Rama motocykla - Motorcycle frame

Triton: silnik Triumph w rurowej stalowej ramie Norton Featherbed

Rama motocykla jest rdzeń struktura motocyklu za. Wspiera silnik, zapewnia miejsce na układ kierowniczy i tylne zawieszenie oraz wspiera kierowcę i każdego pasażera lub bagaż. Do ramy przymocowany jest również zbiornik paliwa i akumulator. Z przodu ramy znajduje się rura sterowa , która utrzymuje obrotowy przedni widelec , natomiast z tyłu znajduje się punkt obrotu dla ruchu zawieszenia wahacza . Niektóre motocykle zawierają silnik jako obciążony element obciążony; podczas gdy niektóre inne rowery nie używają pojedynczej ramy, zamiast tego mają przednią i tylną ramę pomocniczą przymocowaną do silnika.

Materiały

W pierwszych dniach, motocykle były trochę więcej niż zmotoryzowanych rowerach , aw konsekwencji klatki były rurowy stalowy . Podczas gdy stosowanie rur stalowych jest nadal powszechne, w dzisiejszych czasach stosuje się inne materiały, takie jak tytan , aluminium , magnez i włókno węglowe , a także kompozyty tych materiałów. Ponieważ różne motocykle mają różne parametry konstrukcyjne (takie jak koszt, złożoność, rozkład masy , sztywność, moc wyjściowa i prędkość), nie istnieje jeden idealny projekt ramy, a projektanci muszą podjąć świadomą decyzję dotyczącą optymalnego wyboru.

Stal

W Europie i USA do niedawna standardowym materiałem były rury stalowe. Wszyscy główni producenci (AJS, Ariel, BSA, Matchless, Norton, Sunbeam, Triumph, Velocette, BMW, DKW, Ducati, Moto-Guzzi, Harley-Davidson i Indian) używali rur stalowych.

Przykłady

Aluminium

W przeciwieństwie do rozwoju ram rowerowych, gdzie rurowe ramy stalowe zostały zastąpione ramami spawanymi z okrągłych lub owalizowanych rur aluminiowych, aluminium w ramach motocykli jest prawie wyłącznie spawane w bardziej kanciastych formach i często tworzy ramę skorupową.

Przykłady

Włókno węglowe

W 1983 roku motocykle Armstrong wyprodukowały motocykl Grand Prix o pojemności 250 cm3, wykorzystując rewolucyjną ramę z włókna węglowego . Zgodnie z technologią stosowaną w branży Formuły 1 , projektanci Armstrong, Mike Eatough i Barry Hart, stworzyli pierwszy motocykl z ramą z włókna węglowego do rywalizacji w wyścigach Grand Prix.

Przykłady

Magnez

Magnez oprawiony Elf 5
Przykłady

Tytan

Przykłady

Złożony

Greeves 250DCX Sportsman 1962
Przykłady
  • Bimota SB8K , składająca się z dwóch belek ze stopu aluminium i płyt z włókna węglowego
  • MV Agusta F4 750 Serie Oro , magnez i aluminium
  • Greeves 250DCX Sportsman, z dolną rurą ze stopu odlewu, tylną ramą pomocniczą z rur stalowych i półskorupowym kręgosłupem.

Rodzaje

Kręgosłup lub kręgosłup

Silnik motocykla jest zawieszony na jednym kręgosłupie. Kręgosłup mógłby być solidną strukturą.

Przykłady

Pojedyncza kołyska

Silnik motocykla jest trzymany w jednej kołysce z jednym kręgosłupem.

Przykłady

Kołyska półdupleksowa lub kołyska podwójna

Silnik motocykla jest osadzony w podwójnej kołysce z pojedynczym kręgosłupem i pojedynczą rurą dolną.

Przykłady
Podwójna rama kołyski w Hondzie CB750

Kołyska z pełnym dupleksem

Silnik motocykla jest utrzymywany na miejscu w dwóch oddzielnych kołyskach. Rama Norton Featherbed była klasycznym przykładem, ale wiele ramek „duplex” ma w rzeczywistości pojedynczy grzbiet pod zbiornikiem.

Przykłady
Rama z podwójną belką w Kawasaki ZX-10R
Aluminiowa rama belki na Buell Lightning

Obwód

Nazywany również belką lub podwójnym dźwigarem , dwie belki owijają się wokół silnika, aby połączyć głowicę kierownicy i wahacz w możliwie najkrótszej odległości, aby zapewnić lepszą sztywność. Belki są zwykle wykonane z tłoczonego metalu (stal / aluminium). Rama kratownicy wykorzystuje tę samą koncepcję, ale używa spawanych elementów do utworzenia kraty zamiast tłoczonego metalu.

Antonio Cobas jest uznawany za pioniera nowoczesnego, aluminiowego podwozia z ramą obwodową, stosowanego obecnie w wielu nowoczesnych motocyklach wyścigowych i seryjnych. W 1982 roku Cobas opracował mocniejsze i lżejsze aluminiowe podwozie z podwójną belką, które zastąpiło stalowe ramy szkieletowe. Technologia została skopiowana przez głównych producentów motocykli, a do lat 90. wszystkie główne zespoły wyścigowe w zawodach Grand Prix stosowały aluminiową ramę, której pionierem był Cobas.

Przykłady

Prasowany

Rama ze stali tłoczonej na Ariel Arrow

Rama jest wciśnięty lub tłoczone z blachy, tworząc samochodzie TYPU półautomatycznego monocoque . Jednym z najwcześniejszych przykładów był motocykl o pojemności 965 cm3 wyprodukowany przez Louisa Janoira w 1920 r., Który wykorzystywał prasowaną stal do wykonania ramy, tylnego wahacza i przedniego widelca. Rama może być całkowicie wciśnięta (Ariel Arrow) lub może mieć tylko wciśniętą sekcję rufową połączoną z głowicą kierownicy za pomocą konwencjonalnego stalowego rurowego kręgosłupa (Honda Super Cub). Zarówno Super Cub, jak i Arrow mają również tłoczone stalowe widelce zamiast konwencjonalnych widelców teleskopowych .

Przykłady

Monocoque

Bardziej powszechna w świecie samochodowym rama skorupowa składa się z konstrukcji, w której obciążenia są przenoszone przez jej zewnętrzną powłokę. W motocyklach są one używane prawie wyłącznie w motocyklach wyścigowych.

Francuski przemysłowiec i inżynier Georges Roy próbował w latach dwudziestych XX wieku ulepszyć inspirowane rowerami ramy motocyklowe tamtych czasów, którym brakowało sztywności. Ograniczało to ich obsługę, a tym samym wydajność. Złożył wniosek o patent w 1926 r., A na targach motoryzacyjnych w Paryżu w 1929 r. Zaprezentował swój nowy motocykl, model 1930 Majestic w stylu Art-Deco. Nowy typ nadwozia typu skorupowego rozwiązał problemy, z którymi się borykał, a wraz z lepszą sztywnością sprawował się podwójnie, ponieważ rama i nadwozie zapewniały pewną ochronę przed żywiołami. Ściśle biorąc, był raczej półskorupowy, ponieważ wykorzystywał ramę z tłoczonej stali o przekroju skrzynkowym z podwójnymi bocznymi szynami połączonymi nitami za pomocą belek poprzecznych, a także panele podłogowe oraz tylne i przednie grodzie.

1968 Ossa 250 cm3 wyścigówka Grand Prix

Piatti światło skuter był produkowany w latach 1950, stosując samonośnym wydrążoną powłokę tłoczonych z blachy stalowej spawane razem, w którym silnik i przekładnia zamontowano od spodu. Maszynę można było przewrócić na bok, opierając się na przykręcanych podnóżkach w celu uzyskania dostępu mechanicznego.

Motocykl z ramą skorupową został opracowany przez hiszpańskiego producenta Ossa na sezon wyścigów motocyklowych Grand Prix 1967 . Chociaż jednocylindrowa Ossa miała o 20 koni mechanicznych (15 kW) mniej niż jej rywale, była o 45 funtów (20 kg) lżejsza, a jej skorupowa rama była znacznie sztywniejsza niż konwencjonalne ramy motocyklowe, co zapewniało jej lepszą zwinność na torze wyścigowym. Ossa wygrał cztery wyścigi Grand Prix na motocyklu monocoque, zanim ich kolarz zginął po wypadku podczas wyścigu 250 cm3 na Isle of Man TT w 1970 roku , co spowodowało wycofanie fabryki Ossy z zawodów Grand Prix .

Znani projektanci, tacy jak Eric Offenstadt i Dan Hanebrink, stworzyli na początku lat 70. unikalne monokokowe projekty do wyścigów. Wyścig F750 na wyścigach Isle of Man TT 1973 wygrał Peter Williams na monocoque John Player Special, który pomógł zaprojektować w oparciu o Norton Commando . Honda eksperymentowała również z NR500 , monokokowym motocyklem wyścigowym Grand Prix w 1979 roku . Motocykl miał inne innowacyjne cechy, w tym silnik z owalnymi cylindrami, i ostatecznie uległ problemom związanym z próbami opracowania zbyt wielu nowych technologii naraz. W 1987 roku John Britten opracował Aero-D One, wyposażony w kompozytowe podwozie skorupowe, które ważyło zaledwie 12 kg (26 funtów).

Aluminiowa rama skorupowa została po raz pierwszy zastosowana w masowo produkowanym motocyklu z 2000 roku na ZX-12R Kawasaki , ich flagowym motocyklu sportowym, który miał być najszybszym motocyklem produkowanym . Został opisany przez Cycle World w 2000 roku jako „szkielet skorupowy… pojedyncza belka o dużej średnicy” oraz „Wykonany z połączenia odlewów i wytłoczek z blachy”.

Jednoczęściowe ramy rowerowe z włókna węglowego są czasami określane jako monocoques; Jednak ponieważ większość używa komponentów do utworzenia struktury ramy (nawet jeśli są uformowane w jednym kawałku), są to ramy, a nie monokosy, a przemysł rowerów pedałowych nadal nazywa je zestawami ramek.

2006 ZX-14 w przekroju przedstawiający aluminiową ramę skorupową
Przykłady

Półskorupowy

Jeśli rama „monocoque” wykorzystuje dodatkowe podparcie, takie jak rury lub podłużnice, rama jest bardziej poprawnie nazywana „półskorupą”. Przykładem jest pół-skorupowy wyścigowiec Norton Petera Williamsa .

JPS Norton z półskorupową ramą

Krata

Stalowa rama kratowa (czerwona) w Ducati Monster 1000 . Silnik jest elementem obciążonym.

Rama kratowa łączy głowicę kierownicy z osią wahacza tak bezpośrednio, jak to możliwe, za pomocą metalowej rury ułożonej w trójkątnym wzmocnieniu. Wykorzystując zasady dźwigarów kratowych , rama kratowa jest zwykle zbudowana z metalowych segmentów rurowych o przekroju okrągłym lub owalnym, które są ze sobą spawane lub lutowane . Dobrze zaprojektowana rama kratownicy powinna zapewniać mocną, lekką konstrukcję, która upraszcza umieszczenie silnika i komponentów oraz zapewnia dobry dostęp w celu konserwacji. Chociaż konstrukcja kratownicy wymaga bardziej skomplikowanego procesu niż, powiedzmy, ramy z belek aluminiowych, wymaga tylko prostego przyrządu i kompetentnego spawacza. Nie są wymagane duże nakłady kapitałowe, więc rama kratowa jest idealna dla modelu, który może być wykonany w stosunkowo niewielkich ilościach. Z tego powodu rama kratownicy znalazła uznanie wśród europejskich producentów, a zwłaszcza Ducati.

Niektóre motocykle, takie jak Yamaha TRX850 , mają hybrydowe ramy, w których zastosowano odlewy ze stopu w obszarze osi wahacza. Inną odmianą jest zawieszenie silnika na ramie kratowej, ale oś wahacza odlana w tylnej części silnika.

Przykłady

Silnik jako obciążony członek

Harley-Davidson Model W z rurami konstrukcyjnymi przykręconymi bezpośrednio do obudowy silnika w celu uzupełnienia trójkąta ramy

Aby zapewnić komfort kierowcy, silnik motocykla można zamontować na gumowych tulejach, aby odizolować wibracje od reszty maszyny. Taka strategia oznacza, że ​​silnik w niewielkim stopniu przyczynia się do sztywności ramy, a pochłanianie, a nie rozpraszanie drgań może prowadzić do uszkodzenia ramy, rur wydechowych i innych części pod wpływem naprężeń.

Zamiast tego, jeśli silnik jest sztywno zamocowany do ramy, wibracje przechodzą i są rozpraszane przez całą ramę i kierowcę. Sztywne mocowanie pozwala silnikowi przyczynić się do ogólnej sztywności ramy. Możliwe staje się również zamontowanie wahacza bezpośrednio na silniku, a nie na ramie, unikając potrzeby rozciągania elementów ramy w dół do osi wahacza. Zwiększając liczbę punktów montażowych między silnikiem a ramą, można lepiej rozpraszać drgania i naprężenia w ramie, tworząc zazwyczaj trójkąt między wahaczem z tyłu, głowicą cylindrów u góry i dolnym obszarem skrzyni korbowej z przodu. Jeśli sztywno zamontowany silnik nie tylko przyczynia się do sztywności ramy, ale jest dla niej krytyczny, i jest integralną częścią konstrukcji trójkąta lub kratownicy, która przenosi siłę z głowicy na wahacz do punktu, w którym nie ma silnika rama byłaby zdeformowana, silnik nazywany jest obciążonym elementem lub podniesionym silnikiem . Podział obciążenia na silnik i ramę zmniejsza całkowitą masę motocykla.

Silniki ze sprężonymi członami były pionierami co najmniej już w 8-zaworowej wyścigówce Harley-Davidson z 1916 r., A do produkcji seryjnej Harley-Davidson Model W w 1919 r. Nazwano to ramą zwornikową lub diamentową. Vincent serii B Rapide z 1946 roku został zaprojektowany z zaawansowanym podwoziem, określanym jako „tour de force na tamte czasy”, obejmującym silnik z obciążonym członem. Podczas wczesnych testów Kawasaki GPZ900R z 1983 roku dołączono dwie rury dolne, tworząc pełną kołyskę, ale okazało się, że rury te przenoszą niewielkie obciążenie, więc zostały one usunięte, całkowicie polegając na połączeniu stalowego szkieletu i silnika w celu uzyskania sztywności podwozia. BMW „s serii R1100 bliźniaki 1994 zwolniony ramkę stresu w całości, z silnikiem niosącego całkowite obciążenie z przodu Telelever widelca tylnego Monolever .

Sztywność

Sztywność ramy jest problemem dla konstruktorów motocykli, podobnie jak w przypadku ram rowerowych potomkami motocykli.

Modyfikacja sztywności ramy produkowanej fabrycznie może być podjęta w celu poprawy właściwości jezdnych. Często odbywa się to poprzez triangulację ramy fabrycznej. Triangulacja to technika używana w wielu zastosowaniach inżynierskich do usztywniania konstrukcji. Jednak może to mieć również niepożądane skutki, jeśli przeciąża inne części ramy, ponieważ elastyczna rama działa jak sprężyna pochłaniająca niektóre obciążenia.

Sztywność boczna

W XXI wieku postępy, takie jak silniki o dużej mocy napędzające opony o dużej przyczepności i lepiej działające elementy zawieszenia, zwłaszcza widelce, doprowadziły do ​​sytuacji, w której konstrukcje o zwiększonej ogólnej sztywności ramy zostały udostępnione konsumentom. Analitycy różnią się co do tego, czy nieskończona sztywność boczna jest pożądana, czy też preferowany jest skończony stopień wbudowanego ugięcia.

Zobacz też

Bibliografia

Źródła