
−
kývání motocyklu okolo podélné a příčné osy
2.2.1
Chvění řidítek
Chvění řidítek je způsobeno kmitáním přední vidlice okolo osy otáčení. Toto kmitání většinou nastává při rychlosti 40-90 km/h. Jezdec přitom musí pevně držet řidítka. Frekvence kmitání vidlice se mění podle rychlosti jízdy a může dosahovat přibližně 2-10 výkyvů za sekundu. Chvění řidítek se u většiny motocyklů odstraňuje použitím vhodné konstrukce podvozku, nebo se sériově používají tlumiče řízení. Chvění řidítek se může u motocyklu objevit po provedení nedovolených úprav. Dále může být příčinou chvění řidítek i malý tlak v pneumatikách nebo špatné rozložení nákladu. Pokud je podvozek motocyklu v pořádku, musí být schopen během 2–3 s utlumit výkyvy způsobené vychýlením řidítek a nerovnostmi na vozovce. V opačném případě je někde nějaký problém[6].
10
2.2.2
Kývání motocyklu
Kývání okolo příčné a podélné osy se projevuje kýváním zepředu dozadu a do stran. Často se lze setkat s označením, že motocykl tzv. „chytnul hada“. Tento jev nastává při rychlostech okolo 100 km/h, kdy se projevuje opakujícími výkyvy v intervalu dva až třikrát za sekundu. Při spojení výkyvů v různých rovinách může dojít za jistých okolností ke ztrátě stability a havárii motocyklu.
Kývání, které se zatím nepodařilo úplně odstranit ani u moderních motocyklů, bývá vyvoláno různými faktory: -
stáří a zanedbaná údržba ložisek přední vidlice, tlumičů pérování a ložisek kol
-
ojeté a špatně nahuštěné pneumatiky
-
nevyvážená kola s výškovou nebo boční házivostí
Avšak kývání nemusí způsobovat pouze motocykl. Rozhodující podíl na vzniku kývání má často i sám jezdec svou nedbalostí a zanedbáním prohlídek: -
jezdí ve volném vlajícím oblečení
-
si svévolně odmontuje větrný štítek a různé aerodynamické kryty nebo je nahradí jinými, nevyzkoušenými a nevhodného provedení
-
používá špatný typ a špatné kombinace pneumatik
-
jezdí nepovolenou rychlostí se zavazadlovými brašnami
-
jsou špatně nebo nesymetricky seřízené tlumiče pérování
-
jsou nesymetricky, nepřesně nebo špatným typem oleje naplněné tlumiče v teleskopických vidlicích
-
je na motocyklu netěsný některý tlumič pérování a uniká z něj olej
-
jsou uvolněná nebo příliš silně přitažená ložiska hlavy řízení nebo pokud po nesprávné montáži kola zůstalo pnutí v přední vidlici
-
je špatně seřízená vůle ložisek zadní vidlice
Kýváním motocyklu vyvolané nerovnostmi vozovky nebo chováním jezdce se musí při dobrém stavu podvozku za 3-5 s utlumit. Proti tomuto kývání nezmohou nic tlumiče řízení. Tlumiče řízení jsou totiž zkonstruované na tlumení větších výkyvů[6].
11
2.3 Vliv geometrie podvozku, pérování a pneumatik na jízdní vlastnosti Podvozek každého jednostopého vozidla sestává vlastně ze dvou podvozkových podsystémů otočných kolem společné osy. Jeden podsystém tvoří přední vidlice s předním kolem, brzdou, světlometem a řídítky. Druhý podsystém je tvořen rámem, motorem s převodovkou, zadní vidlicí se zadní brzdou, zadním kolem a sedadlem jezdce. Společnou osu obou podsystémů tvoří osa otočné hlavy řízení, tj. osa otáčení přední vidlice. Oba podsystémy mají vlastní mechanické kmitavé vlastnosti a snahou konstruktérů je navrhovat je tak, aby byly schopné co nejúčinněji tlumit rychlé výkyvy. Při špatném tlumení výkyvů může od určité rychlosti a v určitých režimech (např. při rychlém projíždění táhlé zatáčky na dálnici) dojít k nebezpečnému podélnému rozkývání motocyklu. Abychom si mohli dále povídat o geometrii podvozku, vysvětlíme si některé technické pojmy týkající se konstrukce podvozků. Dynamickou závislost odstředivé síly působící na kola a změny polohy těžiště při náklonu motocyklu a natočení řidítek okusil jistě každý, kdo již někdy řídil motocykl. Setrvačnost točících se kol má na motocykl stabilizující vliv, aniž by jezdec musel zasahovat do řízení. Setrvačné a odstředivé síly začnou na kola působit po každém pohnutí řidítek a uvedení motocyklu do zatáčky a projeví působením na řidítka, které musí jezdec vyrovnávat působením na jednu nebo druhou rukojeť řídítek. Podle rychlosti jízdy se například levá zatáčka uvádí tak, že jezdec kvůli působení setrvačných sil musí krátce zatlačit na levou rukojeť řídítek a naklonit stroj do zatáčky. Dříve se doporučovalo uvádět levou zatáčku zatáhnutím za pravou rukojeť řídítek, avšak to vyvolávalo rozkývání podvozku, které pak musel jezdec silou tlumit. Pravá zatáčka se pak uvádí analogicky zatlačením na pravou rukojeť řidítek. Tento postup se používá při rychlosti větší než 40 až 60 km/h, pod touto rychlostí se s řidítky zachází ve stejném smyslu jako s volantem u automobilu[6].
Nyní se seznámíme s technickými pojmy a vysvětlíme si je.
12
2.3.1
Úhel sklonu přední vidlice (osy řízení)
Sklon přední vidlice má značný vliv na jízdní vlastnosti motocyklu. Zřetelně se to projeví, pokud přesedláme např. z chopperu na terénní enduro nebo na závodní silniční motocykl. Úhel sklonu přední vidlice se měří mezi osou otáčení hlavy řízení a rovinou vozovky (obr.1). Menší úhel sklonu přední vidlice má větší stabilizující účinek na přední vidlici (řídítka jsou více položená, přední kolo je více předsunuté dopředu). Větší setrvačný moment při menším sklonu přední vidlice lépe eliminuje kmitání řidítek, dále značně zlepšuje vedení předního kola při přímé jízdě vysokými rychlostmi, musí však být v přímém souladu s předsunutím předního kola. Při nižších rychlostech jsou však řidítka s více předsunutým předním kolem stranově neohrabaná a hůře se s nimi zatáčí. Za menší bereme úhel sklonu přední vidlice pod 57°, který se vyskytuje například u stroje Harley-Davidson Softail. Tento stroj který má veškeré chopperovské znaky není až zas tak úplně chopper, jelikož ten pravý má úhel sklonu přední vidlice ještě menší a to asi 45°- 52°. Všeobecně se u sériových motocyklů používá sklon přední vidlice 55°až 65°. Větší (kolmější) úhel sklonu přední vidlice, např. 63° u stroje KTM Enduro 400 odpovídá potřebě stranové obratnosti stroje a schopnosti ostrého zatáčení v terénu. S větším úhlem sklonu přední vidlice se lépe ovládají těžké kusy, jako je například HarleyDavidson Electra Glide Classic s hodnotou 64°. Přesto všechno může však někomu přijít divné, proč mají superrychlé sportovní a závodní stroje sklon přední vidlice ještě větší než terénní enduro, když jezdí tak velkými rychlostmi, kde by měl být výhodnější menší sklon. Při porovnání úhlu sklonu přední vidlice a předsunutí (stopy) předního kola závodního speciálu se stejnými mírami u normálního motocyklu zjistíme ještě to, že většina terénních motocyklů má až dvakrát větší předsunutí předního kola než závodní stroje! Novější výzkumy totiž ukázaly, že větší úhel sklonu přední vidlice nemá tak velký vliv na kývání motocyklu, jak se dříve uvažovalo, takže relativně kolmými řidítky bez potřeby velkého předsunutí předního kola mohou být vybaveni rychlé motocykly. V každém případě se však při zvětšení úhlu sklonu přední vidlice zvětšuje i sklon k vlastnímu kmitání přední vidlice. Z toho důvodu se pak u takových strojů musí velmi pečlivě dbát na to, aby nebyla uvolněná nebo naopak příliš utažená ložiska hlavy řízení a aby se přední vidlice nezatěžovala žádnými zavazadly[6].
13
Obr.1 Geometrie podvozku
2.3.2
Styčný bod kola se zemí a průsečík osy (sloupku) řízení se zemí
Styčný bod kola se zemí je tvořen průsečíkem kolmice procházející osou předního kola a povrchem vozovky. Průsečík osy řízení se zemí je jasný ze své definice. Vzdálenost mezi těmito body se pak nazývá předsunutí předního kola[6].
2.3.3
Předsunutí (stopa) předního kola
Tuto míru si tedy podle výše uvedeného popisu můžeme představit jako na silnici ležící stranu pomyslného trojúhelníku, jehož rohy tvoří průsečík osy řízení se zemí, styčný bod kola se zemí a osa otáčení předního kola (obr.1).
- Větší předsunutí předního kola zajišťuje větší stabilitu při vysoké rychlosti jízdy nejen při menším úhlu sklonu přední vidlice. Většího předsunutí předního kola lze dosáhnout také zalomením přední vidlice tak, že není rovnoběžná s osou hlavy řízení (normálně je přední vidlice s osou řízení rovnoběžná). - Ve spojení s malým zatížením přední vidlice se při větším předsunutí předního kola a menším úhlu sklonu přední vidlice značně zlepšuje i stabilita při nízkých rychlostech jízdy. Na druhou stranu se s rostoucím zatížením přední vidlice (při plné
14
palivové nádrži, zavazadlová brašna nebo spací pytel na řidítkách) zvětšuje sklon ke kmitání.
Odvěkou snahou konstruktérů je dosáhnout kombinací výše uvedených rozměrů a úhlů co nejlepších jízdních vlastností motocyklu. Jak je to těžké dokazuje fakt, že v tomto směru došlo dokonce k předstižení velkých koncernů malými firmami, jako je Bimota a Ducati v Itálii a Triumph nebo Seeley v Anglii. Díky velkému úsilí a konkurenci na tomto poli mají současné moderní motocykly téměř všech značek výborné jízdní vlastnosti, což vůbec neplatilo před takovými deseti či dvaceti lety. Zvýšení úsilí konstruktérů v oblasti konstrukce podvozků bylo v nedávné době vynuceno enormním zvýšením výkonu motorů a tím pádem i rychlosti jízdy[6].
2.3.4
Rozvor kol
Větší rozvor kol, vzdálenost mezi předním a zadním kolem (obr.1), zajišťuje lepší vedení podvozku a má za následek přesunutí nebezpečného vlastního kmitání (přední vidlice, rámu, zadní vidlice) do oblasti vyšších rychlostí. Logicky však způsobuje potíže při projíždění ostrých zatáček, kdy si jezdec musí hodně nadjíždět. Tento nedostatek se dá někdy odstranit konstrukčně a to zmenšení předsunutí předního kola. Výhodou motocyklů s relativně malým rozvorem kol je především jejich obratnost a velmi dobré chování v ostrých zatáčkách. To je důležité především u trialových sportovních strojů, které se při vedení zkušeným jezdcem dovedou téměř otočit na místě[6].
2.3.5
Těžiště
U motocyklu se v podstatě rozlišují dvě těžiště a to na těžiště pro přední část podvozku s přední vidlicí a těžiště pro zbytek stroje. Hlavní těžiště pak leží v blízkosti palivové nádrže (vztaženo na podélnou osu motocyklu). -
pokud se těžiště motocyklu posune dopředu, projeví se to zhoršením ovladatelnosti, ale také se přitom potlačuje sklon ke kmitání přední vidlice a kývání motocyklu se přesune do oblasti větších rychlostí
-
pokud se těžiště motocyklu posune dozadu, odlehčí se tím přední partie. Zlepší se tím ovladatelnost, přední kolo má snahu se zdvihat a tím i motocykl jezdit jen
15
po zadním kole. Ovšem při odlehčení přední části s menším úhlem hlavy řízení se zvyšuje sklon ke kmitání. -
Nízko umístěné těžiště má dobrý vliv na stabilitu stroje, především při nízkých rychlostech a ulehčuje jeho ovládání.
-
Výše položené těžiště má dobrý vliv na stabilitu při vysokých rychlostech a umožňuje ostřejší projíždění zatáček. Při nízkých rychlostech je však stroj vratký. U stroje s vysoko položeným těžištěm lze snadno přijít k úrazu, pokud nenalezneme dobrou oporu pro nohy po zastavení.
Těžiště motocyklu je vždy přesně stanoveno výrobcem. Přesto však je dovoleno těžiště v omezené míře měnit namontováním schválených větrných štítků, kapot, zavazadel, apod.[6]. Pokud se připevňují zavazadla, umisťují se tak, aby byla co nejblíže středu motocyklu a jejich hmotnost byla symetricky rozložena. Při nesymetrickém rozložení hmotnosti, dochází při vyšších rychlostech k rozkývání podvozku. Navíc zhoršují podélnou stabilitu a nepříznivě ovlivňují řízení při průjezdu zatáček, vlivem působení klopivého momentu.
2.3.6
Rozdělení zatížení kol
Jak již bylo řečeno v předešlém, správné rozložení hmotnosti má výrazný vliv na stabilitu ve velkých rychlostech. O tom jak má příslušný motocykl rozložené hmotnosti se dočteme v jeho technických parametrech.
2.3.7
Pérování a tlumení
Při jízdě se přenáší do podvozku síly, které vznikají při brzdění a akceleraci a také snahou kola kopírovat povrch terénu. Tyto síly se snaží rozkývat celý motocykl, proto má tlumení a pérování za úkol následující:
1. Zajistit za každé situace dobrou přilnavost kol k vozovce a zabránit jejich odskakování při přejezdu nerovností, aby byla zachována bezpečná řiditelnost za každé situace 2. Zajistit jízdní komfort a minimalizovat fyzickou únavu jezdce
16
Bohužel tyto dva body není možné současně dodržet. A to z toho důvodu, že tvrdší pérování zajišťuje lepší přilnavost, ale za cenu jízdního komfortu a obráceně.
2.3.7.1 Pérování Jak už z názvu vyplývá, hlavní součástí je péro, nebo-li vinutá pružina, která může být: - lineární Lineární vinuté pružiny mají tu vlastnost, že se vzrůstajícím zatížením vzrůstá i odpor pružiny proti stlačení a to lineárně.
- progresivní Progresivní vinuté pružiny s rostoucím zatížením nejprve mění svůj odpor proti stlačení pomalu a následně strměji, tedy parabolicky.
Tyto dvě provedení pružin od sebe rozeznáme pouhým pohledem, jelikož lineární pružina má po celé své délce stejnou rozteč jednotlivých závitů a progresivní pružina má na celé své délce proměnnou rozteč závitů, které se zhušťují na jejím konci, začátku či středu.
2.3.7.2 Tlumení Pokud bychom použili pouze samotné pružiny, motocykl by se po přejetí nerovnosti rozkmital a trvalo by mu velmi dlouho než by se zcela uklidnil. Proto se užívá tlumičů, které mají toto kmitání utlumit a zajistit tak přilnavost kol k povrchu terénu. Konstrukčně jsou řešeny jako teleskopické, při práci se stlačují a roztahují podle zatížení vinuté pružiny, mezi dvěmi komorami se při stlačení přepouští hydraulický olej přes jednocestné ventily a při roztahování olej přetéká přes obtokové kanály, které brzdí průtok a tím tlumí. Pro podporu tlumení bývá součástí tlumiče i plynová náplň (většinou dusík), která zabraňuje pěnění oleje (při napěnění oleje přestává tlumič plnit svoji funkci) a také působí jako pneumatická pružina s progresivním účinkem. Protože se při práci olej zahřívá a tím zvětšuje svůj objem, musí být tlumič doplněn o vyrovnávací nádržku, do které se olej ukládá a při chladnutí (zmenšování objemu) zase bere zpět. Takto jsou řešeny více zatěžované tlumiče zadní nápravy. 17
Každý tlumič lze nastavit na určitou hodnotu účinku a to jednak změnou objemu náplně tlumiče a také viskozitou oleje.
2.3.7.3 Propružení Je to dráha, kterou vykoná tlumič mezi maximálně zatlačeným a uvolněným stavem tlumiče. V technických parametrech je udávaná v milimetrech a pro každé kolo zvlášť. Tuto dráhu si můžeme rozdělit na krátkou nebo dlouhou. Dlouhé propružení má problém při velkých rychlostech a zatížení, jelikož způsobuje velké až nebezpečné rozkývání motocyklu. Z tohoto důvodu se u sportovních strojů využívalo krátké propružení, avšak zjistilo se, že pokud dlouhé propružení bude doplněno o odpovídající utlumení, má dokonce lepší vlastnosti než krátké. Proto jsou dnes obzvláště u zadních vidlic k vidění různé pákové systémy, které zajišťují velkou progresivitu pérování a tlumení.
2.3.7.4 Vliv sklonu pružících elementů na podvozek Z důvodu přenosu horizontálně působících sil, které vznikají při akceleraci, deceleraci, přejezdem nerovností, průjezdem zatáčky a tak dále, k nimž se také připojuje setrvačná síla točících se kol, se součásti tlumení podvozku upevňují šikmo, nikoliv kolmo. To se týká především zadní vidlice, jelikož u přední vidlice je to dáno už geometrii hlavy řízení. U zadní vidlice je to splněno pouze u klasické koncepce, kde jsou použity dva tlumiče. V případech kde je použit pouze jeden tlumič, tzv. centrální, se jeho poloha řídí na základě kinematiky pákového systému.
2.3.8
Pneumatiky
Mají nemalý vliv na celkovém odpružení a komfort jízdy, jelikož jsou první, kdo se s nerovností potkává. Na základě velikosti nerovnosti dále přenáší pohyb na ostatní části odpružení. Jak veliká přenášená síla na odpružení bude, lze ovlivnit samotnou konstrukcí a tlakem vzduchu uvnitř pneumatiky.
18
2.4 Přední vidlice U motocyklu musí přední vidlice plnit funkci vedení, odpružení a řízení kola. Z těchto důvodů se můžeme setkat s různými konstrukčními provedeními, které tyto podmínky plní. Bohužel nejde zajistit aby byly plněny na sto procent, jelikož je to vždy na úkor potlačení dalších funkcí. Proto se konstruktéři snaží zvolit optimální kompromis a tak se můžeme setkat s různými druhy provedení přední vidlice.
Typy provedení přední vidlice: -
Teleskopická vidlice
-
Pružinová vidlice
-
Páková vidlice
-
Vidlice s rejdovým čepem
2.4.1
Teleskopická vidlice
Teleskopická vidlice je nejdéle a nejvíce používané konstrukční řešení pro plnění požadavků kladených na přední vidlici. Složená je ze dvou hlavních částí a to z kluzáku a nosné trubky. V podstatě to jsou dvě duté trubky, které do sebe zajíždějí, s uvnitř umístěným hydraulickým tlumičem a pružinou. Při jízdě se pohybuje kluzák, který kopíruje společně s předním kolem, je k němu v dolní části přichyceno, povrch terénu.
Teleskopická vidlice existuje ve dvou provedeních a to:
2.4.1.1 Konvenční To je typ, kdy se kluzák pohybuje po nosné trubce (obr.2). Původně byla pružina umístěna z venku na nosné trubce, ale z estetických důvodů a také vlivem usazování nečistot, se přešlo k umístění do útrob trubky. Vzhledem k tomuto uspořádání je vidlice kompaktní, což je její velké plus. Naopak jejími nevýhodami je stlačování při brzdění, motocykl se předklání vlivem přenosu těžiště, vzniká ohybový moment na nosnou trubku (obzvláště u jednokotoučových brzd) a ta se kroutí. To se dá částečně odstranit použitím stabilizátoru, který spojuje kluzáky v jejich horní části (často je aplikován jako součást blatníku), nebo celkovou robusnější konstrukcí vidlice. Ovšem tím stoupá její hmotnost a tudíž i neodpružené hmoty.
19
Obr.2 Konvenční teleskopická vidlice
2.4.1.2 Up Side Down (USD) Tato konstrukce vychází z vidlice konvenční, jen je řešená jako obrácená. V tomto případě je „kluzák“ nosnou trubkou, do kterého zajíždí menší „nosná trubka“, tedy kluzák (obr.3). Díky této konstrukcí se odstranily některé nedostatky vidlice konvenční. Především se snížil ohybový moment, protože nosná trubka pokrývá větší plochu kluzáku a tím dosahuje větší tuhosti. Zároveň má vidlice menší hmotnost a tím i menší neodpružené hmoty.
Obr.3 Teleskopická vidlice USD
2.4.2
Pružinová vidlice
Tento typ vidlice je už velmi starý. Pochází ze třicátých let, kdy jej hojně využívaly všechny motocyklové značky. Do dnešní doby přežívá už jen na opravdu klasických motocyklech Harley-Davidson a to spíše jen díky svému vzhledu než funkcí. Skládá se z hlavní pevné vidlice, na kterou je upevněn vahadlový mechanismus s pružinami doplněný tlumičem (obr.4). Výhodou je menší neodpérovaná hmota.
20
Obr.4 Pružinová vidlice H-D springer
2.4.3
Páková vidlice
S tímto provedením přišla firma BMW pod označením Telelever, když se jí podařilo v sobě skloubit konvenční teleskopickou a vahadlovou vidlici. Nosné trubky teleskopické vidlice jsou uchyceny v horní části na kulovém čepu. Kluzáky jsou nad kolem spojeny přes kulový čep, s ramenem uchyceným k motoru nebo rámu, které je odpruženo tlumící a pružící jednotkou (obr.5). Díky této konstrukci jsou veškeré síly vznikající během jízdy, jako je pružení a brzdění, přenášeny přes spodní kulový čep na rameno. Teleskopická vidlice slouží jen pro řízení a vedení kola. BMW tedy dokázalo sestrojit vidlici s velkou tuhostí, odolávající předklánění motocyklu při brzdění, za celkově nízké hmotnosti. Nevýhodou je omezený zdvih kola daný kinematikou převodu. Tedy u terénních motocyklů jej lze užít jen velmi omezeně.
Obr.5 Páková vidlice Telelever
21
2.4.4
Vidlice s rejdovým čepem
Jedná se o další typ konstrukce, u které je oddělena řídící a brzdná síla, která je přenášena přímo na rám či motor. V podstatě se jedná o zadní centrálně odpruženou kyvnou
vidlici,
umístěnou
vepředu.
Setkat
se
můžeme
s
dvouramenným
i jednoramenným provedením (obr.6). Kolo je uchyceno prostřednictvím rejdového čepu a řízeno soustavou ramen a pák vedoucích od řidítek.
Obr.6 Dvouramenné (vlevo) a jednoramenné (vpravo) provedení vidlice s rejdovým čepem
Výhodou této konstrukce, je již zmíněný přenos vzniklých brzdných sil pouze na rám, vysoká tuhost a v neposlední řadě i určitá exkluzivita. Ovšem nevýhodou je omezený úhel natočení kola, hmotnost celého mechanismu a výrobní náklady spojené s vysokými požadavky na přesnost. Díky rejdovému omezení je tato vidlice vhodná jen pro silniční motocykly. V současnosti se v sériové výrobě setkáme jen s dvouramennou vidlici u motocyklu Bimota Tesi 3D (obr.7).
Obr.7 Vidlice s rejdovým čepem motocyklu Bimota Tesi 3D
22
2.5 Rám Za prapočátek vzniku motocyklového rámu na světě, lze označit dobu, v níž se objevily rámy jízdní kol. S příchodem motoru se začalo uvažovat nad tím, jak osadit do rámu jízdního kola motor v místech, kde se nacházely pedály. To se nakonec povedlo, ale po čase se vyskytl další problém, jež spočíval v rostoucím výkonu motorů. Tak tedy konstruktéři začali bádat nad tím, jak nejlépe a nejideálněji rozložit trubky a brzy došli na to, že nejlepšího výsledku stability dosáhnou, když spojí hlavu řízení a střed otáčení zadní kyvné vidlice po co nejkratší a nejlineárnější dráze. Tento fakt lze považovat za základní princip konstrukce každého motocyklového rámu. Rám jízdního kola, který byl použit v počátečních konstrukcích motocyklů, byl velmi jednoduchý a s postupem času a neustálým růstem výkonu se začal tento původní rám konstrukčně upravovat, aby vyhovoval zvyšujícím se nárokům na pevnost a tuhost. V původní podobě se dochoval až do dnešní doby, kdy jej využívají plochodrážní speciály, u kterých není kladen takový nárok na stabilitu. Rám představuje hlavní nosnou část motocyklu, ke kterému jsou připevněny veškeré další přidružené části.
Definujme si co od rámu požadujeme. Hlavním účelem rámu je: -
propojit mezi sebou nápravy
-
přenášet zatížení na nápravy
-
nést motor a veškeré příslušenství
-
přenášet mezi nápravami hnací, brzdové a suvné síly
Základními požadavky na rám jsou: -
aby byl dostatečně pevný, pružný a tuhý při namáhání ohybem a krutem
-
měl by být, v rámci možností, lehký
Každý rám motocyklu, aby byl rámem v pravém slova smyslu, je tvořený uložením pro hlavu řízení, uložením pro zadní kyvnou vidlici a podsedlovým rámem. Tyto části jsou spolu navzájem spojeny a vytváří tak kompletní motocyklový rám. O tom jak jsou tyto díly k sobě spojeny, se rozhoduje na základě požadovaného využití motocyklu. Proto se setkáváme s rámy, u kterých jsou k sobě tyto jednotlivé části spojeny
23
svařováním, šroubovými spoji nebo vzájemnou kombinací těchto spojů. Šroubové spojení se uplatňuje především z důvodu snadné vyměnitelnosti poškozených částí rámů při havárii motocyklu.
Základní rozdělení rámů: -
Otevřený
-
Uzavřený
2.5.1
Rám otevřený
Rám otevřený tvoří horní nosník, který probíhá nad motorem a dolní nosník, který je přerušený pro připevnění hnacího ústrojí (obr.8). U tohoto provedení tvoří motor součást rámu, tzv. nosný prvek a tak přenáší část zatěžujících sil. Předností je jednoduchá konstrukce, malá hmotnost a dobrý přístup k jednotlivým částem motocyklu.
Obr.8 Rám otevřený
2.5.2
Rám uzavřený
Rám uzavřený je někdy nazýván jako rám kolébkový. Je to z toho důvodu, že jej tvoří nosné prvky spojující hlavu řízení se zadní vidlici, které mohou být v dolní části rámu rozdvojeny (obr.9). Pohonné ústrojí je v tomto rámu zavěšeno a tak nepřenáší žádné zatěžující síly, pouze jej vyztužuje. Zadní vidlice může být součástí rámu nebo výkyvná. Tato konstrukce je vhodná pro terénní motocykly, jelikož je dosaženo větší pevnosti než u rámu otevřeného.
24
Obr.9 Rám uzavřený
Z těchto základních rámů pak dále vzešly různé konstrukční modifikace, které doplňují nebo vylepšují výše uvedené vlastnosti a požadavky.
V současné době se u motocyklů můžeme setkat především s těmito rámy: -
Dvojitý uzavřený rám
-
Lisovaný rám
-
Rám s centrální trubkou
-
Páteřový rám
-
Motor jako nosná část rámu
-
Dvojitý páteřový rám s funkcí zásobníku
-
Rámy typu monocoque
-
Karbonové rámy
2.5.3
Dvojitý uzavřený rám
Jak už z názvu vyplývá, vychází z rámu uzavřeného, u kterého se pro zvýšení tuhosti rám zdvojil v jeho horní a dolní části (obr.10). Tento typ rámu se hojně využívá u motocyklů typu Naked bike a Cruiser.
25
Obr.10 Dvojitý uzavřený rám Yamaha FZS 600 Fazer
Pro snazší montáž motoru může mít rám demontovatelný nosník, jak je tomu na (obr.11).
Obr.11 Demontovatelný nosník u Suzuki GSF 600 Bandit
2.5.4
Rám lisovaný
Rám je tvořený z jednotlivých lisovaných dílů, které jsou navzájem posvařované v jeden celek. Yamaha používá u modelů Virago rám z lisovaného plechu, k němuž je přivařen zbytek rámu z trubek[7].
2.5.5
Rám s centrální trubkou
Tento rám tvoří tlustá trubka různě tvarovaného profilu, která zachycuje vzniklé síly. S tímto typem se lze setkat u motocyklů Honda Hornet (pod označením Backbone), jež má rám tvořen čtyřhranným profilem (obr.12) a Triumph s kruhovým profilem. Využívá se u kategorii cestovních a naked bike strojů. 26
Obr.12 Rám s centrální čtyřhrannou trubkou Honda CB 900F Hornet
2.5.6
Páteřový rám
Tento typ rámu je v současné době nejpoužívanější. Na rozdíl od předchozích rámů je nad motorem vytvořen můstek a motor je zde zabudován jako nosná část přenášející přes skříň zatížení a má tedy zesilující účinek. Jako příklady různých provedení zde uvádím rámy motocyklů BMW řady K mající rám tvořený rovnými ocelovými trubkami a Ducati mající trubky svařené do příhradové konstrukce (obr.13).
Obr.13 Páteřový rám u BMW (vlevo) a příhradové provedení u Ducati Multistrada (vpravo)
S postupem času se začaly prosazovat slitiny hliníku a tak přicházejí rámy, jejichž původ vzešel z dvojitých uzavřených rámů, u kterých konstruktéři rozšiřovali horní část do takové šířky, že už nebylo zapotřebí užívat výztuhy. Hliníkové profily širokého průřezu jsou uvnitř zesíleny a svařeny k sobě. S těmito rámy se setkáme u většiny současných japonských sportovních motocyklů. Pro názornost jsou uvedeny různá provedení konstrukcí páteřových rámu motocyklů Yamaha (pod označením Deltabox), Kawasaki a Suzuki (obr.14, 15, 16). 27
Obr.14 Hliníkový páteřový rám s výztuhou Yamaha FZR 400 Deltabox I
Obr.15 Hliníkový páteřový rám Kawasaki ZX-10R Ninja
Obr.16 Hliníkový páteřový rám Suzuki TL 1000S
Tyto rámy nabízejí dobrý kompromis výrobních nákladů, hmotnosti, tuhosti a nízké technologické náročnosti výroby. Jsou vytvořeny kombinací odlévaných a lisovaných
28
hliníkových dílů – hlavní nosníky, hlava řízení, upevňovací body motoru, uložení zadní kyvné vidlice a různé lisované nebo svařované spojovací nosníky, které mají za úkol zvýšit tuhost rámu[4].
2.5.7
Dvojitý páteřový rám s funkcí zásobníku
Americký výrobce motocyklů Buell v roce 2002 přišel s technickou lahůdkou, když představil modely XB9S Firebolt (obrázek) a XB9R Lightning, jejichž základem je lehký hliníkový páteřový rám o výborné tuhosti, který využívá duté konstrukce jako zásobních nádrží. Hlavní rám disponuje velkým vnitřním objemem a tak se do něj vleze 14 litrů paliva. Zadní kyvná vidlice je téže konstrukce a tak slouží jako zásobní nádrž na motorový olej o objemu 2,8 litrů.
Obr.17 Rám a vidlice motocyklu Buell XB9S Firebolt sloužící jako zásobník paliva a oleje
2.5.8
Motor jako nosný prvek rámu
2.5.8.1 Motor jako úplná nosná část rámu S konstrukcí, u níž motor zcela slouží jako hlavní nosná a spojovací součást, ke které jsou připevněny veškeré ostatní pomocné rámy, tj. rámy pro nesení přední a zadní vidlice, sedla a dalších součástí, se můžeme setkat u motocyklu BMW řady R (obr.18). Motor tedy zachycuje a přenáší veškeré síly vzniklé během jízdy.
29
Obr.18 Motor jako hlavní nosný prvek BMW R 1200 GS
2.5.8.2 Motor jako částečná nosná část rámu Podobnou konstrukci jako předchozí využívá Honda u svého modelu VTR 1000 F Firestorm a Ducati u modelů Monster, u nichž motor zachycuje a přenáší síly od zadní kyvné vidlice na páteřový rám (obr.19).
Obr.19 Motor jako nosná část pro spojení rámu se zadní kyvnou vidlicí Honda VTR 1000F
U motocyklů s rejdovým řízením předního kola (viz. kapitola 2.4.4), taktéž přebírá částečně motor funkci nosného dílu, který je pro zvýšení tuhosti a pevnosti mezi předním a zadním kolem po stranách posílen profilovanými deskami z lehkých slitin (obr.20).
30
Obr.20 Profilovaná postranní deska u Bimota Tesi 3D
2.5.9
Rámy typu monocoque
Tento druh rámu je tvořen z kovu nebo umělé hmoty do prostorové jednotky, jakou užívá například formule 1. Rámy z umělé hmoty (obr.21) se prosadily zatím jen u maloobjemových závodních stojů a sidecarů.
31
Obr.21 Rám Honeycomb z umělé hmoty
S kovovým provedením, přesněji řečeno hliníkovou slitinou, se lze setkat u motocyklů Kawasaki, která jej využívá u silničních modelů ZX-12 R Ninja a ZZR 1400. Rám je v tomto případě veden nad motorem z důvodu zmenšení celkové šířky motocyklu a ve svých útrobách vytváří prostor pro Air box a schránku akumulátoru (obr.22). Díky této konstrukci je motor plnohodnotnou součástí podvozku.
Obr.22 Rám typu monocoque motocyklu Kawasaki ZZR 1400 s vnitřním prostorem pro air box (vlevo) a akumulátor (vpravo)
32
2.5.10 Karbonové rámy Karbon, tedy uhlíková vlákna, vynikají především svojí pružností s vysokou pevností (především v tahu) za současně velmi malé hmotnosti. Díky těmto vlastnostem se prosazují i v motocyklovém průmyslu, kdy se z něj dělají různé doplňky či přímo jednotlivé díly za účelem snížení výsledné hmotnosti. Proto se můžeme setkat s rámy, které jsou tvořeny kombinací kovových a karbonových dílů. O jeho vynikajících vlastnostech hovoří i nasazení v těžkých podmínkách soutěžních terénních motocyklů WRM, u kterých jsou hlavní nosné prvky ve tvaru ypsilon, zhotovené z karbonu a k nim jsou přišroubovány hliníkové profily (obr.23). Současně je použita i zadní karbonová kyvná vidlice s kovovou výztuhou v oblasti pákového převodu odpružení.
Obr.23 Rám s nosnými karbonovými díly motocyklu WRM 450
2.6 Zadní vidlice Hlavním úkolem zadní vidlice je uchytit a vést zadní kolo a to pevně a bez vůlí k rámu. S vývojem konstrukce rámů se měnila i konstrukce zadní vidlice. Z původního kolového rámu, u něhož byla zadní vidlice jeho pevnou součástí, se postupně začaly používat odpružené kyvné vidlice a to především z důvodu zlepšování požadavků na komfort jízdy. Původně byly konstruovány z obyčejných ocelových trubek, ale s ohledem na požadované jízdní vlastnosti se dále vyvíjely do různě profilovaných tvarů (obdélník, lichoběžník), které mají zajistit zlepšení bočního vedení zadního kola. Z toho důvodu se značně zvětšila jejich šířka a přibyly potřebné výztuhy. To se také projevilo na jejich váze, proto se můžeme setkat se složitě profilovanými odlitky z hliníkové slitiny nebo příhradovou konstrukcí.
33
Základní rozdělení typů zadních vidlic: -
dvouramenné vidlice
-
jednoramenné vidlice
2.6.1
Dvouramenné vidlice
Tento typ vidlice je už konstrukčně velmi starý, jelikož je tvořen dvěma rameny spojenými v oblasti čepu otáčení zadní nápravy, nebo přímo v něm a osou zadního kola (obr.8).
Dvouramenné vidlice dále dělíme podle typu uchycení pružící jednotky na : -
vidlice s dvěma postranními pružícími jednotkami
-
vidlice s centrální pružící jednotkou
V prvním případě jsou použity dvě pružící jednotky nacházející se na bocích, připevněné jedním koncem k vidlici a druhým k rámu (obr.24). Toto uspořádání je nazýváno „konvenční“, protože tento typ konstrukce byl používán dlouhá léta. V současné době se s ním můžeme setkat u klasických motocyklů spadajících do kategorie Chopper nebo částečně Naked bike.
Obr.24 Konvenční dvouramenná vidlice u Honda CB 1300
V případě druhém je použita jedna pružící jednotka. Toto konstrukční řešení je výhodné z hlediska seřízení a nastavení pružící jednotky, jelikož je eliminována možnost různého nastavení jako je tomu u konvenčního provedení. Dále je lépe využito rozložení hmotnosti, nehrozí poškození pružících jednotek při pádu a motocykl je esteticky lépe uspořádán. Protože je pružící jednotka umístěna za čepem otáčení vidlice, 34
je přenos kmitů přenášen přes pákový převod. V současné době má každý výrobce vyvinutý svůj specifický systém tohoto převodu a je plně využíván u všech kategorii motocyklů.
Obr.25 Zesílená dvouramenná vidlice Honda CBR 1000RR
V závislosti na pohonu zadního kola, je možné se setkat i s konstrukcemi, u kterých tvoří rameno vidlice uložení pro kardanovou hřídel, jako je tomu např. u Yamaha FJR 1300 (obr.26) nebo Honda VTX 1800. Převážně se s tímto provedením setkáme u cestovních motocyklů.
Obr.26 Dvouramenná vidlice s kardanovým pohonem zadního kola u Yamaha FJR 1300
2.6.2
Jednoramenné vidlice
U tohoto řešení je potřebná velmi silná konstrukce, protože vidlice musí zachycovat veškeré vzniklé síly působící na zadní kolo. Výhodou je snadná manipulace se zadním kolem, nižší hmotnost oproti vidlici dvouramenné.
35
Tato varianta vidlice působí velmi exkluzivním dojmem, jelikož donedávna byla k vidění jen velmi ojediněle a často byla tedy vyhledávána pro dodatečnou montáž při následných úpravách motocyklu. V současné době ji lze v sériové výrobě spatřit na některých modelech značky Triumph, Honda (obr.27), Ducati (obr.28) a u motocyklů BMW, kde funguje současně jako uložení kardanového hřídele (obr.18). Setkat se s nimi můžeme u všech kategorii motocyklů.
Obr.27 Jednoramenná zadní vidlice Honda CB 1000R
Obr.28 Jednoramenná centrálně odpružená zadní vidlice Ducati
2.7 Zhodnocení Pokud bychom měli porovnat motocykly vyráběné v současné době s motocykly vyráběnými v dřívějších dobách, všimli bychom si výrazných odlišností v konstrukci i v
36
použitých materiálech. S příchodem nových technologii se začaly po intenzivním zkoumání a testování uplatňovat materiály, o kterých by se v dřívějších dobách hovořilo jako o nemožných nebo pro motocykly nevhodných. Nicméně daly vzniknout novým typům konstrukci, které se postupem času staly standardem ve výrobě.
Při každém takovém vývoji se prvně experimentálně nasazuje do závodních strojů, odkud se sbírají veškeré poznatky pro další posuzování vhodnosti využití v sériové výrobě. Všeobecně jsou silniční a terénní sportovní motocykly vybaveny nejnovější a nejmodernější technikou, kterou přebírají ze závodních strojů nebo přímo závodními stroji upravenými pro běžný provoz jsou. Tato skutečnost se výrazně projevuje nejen na jejich finanční dostupnosti, ale zároveň i na faktu, že velmi rychle zastarávají vlivem neustálého vývoje a tak je musí výrobci každé dva roky modernizovat. Jelikož náklady na výzkum dosahují značné výše, rozšiřuje se technika postupně i na ostatní typy motocyklů. Proto se můžeme např. u kategorie chopper setkat s tím, že využívá techniku donedávné doby určenou jen pro sportovní motocykly. V rámci konkurence a tím i boje o zákazníka se rozmohl trend, v dosáhnutí co nejlepšího poměru výkonu motoru k hmotnosti motocyklu. To vede výrobce ke konstrukčním úpravám na motorech, příslušenství a především rámech, u kterých je snaha používat co nejlehčí materiály. Se snižováním hmotnosti se zároveň snižují i tloušťky stěn a tak se pečlivě propočítávají jejich pevnosti. Bohužel se při takovém propočítávání vychází z modelových situací a zkoušek v prostředí, ve kterých jsou potlačený vlivy skutečného provozu. Jak jinak si totiž lze vysvětlit, proč některé rámy dnešních motocyklů jsou tak náchylné ke vzniku trhlin a k prasknutí (obr.29).
Obr.29 Prasklý rám motocyklu Yamaha FZ 1 Fazer
I přes tento závažný nedostatek lze říci, že současný stav vývoje a konstrukce motocyklů je na dobré úrovni.
37
3
PERSPEKTIVY VÝVOJE Vývojem nových konstrukčních materiálů se otevírají další možnosti jejich
uplatnění. Ovšem jejich nasazení do sériové výroby je věcí dlouhodobého zkoumání a zvažování. Z uvedených způsobů konstrukce jednotlivých funkčních skupin, se dle mého názoru budou nejvíce rozvíjet rámy, které se budou vykazovat dobrou tuhostí a pevností pro zajištění maximální jízdní stability ve vysokých rychlostech. Zároveň budou dostatečně pružné aby mohli zachytit síly a rázy vzniklé při jízdě. Dále se budou vykazovat nízkou hmotností, budou prostorově méně náročné a budou uzpůsobeny jako více funkční zařízení. To vše za celkově kompaktní stavby. V neposlední řadě budou dobře esteticky zpracované. Těmto požadavkům by mohly zhruba odpovídat rámy typu monocoque provedené z umělých vláken. Jsou ovšem ale výrobci, u kterých rám tvoří součást image značky. Například italská Ducati se svou příhradovou konstrukcí. U takovýchto výrobců nelze předpokládat náhlou změnu konstrukce. Co se týče zadních kyvných vidlic, bude se směřovat vývoj v podobném smyslu jako u rámů. Tedy nejvíce používané budou centrálně odpružené vidlice, u kterých bude snaha o co nejpevnější, dostatečně tuhou, esteticky dobře zpracovanou a především lehkou konstrukci, pro redukci neodpružených hmot. U předních vidlic se bude asi nejvíce používat vidlice, která zajistí bezpečné a přesné ovládání motocyklu, bude kompaktní, tuhá a bude se vykazovat dobrou hodnotou neodpružených hmot. Nejvíce však bude záležet na finanční stránce a také na snaze výrobce splnit požadavky zákazníků. Pro velkosériovou výrobu bude na první místě minimalizace nákladů, tudíž to bude výroba plná kompromisů. Naopak u malosériové výroby se upřednostní jedinečnost konstrukčních prvků a exkluzivita kterou motocykl získá. Uvést zde konkrétní příklady v současném vývoji není možné, především z důvodu ochrany dat v rámci konkurence mezi jednotlivými firmami.
38
4
ZÁVĚR Z uvedených konstrukcí jednotlivých součástí podvozku, tedy předních vidlic,
rámů a zadních vidlic, nelze určit jednoznačně nejlepší konstrukční provedení, které by plnilo veškeré požadované vlastnosti. To především z důvodu, že každá skupina motocyklů má své konkrétní zaměření a tomu i odpovídající specifické požadavky pro jejich konstrukci. Z tohoto důvodu tedy lze dosáhnout pouze určitých kompromisů, které tyto požadavky plní. Obecně lze tedy říci, že je snaha konstruovat lehké, ovladatelné stroje, mající v rámci dané kategorie požadované vlastnosti a poskytující určitou míru bezpečnosti při jejich provozu. V poslední době se při konstrukci zohledňuje i technologicko-estetické hledisko, při snaze vytvořit díl s minimálními náklady na výrobu, za současného detailního designového propracování. Náklady jsou největším řídícím prvkem při uplatnění jednotlivých konstrukcí v sériové výrobě. Především se uplatňují hliníkové slitiny, které umožňují vyrábět lehké esteticky zpracované díly při nízkých nákladech. Tato práce by měla především posloužit pro získání povědomí o současné moderní konstrukcí motocyklových podvozků a jejich jednotlivých částí.
39
5
SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY
[1] BALABÁN, David. Technika : Zavěšení předního kola [online]. nezjištěno , 30.4.2008 [cit. 2008-04-29]. Dostupný z WWW:
.
[2] JAN, Zdeněk, ŽDÁNSKÝ, Bronislav. Automobily 1 : Podvozky. 2. vyd. Brno : Avid, 2001. 233 s. ISBN Schvalovací doložka MŠMT ČR: Č.j. 16 914/2001-23 dne 4.5. 2001.
[3] KLŮNA, Jindřich, KOŠEK, Jiří. Příručka opraváře automobilů. Ing. Pavel Vávra. 3. dopl. vyd. Brno: Littera, 1995. 508 s. ISBN 80-85763-06-0.
[4] KOLIČ, Vojtěch. Rámy, rámy, rámečky. Motohouse. 2007, č. červen, s. 28-30. ISSN 1213-3086.
[5] KOLIČ, Vojtěch. Pružíme... . Motohouse. 2007, č. září, s. 38-39. ISSN 1213-3086.
[6] NEPOMUCK, B.L., JANNECK, U. Technická rukověť motocyklisty. Mgr. Jiří Vokálek. 2. upr. vyd. České Budějovice : Kopp, 2000. 450 s. ISBN 80-7232-123-4.
[7] PAULOVITS, Imre. Rám motocyklu: Holá kostra. Motocykl. 1998, roč. 8, č. 6, s. 16-17. INDEX 47 896.
[8] ROLLINGER, Mirek. Technika motocyklu - 8. část - podvozek [online]. 2001-2008 , 30.1.2006 [cit. 2008-04-29]. Dostupný z WWW: . ISSN 1214-7125.
[9] VLK, F. Podvozky motorových vozidel. 2.vyd. Brno: František Vlk, 2003. 392 s. ISBN 80-239-0026-9
40
6
SEZNAM OBRÁZKŮ
Obr.1 Geometrie podvozku ............................................................................................. 14 Obr.2 Konvenční teleskopická vidlice............................................................................. 20 Obr.3 Teleskopická vidlice USD ..................................................................................... 20 Obr.4 Pružinová vidlice H-D springer ........................................................................... 21 Obr.5 Páková vidlice Telelever....................................................................................... 21 Obr.6 Dvouramenné (vlevo) a jednoramenné (vpravo) provedení vidlice s rejdovým čepem .............................................................................................................................. 22 Obr.7 Vidlice s rejdovým čepem motocyklu Bimota Tesi 3D.......................................... 22 Obr.8 Rám otevřený ........................................................................................................ 24 Obr.9 Rám uzavřený ....................................................................................................... 25 Obr.10 Dvojitý uzavřený rám Yamaha FZS 600 Fazer .................................................. 26 Obr.11 Demontovatelný nosník u Suzuki GSF 600 Bandit ............................................. 26 Obr.12 Rám s centrální čtyřhrannou trubkou Honda CB 900F Hornet ......................... 27 Obr.13 Páteřový rám u BMW (vlevo) a příhradové provedení u Ducati Multistrada (vpravo)........................................................................................................................... 27 Obr.14 Hliníkový páteřový rám s výztuhou Yamaha FZR 400 Deltabox I ..................... 28 Obr.15 Hliníkový páteřový rám Kawasaki ZX-10R Ninja .............................................. 28 Obr.16 Hliníkový páteřový rám Suzuki TL 1000S .......................................................... 28 Obr.17 Rám a vidlice motocyklu Buell XB9S Firebolt sloužící jako zásobník paliva a oleje................................................................................................................................. 29 Obr.18 Motor jako hlavní nosný prvek BMW R 1200 GS............................................... 30 Obr.19 Motor jako nosná část pro spojení rámu se zadní kyvnou vidlicí Honda VTR 1000F .............................................................................................................................. 30 Obr.20 Profilovaná postranní deska u Bimota Tesi 3D.................................................. 31 Obr.21 Rám Honeycomb z umělé hmoty ......................................................................... 32 Obr.22 Rám typu monocoque motocyklu Kawasaki ZZR 1400 s vnitřním prostorem pro air box (vlevo) a akumulátor (vpravo)............................................................................ 32 Obr.23 Rám s nosnými karbonovými díly motocyklu WRM 450..................................... 33 Obr.24 Konvenční dvouramenná vidlice u Honda CB 1300 .......................................... 34 Obr.25 Zesílená dvouramenná vidlice Honda CBR 1000RR.......................................... 35 Obr.26 Dvouramenná vidlice s kardanovým pohonem zadního kola u Yamaha FJR 1300 ........................................................................................................................................ 35 Obr.27 Jednoramenná zadní vidlice Honda CB 1000R.................................................. 36 Obr.28 Jednoramenná centrálně odpružená zadní vidlice Ducati ................................. 36 Obr.29 Prasklý rám motocyklu Yamaha FZ 1 Fazer ...................................................... 37
41
