Ζάντες - πως επιδρούν!

Η σημαντικότερη βελτίωση για μια μοτοσυκλέτα
Μπάμπη Μέντη
Από τον

Μπάμπη Μέντη

3/1/2017

Ο τροχός είναι το μοναδικό μη αναρτώμενο και ταυτόχρονα κινούμενο και περιστρεφόμενο εξάρτημα σε μια μοτοσυκλέτα. Επίσης, είναι μεγάλο σε όγκο, βαρύ και πέρα από την αδράνεια και τη στροφορμή, δημιουργεί και άλλο ένα φαινόμενο της φυσικής που ονομάζεται γυροσκοπικό φαινόμενο. Αυτό σημαίνει ότι η συμπεριφορά ενός τροχού κατά την κίνηση της μοτοσυκλέτας επηρεάζει τη λειτουργία των αναρτήσεων, των φρένων, του πλαισίου ΚΑΙ των επιδόσεων του κινητήρα! Έτσι, ενώ η πρώτη σκέψη των περισσότερων μοτοσυκλετιστών όταν θέλουν να βελτιώσουν την μοτοσυκλέτα τους είναι να αλλάξουν την εξάτμιση, στην πραγματικότητα θα έπρεπε να επικεντρωθούν στους τροχούς της.

Πως οι τροχοί επηρεάζουν τις αναρτήσεις

Ας ξεκινήσουμε από τα εύκολα: Ένας τροχός (ζάντα+ελαστικό+δισκόφρενο) ζυγίζει πάνω από 3 κιλά σε μια σπορ μοτοσυκλέτα, με αποτέλεσμα να εμφανίζει σημαντική αδράνεια. Η κύρια δουλειά των αναρτήσεων είναι να κρατούν τους τροχούς πάνω στο έδαφος. Κάθε φορά που περνάμε πάνω από ανωμαλίες ο τροχός ανεβαίνει και η ανάρτηση αναλαμβάνει να τον επαναφέρει όσο πιο γρήγορα γίνεται πίσω στην αρχική του θέση, ώστε να μην χάσει την επαφή του με το έδαφος.

Το βάρος του τροχού και η ταχύτητα κίνησής του (πάνω-κάτω) δημιουργούν την αδράνεια που πρέπει να διαχειριστεί η ανάρτηση. Όσο μεγαλύτερο το βάρος του τροχού, τόσο περισσότερο αυξάνεται η αδράνειά του, ειδικά σε συνεχόμενες ανωμαλίες. Το αποτέλεσμα είναι να μην προλαβαίνει η ανάρτηση να επιστρέψει εγκαίρως τον τροχό στην αρχική του θέση και τελικά να χάνει την επαφή του με το έδαφος. Όσο υψηλότερη είναι η ταχύτητα που κινούμαστε, τόσο πιο συχνά χάνει την επαφή του με το έδαφος ο τροχός. Με την μοτοσυκλέτα σε όρθια θέση (π.χ. στις ευθείες της εθνικής) αυτό μπορεί να προκαλέσει από απλό ελάφρωμα του τιμονιού στις υψηλές ταχύτητες, απουσία αίσθησης στα χέρια του αναβάτη, έως επικίνδυνη αστάθεια και ανεξέλεγκτα κουνήματα.

Μέσα στη στροφή, η μεγάλη αδράνεια του τροχού και η αδυναμία της ανάρτησης να τους κρατήσει στο έδαφος, δημιουργεί μικρογλιστρήματα μειώνοντας τελικά το συνολικό κράτημα που μπορούν να προσφέρουν τα ελαστικά. Συνδυάζοντας όλα τα παραπάνω φαινόμενα μαζί, είναι εύκολο να καταλάβουμε ότι όσο ελαφρύτεροι είναι οι τροχοί μιας μοτοσυκλέτας, τόσο πιο σταθερή γίνεται στις υψηλές ταχύτητες και βελτιώνεται το κράτημα των ελαστικών. Επιπλέον, οι ελαφρύτεροι τροχοί βοηθούν τις αναρτήσεις να προσφέρουν μεγαλύτερη άνεση, άρα εδώ δεν μιλάμε για μια βελτίωση που αφορά μόνο την σπορ οδήγηση.

 

Πως οι τροχοί επηρεάζουν τα φρένα και τις επιταχύνσεις

Η περιστροφή των τροχών δημιουργεί ένα δεύτερο φαινόμενο της φυσική που ονομάζουμε στροφορμή. Όσο μεγαλύτερο είναι το βάρος του τροχού (παίζει ρόλο και η διάμετρος και η απόσταση του βάρους από το κέντρο περιστροφής) και η ταχύτητα περιστροφής του, τόσο αυξάνονται και οι επιπτώσεις της στροφορμής. Η στροφορμή σε απλά ελληνικά είναι μια δύναμη αντίστασης του τροχού να επιβραδύνει όταν φρενάρουμε και να επιταχύνει αντίστοιχα όταν ανοίγουμε το γκάζι.

Οι ελαφρύτεροι τροχοί βοηθούν τα φρένα να είναι πιο αποτελεσματικά και κυρίως βελτιώνουν κατακόρυφα την αίσθηση των φρένων. Αντίστοιχα, οι επιταχύνσεις εν κινήσει (ρεπρίζ) βελτιώνονται πάρα πολύ στις υψηλές ταχύτητες, καθώς η δύναμη αντίστασης των τροχών είναι μικρότερη.    

 

Πως οι τροχοί επηρεάζουν την ευελιξία

Το τρίτο αλλά ταυτόχρονα και το σημαντικότερο φυσικό φαινόμενο, του οποίου η ένταση επηρεάζεται άμεσα από το βάρος των τροχών, είναι το λεγόμενο γυροσκοπικό φαινόμενο. Η εμφάνισή του γίνεται κάθε φορά που προσπαθούμε να αλλάξουμε πορεία στην μοτοσυκλέτα μας και γίνεται πολύ έντονο όσο πιο απότομα προσπαθούμε να το κάνουμε και φυσικά όσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα που κινούμαστε.

 Στην πραγματική ζωή, από τα 80km/h και πάνω το γυροσκοπικό φαινόμενο παίζει κυρίαρχο ρόλο στην ευελιξία μιας μοτοσυκλέτας, σε τέτοιο βαθμό, που μια μοτοσυκλέτα 200 κιλών με ελαφρύτερους τροχούς να δείχνει στα χέρια σου έως και 30 κιλά ελαφρύτερη από μια ίδιου βάρους μοτοσυκλέτα αλλά με βαρύτερους τροχούς

Οι παλιοί βρετανικοί κινητήρες ήταν σχεδιασμένοι να στάζουν λάδια! Πως έλυσαν το πρόβλημα οι Ιάπωνες

Ο σχεδιασμός που έκανε τη διαφορά
Μπάμπη Μέντη
Από τον

Μπάμπη Μέντη

19/7/2022

Όταν τα Ιαπωνικά εργοστάσια μπήκαν στο χώρο της βιομηχανίας μοτοσυκλετών και έκαναν μαζικά εξαγωγές στις χώρες της δύσης, οι πρώτες μοτοσυκλέτες που κατασκεύαζαν έμοιαζαν υπερβολικά ίδιες με τις δικύλινδρες εν σειρά μοτοσυκλέτες των βρετανών, δηλαδή τις Triumph, τις Norton και τις BSA. Η επιλογή των βρετανικών εν σειρά κινητήρων ως “πρότυπο” για τις δικές τους μοτοσυκλέτες δεν έγινε τυχαία από τους Ιάπωνες.

Ο δικύλινδρος εν σειρά είναι πολύ πιο απλός σχεδιαστικά από οποιασδήποτε άλλης αρχιτεκτονικής δικύλινδρο κινητήρα (π.χ. τους περίπλοκους ιταλικούς και γερμανικούς V2 και Boxer οι οποίοι απαιτούν διπλάσια εξαρτήματα) και αυτό παίζει τεράστιο ρόλο στο κατασκευαστικό κόστος και στην ταχύτητα των γραμμών παραγωγής. Οι Ιάπωνες ήθελαν να επιτύχουν όσο το δυνατόν χαμηλότερη τιμή (ανταγωνιστική) και να επεκταθούν όσο πιο γρήγορα γίνεται σε όλες τις αγορές του κόσμου.

Ο δικύλινδρος εν σειρά των βρετανών είχε όλα τα χαρακτηριστικά για να πετύχουν  το στόχο τους και ακριβώς για τους ίδιους λόγους είναι ο πιο δημοφιλής κινητήρας αυτή την εποχή στους μικρομεσαίους κυβισμούς και έχει κυριαρχήσει έναντι των V2 στα μοντέλα όπου η τιμή παίζει καθοριστικό ρόλο.

Αυτή η υπερβολική ομοιότητα στην εμφάνιση και στις προδιαγραφές των ιαπωνικών δικύλινδρων εν σειρά με τις βρετανικές μοτοσυκλέτες, έκανε πολλούς να λένε υποτιμητικά ότι οι Ιάπωνες απλώς φτιάχνουν “αντίγραφα” χρησιμοποιώντας τις κονσέρβες που άφησε ο στρατός της δύσης μετά τον Β’ Παγκόσμιο Πόλεμο.

Η αλήθεια όμως είναι κάπως διαφορετική, διότι οι Ιάπωνες γνώριζαν τις βασικές αδυναμίες των βρετανικών δικύλινδρων εν σειρά πριν ξεκινήσουν την κατασκευή μοτοσυκλετών για εξαγωγή σε όλο τον κόσμο.

Τα βρετανικά εργοστάσια μοτοσυκλετών χρησιμοποιούσαν στροφάλους με χρονισμό 360⁰, όπου τα δύο έμβολα παλινδρομούσαν μαζί δίπλα-δίπλα σαν μονοκύλινδρος. Η επιλογή αυτή έγινε λόγω της δυνατότητας που σου δίνει να χρησιμοποιείς ένα κοινό καρμπυρατέρ και για τους δύο κυλίνδρους, αλλά και τη δυνατότητα να χρησιμοποιείς το ίδιο σύστημα ανάφλεξης με εκείνο των μονοκύλινδρων. Σήμερα με τους ηλεκτρονικούς ψεκασμούς και τις ECU ακούγεται αστείο, όμως τότε ήταν πάρα πολύ σημαντικό διότι η τεχνολογία ήταν ακριβή και τα εργατικά χέρια φτηνά.

Από καθαρά κατασκευαστική άποψη, οι βρετανικοί δικύλινδροι εν σειρά ήταν οι πιο απλοί και οι πιο φτηνοί στην κατασκευή από κάθε άλλο δικύλινδρο εν σειρά έχουμε δει έως σήμερα στην παραγωγή.

Μάλιστα για να απλοποιήσουν ακόμα περισσότερο τη διαδικασία παραγωγής, τα κάρτερ στις βρετανικές δικύλινδρες εν σειρά ήταν κάθετα χωρισμένα, κάνοντας πολύ εύκολη και γρήγορη τη συναρμολόγησή τους.

Όλα αυτά τα πλεονεκτήματα για τα βρετανικά εργοστάσια είχαν όμως και κάποια σοβαρά μειονεκτήματα για τους ιδιοκτήτες των βρετανικών μοτοσυκλετών.

Το πρώτο μειονέκτημα ήταν φυσικά οι κραδασμοί πρώτης τάξης λόγω της ταυτόχρονης κίνησης πάνω-κάτω των δύο εμβόλων μαζί. Πέρα από ενοχλητικοί στην οδήγηση, οι κραδασμοί πρώτης τάξης είναι “επώδυνοι” για τον ίδιο τον κινητήρα και βάζουν σε κίνδυνο την υγεία του στις υψηλές στροφές.

 

Το δεύτερο πρόβλημα ήταν οι τεράστιοι λεκέδες από λάδια που άφηναν σε όποιο σημείο τις παρκάριζες.

 

Το πρόβλημα αυτό δεν είχε καμία σχέση με την ποιότητα κατασκευής ή την ποιότητα υλικών των βρετανικών μοτοσυκλετών εκείνης της εποχής. Ίσα-ίσα που ήταν πολύ ανώτερη από των ιαπωνικών μοτοσυκλετών.

 

Το πρόβλημα ήταν ξεκάθαρα σχεδιαστικό, γι΄αυτό και παραμένει άλυτο μέχρι σήμερα και ακόμα και η πιο τέλεια ανακατασκευασμένη βρετανική μοτοσυκλέτα του ’60 και του ’70 θα αρχίσει να σουρώνει λάδια μετά από μερικά χιλιόμετρα χρήσης, όποιο σύγχρονο διαστημικό υλικό στεγανοποίησης κι αν χρησιμοποιήσεις.

 

Υπάρχουν δύο αιτίες που δημιουργούν το πρόβλημα. Την πρώτη μάλλον την έχετε ήδη βρει, αφού είναι αρκετά εύκολο να καταλάβεις πως τα κάθετα χωρισμένα τμήματα των κάρτερ μεταβάλουν διαρκώς τη δύναμη που τα κρατά ενωμένα λόγω της διαστολής και συστολής των μετάλλων όταν ο κινητήρας είναι ζεστός ή κρύος.

 

Τα πράγματα γίνονται ακόμα χειρότερα, λόγω της εσωτερικής πίεσης αέρα που δημιουργεί ο χρονισμός του στροφάλου των 360⁰, αφού τα δύο έμβολα συμπιέζουν τον αέρα μέσα στα κάρτερ όταν κατεβαίνουν ταυτόχρονα προς τα κάτω, πιέζοντας τα λάδια να βγουν έξω από τα κάρτερ.

 

Αυτή η εσωτερική πίεση αέρα μέσα στα κάρτερ που δημιουργούν τα έμβολα είναι που κάνουν τις παλιές βρετανικές δικύλινδρες εν σειρά να σουρώνουν ακόμα περισσότερο λάδια όταν ο κινητήρας αρχίζει να κρυώνει, τα μέταλλα συστέλλονται και τα λάδια βρίσκουν πιο εύκολο δρόμο διαφυγής.

Βέβαια και όταν ο κινητήρας είναι ζεστός και τα μέταλλα διαστέλλονται η κατάσταση δεν βελτιώνεται πολύ, αφού η λειτουργία του κινητήρα σε υψηλότερες στροφές αυξάνει ακόμα περισσότερο την εσωτερική πίεση.

 

Οι Ιάπωνες έλυσαν αυτά τα προβλήματα των βρετανικών δικύλινδρων εν σειρά χρησιμοποιώντας στους δικούς τους κινητήρες στρόφαλο 180⁰, όπου όταν το ένα έμβολο ανεβαίνει, το άλλο κατεβαίνει, εξισορροπώντας την πίεση του αέρα μέσα στα κάρτερ και εξουδετερώνοντας με επιτυχία τους κραδασμούς πρώτης τάξης.

 

Ταυτόχρονα, οι Ιάπωνες χώρισαν οριζόντια τα κάρτερ, οπότε το κάτω τμήμα τους αποτελεί λεκάνη και δεν υπάρχουν ενώσεις μεταλλικών επιφανειών που να επιτρέπουν διαρροές λαδιού.  

Έτσι παρά το γεγονός πως η ποιότητα μετάλλων στις ιαπωνικές μοτοσυκλέτες της εποχής δεν ήταν καλύτερη των βρετανικών, εν τούτοις λόγω της διαφορετικής επιλογής χρονισμού του στροφάλου, οι Ιάπωνες κατάφεραν να λύσουν όλα τα προβλήματα που είχαν οι βρετανικές μοτοσυκλέτες επί δεκαετίες!