Motocykl poleca:

Jak działa motocykl - koła i obręcze

Poleć ten artykuł:

Mimo że od wynalezienia koła minęło 6000 lat, lecz projektanci nadal kombinują, co by w nich ulepszyć. Zwłaszcza jeśli maja do czynienia z kołami motocyklowymi które znieść muszą działanie potężnych sił i obciążeń powstających podczas hamowania, przyspieszania i jazdy w głębokich złożeniach.

Jak działa motocykl - koła i obręcze Zobacz całą galerię

Przednia felga Hondy Hawk 650 (2,50 x 17’) z 1988 roku ważyła aż 5,1 kg, tymczasem felga (3,5 x 17’) z nowej Hondy CBR 600 RR już tylko 3,8 kg i nie jest to ostatnie słowo inżynierów.

Koła, ten najgenialniejszy wynalazek ludzkości, muszą w motocyklu (szczególnie sportowym) znieść działanie potężnych sił i obciążeń: gwałtowne hamowania, ostre przyspieszenia i głębokie złożenia w zakrętach. Ponieważ teraz najczęściej stosuje się opony bezdętkowe, więc połączenia felgi i opony oraz felgi i wentyla muszą być superszczelne. Z rozmiaru felgi wynika rozmiar opony, jaką możesz na nią założyć. W przypadku felgi najważniejsze są następujące parametry: jej szerokość w calach, szerokość piasty, średnica łożysk oraz rozstaw śrub do przykręcenia tarczy hamulcowej. Wymiary felgi są dla wszystkich kół – niezależnie do tego, czy szprychowych, czy odlewanych – zawsze takie same.

   
 

Dzisiejsze koła z włókien węglowych składają się m.in. z superlekkiej obręczy z karbonu, sztywnych szprych i piasty z magnezu.

 

Aluminiowy odlew odkształca się do pewnego stopnia, a potem pęka. Drobne uszkodzenia można naprawić, ale felga na zdjęciu to już złom.

 Genialny patent

Do początku lat 70. niemal wszystkie motocykle miały koła szprychowane. Po raz pierwszy drewniane szprychy zastosowano jakieś 4000 lat temu w rydwanach. W motocyklach to rozwiązanie zdobyło popularność, bo po pierwsze piastę, szprychy i obręcze można w razie uszkodzenia stosunkowo łatwo wymienić, po drugie szprychy zapewniają właściwości amortyzujące, co oznacza wyższy komfort, zwłaszcza na zniszczonych nawierzchniach.

 

Wentyle z czerwoną uszczelką są przeznaczone dla zawodników. Wykonana z PTFE uszczelka jest odporna na wysokie temperatury. Czarny pierścień w wentylu oznacza, że jest on do normalnej jazdy. Felga przedniego koła z głębokim profilem (A), wysokim rantem (B), wśród którego zadań jest zapobieganie zsuwaniu się opony, oraz odchodzącym na zewnątrz kołnierzem (C). Strzałka na przednim kole wskazuje kierunek jego obrotu.

 

Koła ze skrzyżowanymi stalowymi szprychami po raz pierwszy trafiły do motocykla Hildebrand & Wolfmüller w 1894 roku. Zapleciono je na krzyż, bo zamocowane promieniowo nie wytrzymałyby obciążeń powstających w czasie przyspieszania i hamowania. W motocrossie i enduro szprychy do dzisiaj rządzą niepodzielnie. W latach 80. próbowano wprawdzie zastosować felgi odlewane, ale testy wypadły na tyle słabo, że dano sobie z nimi spokój.

Największą wadą szprychowanych felg są koszty produkcji. Przewlekanie i naciąganie 40 (Wielka Brytania) lub 36 (reszta świata) szprych to problem. Wytrzymałość i trwałość całości zależy od równomiernego i prawidłowego naciągu. Jeśli to się nie udaje, najmocniej napięte szprychy pękają pod za dużym obciążeniem. Do tego dochodzi stosunkowo duża na tle współczesnych odlewów masa kół szprychowanych.

Mimo to na fali retro wracają one do łask również w maszynach drogowych. Dzięki nowoczesnym technologiom i odpowiednim materiałom można zapleść nawet 6-calowe obręcze (patrz: MV Agusta Dragster 800 RR). Sposób zamocowania szprych (patrz: Yamaha Super Ténéré lub BMW R 1200 GS) umożliwia założenie na takie felgi opon bezdętkowych. Dzięki temu nasze oczy cieszą klasyki typu Honda CB 1100 czy Horex VR.

Skręcane i odlewane

W połowie lat 70. Honda postawiła na tańsze w produkcji skręcane felgi Comstar. Piastę i nadającą się pod opony bezdętkowe aluminiową obręcz na stałe skręcano i nitowano z profilami z tłoczonej blachy. Dzięki temu koła były nieco lżejsze od szprychowanych, ale wyglądały na tandetne. Potem przyszedł czas felg z odlewów aluminiowych.

Poluzowane pod wpływem wstrząsów, niedające się naprawić połączenia nitowe powodowały u właścicieli Hond wzrost tętna. Niemniej ten patent znalazł zastosowanie w wyścigach – magnezowe szprychy były przykręcane do obręczy z włókien węglowych. Następnie głośno było o pierwszych felgach w całości wykonanych z włókien węglowych, tyle że rozgłos zawdzięczały one widowiskowym glebom na skutek uszkodzeń. Np. połamane tylne koło spowodowało, że Freddie Spencer (fabryczny zawodnik Hondy), dosiadający półlitrowej maszyny GP, zaliczył w czasie testów nieziemski lot zakończony spektakularną glebą. Na szczęście dzisiejsze koła z włókien węglowych wytrzymują brutalne obciążenia bez najmniejszej szkody.

Ze zgrozą przypominamy sobie masywne, ciężkie jak diabli siedmioszprychowe felgi Yamahy montowane w seriach RD i XS (zdjęcie na poprzedniej stronie na górze z lewej), które tym filigranowym maszynom nadawały wdzięku maszyny rolniczej. Winny masy kół był sposób ich odlewania. Osłabiony uwięzionymi wewnątrz pęcherzykami powietrza materiał wymuszał większą grubość poszczególnych elementów. Co więcej, kontrole ultradźwiękami czy promieniami rentgena były tak drogie, że nieopłacalne. A wielu niewielkim producentom magnezowych felg takie kontrole w latach 70. bardzo by się przydały.

 

Historia kołem się toczy, czyli co przez lata wymyślono w sprawie kół

Pierwsze, wykonane z odlewów aluminiowych koła (połowa lat 70.) były ciężkie, ale nie wymagały obsługi i były tańsze od kół ze szprychami z drutu stalowego. W felgach Comstar szprychy wykonano w formie wytłoczki z blachy aluminiowej, a obręcz to był odlew ze stopów aluminium. Szprychy łączące piastę z obręczą były przynitowane i/lub przykręcone. Szprychowane koła z bezdętkowymi oponami można zobaczyć i dziś szczególnie wśród turystycznych enduro. Na zdjęciu BMW R 1200 GS Adventure.
36 lub 40 szprych i specyficzny sposób zaplatania. Do początku lat 70. były tylko szprychowane koła. Żeby całość działała, wszystkie szprychy muszą być tak samo napięte. Comstar trochę inaczej. Honda CX 500 również miała szprychy z tłoczonej blachy. Wyglądało to zgrabnie, ale trwałość nitowanych połączeń pozostawiała sporo do życzenia. Felga z trzema szprychami, wykonana jako pusty w środku odlew, przez długi czas była w świecie kół jak wzorzec metra z Sevres.

 Aluminium szeleści

W wielu przydomowych warsztatach powstawały bardzo lekkie (stosunek masy magnezu do masy aluminium wynosi 1,8 : 2,75 g/cm3), ale też bardzo kruche felgi przeznaczone do wyścigów. Gleby i karambole na skutek pękniętych felg były wtedy na porządku dziennym na torach wyścigowych. Swoje trzy grosze dorzucały wrażliwe na korozję stopy magnezu, które mogły poważnie osłabić nawet drobne uszkodzenia lakierowanej powłoki.

Od połowy lat 80. większość japońskich sprzętów miała lekkie i sztywne trzyszprychowe koła odlewane. Kolejnym etapem były wieloszprychowe felgi ze szprychami w kształcie litery Y. Dzięki cieńszym obręczom zapewniały one lepszą stabilność przy bardzo dużych obciążeniach. Oprócz tego ze względu na stosowanie cienkościennych profili w kształcie litery U, w przypadku szprych i piast wykonanych jako puste odlewy jest szansa obniżenia mas wirujących (= poprawa osiągów) i nieresorowanych (= lepsze: poręczność, prowadzenie i praca zawieszeń). 

Marchesini kuje

Koło nie zostanie ponownie wynalezione, ale jeszcze nieraz zostanie dopracowane. Np. produkuje się już felgi z magnezu lub aluminium, kute w matrycach (Marchesini). Po zgrubnym wykonaniu w formach, obrabiarki CNC jedną po drugiej usuwają każdą zbędną drobinę materiału. W efekcie powstają ultralekkie felgi o boskim wyglądzie, ale i supermocne.

 

Koło – genialne w swej prostocie

Cały ciężar motocykla spoczywa na osi – koło kręci się wokół niej. Przy czym prędkość obwodowa opony (bez poślizgu) odpowiada dokładnie prędkości jadącego motocykla. Załóżmy, że jedziesz ze stałą prędkością 100 km/h, a punktem pomiarowym jest miejsce styku koła z asfaltem. Wtedy wiemy, że koło obraca się ze stałą prędkością kątową, a zaznaczony punkt porusza się po torze (cykloida), którego średnica jest równa obwodowi opony motocykla.

Jeśli koło się ślizga, to liniowa prędkość zaznaczonego punktu jest równa zeru. Oś tak jakby przetacza się nad punktem styku opony z nawierzchnią. W tym samym momencie prędkość osi koła wynosi 100 km/h, a punkt leżący dokładnie nad osią (w najwyższym punkcie) uzyskuje prędkość dwa razy większą od prędkości motocykla, czyli 200 km/h. A to dlatego, że prędkość osi/pojazdu i prędkość obwodowa opony sumują się (patrz rysunek na dole).

Prędkość zaznaczonego punktu zmienia się płynnie i w momencie styku opony z asfaltem ponownie osiąga wartość zero. Dopiero w przypadku zerwania przyczepności punkt styku z asfaltem ma prędkość większą od zera. To zjawisko doskonale widać w pojeździe gąsienicowym: dolna połowa gąsienicy jest jakby nieruchoma w stosunku do podłoża, podczas gdy osie się nad nią przemieszczają. Określony punkt na oponie zawsze podczas jazdy kreśli łuk.

 

Szprychowane felgi – jak to działa?

W najprostszym przypadku w czasie przyspieszania na czerwone szprychy działają siły rozciągające (żółte są wtedy luźne), a w czasie hamowania na odwrót – żółte są rozciągane, a czerwone luźniejsze.

Obciążenie koła. Działające na piastę obciążenie koła (czerwona strzałka) może być przenoszone na felgę tylko przez zaznaczone na czerwono szprychy, podczas gdy żółte szprychy zapewniają elastyczne odkształcenie w miejscu styku z podłożem.


 

 

Tagi: technika | jak działa motocykl | koła | obręcze | felgi

Oceń artykuł:

1.3

Motocykl OnlinePorady dla motocyklistów

Porady dla motocyklistów Porady dla motocyklistów Porady dla motocyklistów Porady dla motocyklistów
ZOBACZ RÓWNIEŻ Zamknij