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.   

Yamaha – Ετοιμάζει νέες ημι-ενεργητικές αναρτήσεις με σύστημα “anti-dive”

Ένα βήμα πιο κοντά στην ενεργητική λειτουργία
motomagYamaha – Ετοιμάζει ημι-ενεργητικές αναρτήσεις με σύστημα “anti-dive”
Από τον

Αλέξανδρο Λαμπράκη

22/5/2024

Το εργοστάσιο της Iwata φαίνεται ότι δουλεύει πάνω σε μία νέα “anti-dive” λειτουργία, την οποία θα προσθέσει στο λογισμικό των ημι-ενεργητικών αναρτήσεών της, λειτουργία που θα ελέγχει τη βύθιση των αναρτήσεων σε πραγματικό χρόνο όταν ασκούνται δυνατά φορτία, κατά τη επιτάχυνση ή την επιβράδυνση, με στόχο τη βελτιωμένη συμπεριφορά στην σπορ οδήγηση.

Οι αναρτήσεις βρίσκονται πάνω στη μοτοσυκλέτα μας με βασικό στόχο την απορρόφηση των ανωμαλιών του οδοστρώματος για τη διατήρηση της ευστάθειας της μοτοσυκλέτας και φυσικά για την διατήρηση της άνεσης των επιβαινόντων. Ταυτόχρονα, με τη λειτουργία των αναρτήσεων υπάρχει και ένα δευτερογενές αποτέλεσμα, το οποίο έχει να κάνει με την αλλαγή της γεωμετρίας της μοτοσυκλέτας. Κατά τη διάρκεια της επιτάχυνσης η γεωμετρία της μοτοσυκλέτας μεταβάλλεται, από την συμπίεση της πίσω ανάρτησης και το κέντρο βάρους μετατοπίζεται, ελαφραίνοντας τον μπροστινό τροχό. Από την άλλη, κατά την επιβράδυνση η συμπίεση της εμπρός ανάρτησης μετατοπίζει εκ νέου το κέντρο βάρους και μπορεί όλα αυτά να επιφέρουν μικρές αλλαγές στα γεωμετρικά χαρακτηριστικά από πλευράς αριθμών, έχουν όμως τεράστιο αντίκτυπο στην συμπεριφορά της μοτοσυκλέτας.

Yamaha – Ετοιμάζει ημι-ενεργητικές αναρτήσεις με σύστημα “anti-dive”

Το σοβαρό πρόβλημα που είχαν οι ημι-ενεργητικές αναρτήσεις της πρώτης γενιάς, ήταν πως προσπαθούσαν να ακυρώσουν πλήρως όλα τα παραπάνω, κρατώντας την μοτοσυκλέτα σταθερή. Για κάποιο λόγο, όλη αυτή η σοφία και η εμπειρία που χτίστηκε σε έναν αιώνα που η ανθρωπότητα μαθαίνει να ισορροπεί σε δύο τροχούς με έναν κινητήρα στη μέση, πήγε να ακυρωθεί επειδή απλά μπορούσαμε πλέον να αντιστρέψουμε την λειτουργία των αναρτήσεων. Πολύ γρήγορα φάνηκε το λάθος και πολύ γρήγορα είδαν οι κατασκευαστές πως αν δεν γίνει μετατόπιση κέντρου βάρους, ιδιαίτερα στην είσοδο της στροφής, το αποτέλεσμα είναι χειρότερο και από τις πιο απλές συμβατικές αναρτήσεις. Χρειάζονται και τα δύο για να εκμεταλλευτεί κανείς πλήρως τις δυνατότητες, ιδιαίτερα όταν μιλάμε για σπορ οδήγηση και έτσι όταν πλέον γίνεται λόγος για anti-dive τεχνολογία, είναι δεδομένο πως δεν θα υπάρχουν τα λάθη πρώτης γενιάς.

Yamaha – Ετοιμάζει ημι-ενεργητικές αναρτήσεις με σύστημα “anti-dive”

Η Yamaha πρωτοπορεί στον τομέα των δοκιμών αναρτήσεων σε όλο το μήκος της μακράς της ιστορίας, το Niken εμπίπτει σε αυτή την διαρκή αναζήτηση, όπως φυσικά και οι εναλλακτικές λύσεις που έχει βγάλει κατά καιρούς στην παραγωγή, όπως το παράδειγμα με το hub-steering στο τουριστικό GTS1000. Μέχρι στιγμής δεν υπάρχει παράδειγμα εναλλακτικού μπροστινού συστήματος που να έχει καταφέρει να επικρατήσει στους αγώνες, απέναντι στα φθηνότερα και απλούστερα στην κατασκευή πιρούνια. Συστήματα όπως το Telelever της BMW, ή το χαρακτηριστικό hub-steering της Bimota εξυπηρετούν την οδήγηση στον δρόμο, ή εκτός, προσφέροντας χαρακτηριστικά anti-dive και κρατώντας σχετικά σταθερή την γεωμετρία, επομένως και  συμπεριφορά της μοτοσυκλέτας. Σε αγωνιστικές συνθήκες όμως τα μειονεκτήματα αυτής της επιλογής είναι μεγαλύτερα και έτσι οι ημι-ενεργητικές έρχονται να δώσουν την λύση, αν όμως βρουν τρόπο να συμπληρώσουν την λειτουργία των συμβατικών. 

Για αυτό και ήμασταν από τους πρώτους που λέγαμε ότι η ημι-ενεργητική λειτουργία υστερούσε απέναντι στις παραδοσιακές αναρτήσεις, ακόμη και για μέσα στην πόλη με μικρές ταχύτητες. Με την πρόοδο όμως της τεχνολογίας και την όλο και ταχύτερη ικανότητα επεξεργασίας των αισθητήρων, οι ημι-ενεργητικές έχουν αρχίσει να αφήνουν στο χρονοντούλαπο του παρελθόντος αυτά τα ζητήματα, ενώ μόλις πρόσφατα η χρήση τους σε αγωνιστικές συνθήκες έχει πλέον γενικευτεί.

Yamaha – Ετοιμάζει ημι-ενεργητικές αναρτήσεις με σύστημα “anti-dive”

Όλα αυτά τα αναφέρουμε γιατί η Yamaha έχει καταθέσει μία νέα παντέντα ενεργητικών αναρτήσεων που αναφέρει πως θα καταπολεμά την βύθιση εμπρός και την ανύψωση αντίστοχα του πίσω τροχού κατά το δυνατό φρενάρισμα. Προφανώς όμως θα γίνονται με βάση όσα γράφουμε παραπάνω, χωρίς δηλαδή επανάληψη λαθών του παρελθόντος.

Η πιο σημαντική διαφορά σε σύγκριση με όσα έχουμε δει αυτή την στιγμή, είναι η αυτοματοποίηση του ελέγχου των αναρτήσεων και των φρένων από μία μονάδα ελέγχου και είναι ο μόνος τρόπος που θα μπορούσε η Yamaha να καταθέσει παντέντα καθώς όλα θα γίνονται αυτόματα μέσα από δύο αισθητήρες. Σύμφωνα με τα έγγραφα της Yamaha, όταν ενεργοποιείται κάποιο από τα δύο φρένα (μανέτα ή πεντάλ), η πίεση θα κατευθύνεται και εμπρός αλλά και πίσω και αναλόγως της επιθυμίας του αναβάτη για άμεσο φρενάρισμα που θα εκλαμβάνεται από το πόσο γρήγορα πιέζει την μανέτα ή το πεντάλ η μονάδα ελέγχου θα ενεργεί και στις αναρτήσεις θα αυξάνει τις αποσβέσεις στο πιρούνι, δίνοντας περισσότερο χρόνο αντίδρασης στα ελατήρια, ή θα σφίγγει τις αποσβέσεις του πίσω αμορτισέρ, μειώνοντας ταυτόχρονα τα φορτία που ασκούνται στο ελατήριο, προκειμένου να μην τερματίζουν οι διαδρομές και να μην εμφανίζεται έντονο το φαινόμενο της βύθισης. Συνδυάζει, δηλαδή, την λειτουργία των φρένων με αυτή της ανάρτησης με πιο άμεσο τρόπο από αυτό που γινόταν στο παρελθόν, με έμφαση στην σπορ οδήγηση και πιθανή πρώτη εφαρμογή σε κάποιο R1 ή R6. 

Yamaha – Ετοιμάζει ημι-ενεργητικές αναρτήσεις με σύστημα “anti-dive”

Με γνώμονα ότι το superbike της Iwata αναμένεται να αντικατασταθεί από το πολυαναμενόμενο YZF-R9 στο Παγκόσμιο Πρωτάθλημα SBK, τότε είναι πολύ πιο πιθανό να το δούμε - εάν και εφόσον βγει στην παραγωγή - στο επερχόμενο μοντέλο. Μπορεί στα Motul WSBK να απαγορεύονται οι ημι-ενεργητικές αναρτήσεις, όμως αυτό δεν σημαίνει ότι η Yamaha δεν μπορεί να βγάλει μία ξεχωριστή έκδοση εξοπλισμένη με αυτές, για χρήση από ιδιώτες, όπως ήδη έχει κάνει με το YZF-R1M, το οποίο εξοπλίζεται με ημι-ενεργητική λειτουργία αναρτήσεων.

Ετικέτες