KTM: Πίσω ανάρτηση με έλασμα αντί ελατηρίου για τα Off-Road

Μια ιδέα 300 ετών επανέρχεται ως hi-tech
WP
Μπάμπη Μέντη
Από τον

Μπάμπη Μέντη

27/1/2023

Τα κάρα είχαν αναρτήσεις με μεταλλικά ελάσματα και μετά από τρεις – και βάλε- αιώνες η KTM καταθέτει παντέντες μην τυχόν και της κλέψουν την ιδέα; Αυτό το ερώτημα θα βασανίσει τα διαδικτυακά καφενεία, όμως για όσους ενδιαφέρονται να μάθουν τους λόγους που οδήγησαν την Αυστριακή εταιρεία να στραφεί σε αυτή τη λύση για την πίσω ανάρτηση των off-road μοτοσυκλετών (κυρίως) υπάρχουν πολλές πτυχές στην ιστορία.

Πρώτα απ’ όλα η KTM, δηλαδή η WP που της ανήκει 100% δεν είναι η πρώτη εταιρεία αναρτήσεων στη σύγχρονη εποχή που θέλει να αντικαταστήσει το κλασσικό ελατήριο με ένα μεταλλικό έλασμα.

Η Ohlins ήταν εκείνη που στις αρχές των ‘90ies είχε καταθέσει πατέντες για πίσω ανάρτηση μοτοσυκλέτας με έλασμα και μάλιστα είχε φτάσει έως το στάδιο του τελικού πρωτότυπου.

Η ανάρτηση της Ohlins ακολουθούσε την ίδια φιλοσοφία, αλλά το έλασμα ήταν οριζόντια τοποθετημένο, κατά μήκος του ψαλιδιού και η μία άκρη του έδενε σταθερά στο πλαίσιο, λίγο πάνω από το σημείο του άξονα του ψαλιδιού.

Αυτή η σχεδίαση απαιτούσε από τους κατασκευαστές να σχεδιάσουν νέα πλαίσια, με διαφορετική ακαμψία, οπότε το project δεν προχώρησε καθώς δεν μπορούσε να πουληθεί ως retro-fit στην αγορά των aftermarket για τις μοτοσυκλέτες που ήδη κυκλοφορούσαν και την ίδια στιγμή τα εργοστάσια δεν είχαν όρεξη να πετάξουν στα σκουπίδια την τεχνογνωσία που είχαν αποκτήσει μέσα από τους αγώνες στον σχεδιασμό πλαισίων και να ξεκινήσουν πάλι από την αρχή.

wp

Αντιθέτως η πατέντα της KTM (WP) έχει κάθετα τοποθετημένο το έλασμα (στο ίδιο σημείο που υπάρχει ένα συμβατικό αμορτισέρ) οπότε τα σημεία στήριξης στο πλαίσιο και το ψαλίδι δεν αλλάζουν και δεν απαιτείται εντελώς νέος σχεδιασμός.

Μια αντίστοιχης αρχιτεκτονικής πατέντα έχει καταθέσει και η Yamaha, η οποία ως γνωστόν έχει στενή εμπορική συνεργασία με την Ohlins.

Για την ιστορία, ανάρτηση με έλασμα σε σύγχρονο όχημα υψηλών επιδόσεων παραγωγής έχουν τα αμερικάνικα Corvete της GM στην πίσω ανάρτηση και είναι σχεδιασμένη από την βρετανική Lotus.

Οι λόγοι που επανεμφανίζεται τα τελευταία χρόνια η ιδέα της αντικατάστασης του ελατηρίου με έλασμα έχουν να κάνουν με το πλεονέκτημα του μικρότερου όγκου, δηλαδή του μικρότερου χώρου που καταλαμβάνει το έλασμα.

Τόσο στα σπορ αυτοκίνητα και πολύ περισσότερο στις μοτοσυκλέτες, τα χωροταξικά προβλήματα γίνονται όλο και πιο δύσκολο να λυθούν όσο περνούν τα χρόνια, κυρίως λόγω τις αύξησης του αριθμού και του όγκου των εξαρτημάτων. Τα καρμπυρατέρ έγιναν ψεκασμοί, τα φιλτροκούτια  τριπλασίασαν το μέγεθός τους όπως και οι εξατμίσεις, τα πλαίσια έγιναν νταμάρια για να υποστηρίξουν τις αυξημένες ιπποδυνάμεις και φυσικά οι νέες γεωμετρίες των πλαισίων απαιτούν όσο το δυνατόν μακρύτερο ψαλίδι χωρίς να αυξηθεί το μεταξόνιο.

Οπότε η KTM (WP) επαναφέρει την ιδέα του ελάσματος, που όπως βλέπουμε και στα αντίστοιχα σχέδια απελευθερώνει χώρο πίσω από τον κινητήρα.

wp

Επιπλέον δεν χρησιμοποιούν υδραυλικό αμορτισέρ για την απόσβεση συμπίεσης/επαναφοράς, καθώς δεν υπάρχουν (θεωρητικά) οι ταλαντώσεις εκτόνωσης των ελατηρίων και ο βαθμός συμπίεσης και εκτόνωσης ελέγχεται από το ίδιο το έλασμα και είναι προκαθορισμένο από τις ιδιότητες του υλικού κατασκευής του και του σχήματός του.

Λέμε γενικά “υλικό κατασκευής” και όχι μέταλλο, διότι στην F1 χρησιμοποιούν εδώ και δεκαετίες διαφορετικού βαθμού ακαμψίας carbon ψαλίδια, καθώς τα ψαλίδια είναι εκείνα που αναλαμβάνουν τον μεγαλύτερο ρόλο της  απόσβεσης των ανωμαλιών στις μεγάλες ευθείες όπου το downforce πλησιάζει τις μέγιστες τιμές και το αυτοκίνητο “ζυγίζει” όσο ένα μικρό φορτηγό. Οπότε δεν αποκλείουμε τη χρήση carbon ή συνδυασμό μετάλλου με ενίσχυση carbon.

wp

Ταυτόχρονα, ο αναβάτης μπορεί να ρυθμίσει υδραυλικά την προφόρτιση, ενώ με την αλλαγή του μήκους των ράβδων του μοχλικού, μπορεί να αλλάξει τα χαρακτηριστικά λειτουργίας.

Όπως κι αν έχει, η πρόοδος στην τεχνολογία της μεταλλουργίας και των συνθετικών υλικών, μπορούν να λύσουν τα προβλήματα του παρελθόντος. Επίσης οι διαφορετικές ανάγκες της κάθε εποχής γενούν νέες ιδέες ή επαναφέρουν παλιές.

Σε κάθε περίπτωση, όταν προσπαθείς να αντικαταστήσεις με ένα κομμάτι μέταλλο ή με ένα κομμάτι συνθετικού υλικού ένα περίπλοκο εξάρτημα με πολλές δεκαετίες εξέλιξης όπως είναι τα αμορτισέρ, σίγουρα χρειάζεσαι κορυφαίου επιπέδου τεχνολογία – ειδικά όταν μιλάμε για αγωνιστικές μοτοσυκλέτες όπου η νίκη είναι το μόνο ζητούμενο.   

 

Τεχνική ανάλυση πλαισίων: Ποιο είναι το σωστό κέντρο βάρους

Η απομυθοποίηση των μύθων
1
Μπάμπη Μέντη
Από τον

Μπάμπη Μέντη

17/10/2023

Η αδυναμία κατανόησης της πολυπλοκότητας σχεδιασμού μιας μοτοσυκλέτας και της τεχνολογικής προόδου σε όλους τους τομείς, έχει οδηγήσει στη δημιουργία ορισμένων μύθων που στοιχειώνουν τον μοτοσυκλετισμό επί δεκαετίες. Ένας τέτοιος μύθος αφορά και το “Κέντρο Βάρους” μιας μοτοσυκλέτας, όπου για κάποιο λόγο έχει επικρατήσει η άποψη πως “καλό” είναι μόνο το “χαμηλό κέντρο βάρους”. Αυτή η γενίκευση, όπως και όλες οι γενικεύεις σε αυτή τη ζωή, οδηγεί σε εντελώς λανθασμένα συμπεράσματα για το πώς πρέπει να είναι σχεδιασμένη μια μοτοσυκλέτα για να έχει την επιθυμητή συμπεριφορά για την χρήση που προορίζεται.

Ο καλύτερος τρόπος για να σπάσεις έναν τέτοιο μύθο είναι να ανατρέξεις στην ιστορία και να αναλύσεις τα προβλήματα και τις λύσεις που έβρισκαν οι μηχανολόγοι την εκάστοτε εποχή. Σε ό,τι αφορά το “ιδανικό κέντρο βάρος”, τότε η τεχνολογική εξέλιξη των μοτοσυκλετών της Yamaha τις τελευταίες δεκαετίες είναι το καλύτερο παράδειγμα που μπορείς να χρησιμοποιήσεις.

Η Yamaha με την φιλοσοφία GENESIS στις αρχές της δεκαετίας του ’80 έβαλε τις βάσεις για διαλυθεί η κακή φήμη που είχαν οι ιαπωνικές superbike σχετικά με τη συμπεριφορά τους στη γρήγορη οδήγηση, αλλά και για την σταθερότητά τους στις υψηλές ταχύτητες.

Έχοντας ως βασική προτεραιότητα τη γρήγορη συναρμολόγηση στις γραμμές παραγωγής, τα ιαπωνικά εργοστάσια χρησιμοποιούσαν μέχρι τότε ατσάλινα περιμετρικά πλαίσια με βιδωτό το κάτω τμήμα ώστε να μπαίνουν εύκολα και γρήγορα μέσα τους οι ογκώδεις αερόψυκτοι τετρακύλινδροι κινητήρες.

Τα τεράστια μεταξόνια, οι ανοιχτές γωνίες κάστερ και οι μεγάλης διαμέτρου εμπρός τροχοί ήταν τα μόνα όπλα που είχαν για να περιορίσουν την εμφάνιση επικίνδυνων ταλαντώσεων.

Με το FZ750 Genesis το 1985 η Yamaha ανέτρεψε οριστικά τον βασικό σχεδιασμό των ιαπωνικών superbike, σχεδιάζοντας έναν τετρακύλινδρο με το μπλοκ των κυλίνδρων του να έχουν 45⁰ κλίση εμπρός. Αυτή η αρχιτεκτονική ου κινητήρα επέτρεψε τον σχεδιασμό ενός πλαισίου που συνδέει (σχεδόν) ευθύγραμμα τον λαιμό με τον άξονα του ψαλιδιού και την ίδια στιγμή το κέντρο βάρος του κινητήρα  χαμηλώνει και το βάρος της κεφαλής πλησιάσει τον εμπρός τροχό. Μεταφέροντας το βάρος του κινητήρα πιο χαμηλά και πιο κοντά στον εμπρός τροχό, αυτομάτως δημιούργησαν μια μοτοσυκλέτα που ήταν πολύ πιο σταθερή στις υψηλές ταχύτητες από τους υπόλοιπους ανταγωνιστές της. Ο μύθος πως το χαμηλό κέντρο βάρους είναι το απόλυτο “καλό” μόλις δημιουργήθηκε!

2

Την ίδια στιγμή όμως θυσίασαν μεγάλο μέρος της ευελιξίας. Για να “διορθώσουν” το πρόβλημα που δημιουργήθηκε από το χαμηλό κέντρο βάρους κοντά στον εμπρός τροχό, κατέφυγαν στη λύση ενός μικρού εμπρός τροχού 16”, κάτι που ταλαιπώρησε τη ζωή μας μέχρι και το 1998, όταν πλέον τον εγκατέλειψε και η Honda στο τελευταίο CBR900RR που κατασκεύασε. Οι εμπρός τροχοί των 16” έγιναν ξαφνικά το μαγικό χάπι που θεραπεύει κάθε νόσο και κάθε σχεδιαστική μαλ… και στον πειρασμό επέπεσαν ακόμα και οι ευρωπαίοι κατασκευαστές όπως η Ducati στα πρώτα Paso και 851.

Το πρόβλημα των εμπρός τροχών 16” δεν ήταν τόσο το μικρό μέγεθός τους για τις συνθήκες των δημόσιων δρόμων, όσο η ελλιπής τεχνολογία των ελαστικών σε ό,τι αφορά τους σκελετούς τους, με αποτέλεσμα οι μοτοσυκλέτες να αντιδρούν απότομα. Στα πρώτα Fireblade η Honda ζήτησε από την Bridgestone να φτιάξει ένα ειδικό εμπρός ελαστικό 16”, το οποίο θα έχει εξωτερική διάμετρο ίδια με τα ελαστικά των 17”, κάτι που ανάγκασε την Bridgestone να αυξήσει το πλάτος του στα 130mm από 120mm ώστε να πετύχει μια προοδευτική καμπυλότητα στην κορόνα του.

4

Κατανοώντας το πρόβλημα, η Yamaha εγκαταλείπει τους μικρούς εμπρός τροχούς των 16” στα FZR και με την ισχυρότερη ακαμψία των νέων γιγαντιαίων πλαισίων Delatabox, αρχίζει να χρησιμοποιεί πιο γρήγορα γεωμετρικά χαρακτηριστικά.

Όμως τη νέα μεγάλη αναθεώρηση του “ιδανικού κέντρου βάρους” στις σύγχρονες μοτοσυκλέτες θα την κάνει με ένα μοντέλο που δεν ήταν supersport. Μιλάμε φυσικά για το TDM 850, την πρώτη μοτοσυκλέτα της Yamaha που είχε κινητήρα με Tri-Axis κιβώτιο ταχυτήτων, το οποίο μείωνε σημαντικά το μήκος του κινητήρα, καθώς ο στρόφαλος, και οι άξονες του κιβωτίου ταχυτήτων δεν ήταν πλέον ο ένας πίσω από τον άλλον.

3

Η ιδέα αυτή έδειξε τα πραγματικά της πλεονεκτήματα λίγα χρόνια αργότερα στην πρώτη R1, επιτρέποντας στους σχεδιαστές του πλαισίου της να κρατήσουν το μεταξόνιο κάτω από τα 1.400mm και την ίδια στιγμή να βάλουν ένα πολύ μακρύτερο ψαλίδι, αλλά και να φέρουν τον στρόφαλο του τετρακύλινδρου κινητήρα των 1000 κυβικών πιο ψηλά και πιο κοντά στο σώμα του αναβάτη. Έτσι πέρα από την ιδανική κατανομή του βάρους 50/50 εμπρός-πίσω, η στροφορμή του στροφάλου (πολύ πιο έντονη στους τετρακύλινδρους εν σειρά λόγω μήκους και βάρους του στροφάλου σε σχέση με τους δικύλινδρους και τους V4) είχε ευεργετική επίδραση στην ευελιξία. Ταυτόχρονα το μακρύτερο ψαλίδι βοήθησε στην προοδευτικότερη λειτουργία της πίσω ανάρτησης, άρα και την πρόσφυση.

4

Μόνο που τα μακριά ψαλίδια από μόνα τους δεν επαρκούν για να προσφέρουν καλύτερη πρόσφυση. Ίσα-ίσα που αν βάλεις μακρύτερο ψαλίδι στη μοτοσυκλέτα σου πιθανότατα να χάσεις πρόσφυση καθώς απομακρύνεις βάρος από τον πίσω τροχό. Μακρυψάλιδο Hayabusa με ελαστικά δρόμου έχει οδηγήσει κανείς; Μιλάμε για ατελείωτα drift!

Μάλιστα το πρόβλημα της απώλειας πρόσφυσης και σταθερότητας, την ίδια στιγμή που θέλεις ευελιξία, γίνεται όλο και μεγαλύτερο όσο αυξάνεται η ιπποδύναμη.

Γι΄αυτό σήμερα στα MotoGP κυριαρχούν οι μοτοσυκλέτες με V4 κινητήρες. Το σχήμα του V4 κινητήρα φέρνει περισσότερο βάρος πίσω και ψηλά (ανάμεσα στα πόδια του αναβάτη) κάτι που χρειάζεσαι για να αλλάξεις εύκολα πορεία και να έχεις το απαιτούμενο βάρος στον πίσω τροχό όταν επιταχύνεις στις εξόδους των στροφών.

Όταν όμως η μοτοσυκλέτα είναι όρθια αυτή η κατανομή βάρους ψηλά και κοντά στον πίσω τροχό προκαλεί εύκολα σούζες, οπότε χρειάζεσαι έναν μηχανισμό που να μειώνει το ύψος της πίσω ανάρτησης και αεροδυναμικά φτερά που να κρατούν τη μούρη κάτω.

Αν καταργηθούν τα φτερά και οι μηχανισμοί μείωσης του ύψους της πίσω ανάρτησης, τότε οι μοτοσυκλέτες με V4 κινητήρες θα χάσουν τα βασικά πλεονεκτήματά τους και πιθανότατα οι τετρακύλινδρες εν σειρά θα επανέλθουν στην κορυφή. Εκτός κι αν η Yamaha έχει στα συρτάρια της κάποιο μυστικό σχέδιο Genesis II.

Από όλα τα παραπάνω γίνεται σαφές πως ούτε το χαμηλό κέντρο βάρους, ούτε το υψηλό κέντρο βάρους είναι απόλυτα καλό για όλες τις μοτοσυκλέτες. Αναλόγως την τεχνολογία των ελαστικών, των αναρτήσεων, των ηλεκτρονικών και της αεροδυναμικής, αλλά κυρίως της αρχιτεκτονικής του κάθε κινητήρα και την χρήση που προορίζεται κάθε μοτοσυκλέτα, το ιδανικό κέντρο βάρους είναι εκείνο που μας δημιουργεί τα λιγότερα προβλήματα για να λύσουμε.