El cuadro de una motocicleta es la estructura central de una motocicleta. Soporta el motor, proporciona una ubicación para la dirección y la suspensión trasera , y apoya al conductor y a cualquier pasajero o equipaje. También se adjuntan al bastidor el tanque de combustible y la batería. En la parte delantera del cuadro se encuentra el tubo de dirección que sostiene la horquilla delantera pivotante , mientras que en la parte trasera hay un punto de pivote para el movimiento de la suspensión del basculante . Algunas motocicletas [1] incluyen el motor como un miembro sometido a carga; mientras que algunas otras bicicletas no usan un solo cuadro, sino que tienen un subchasis delantero y trasero unidos al motor. [2]
Materiales
En los primeros días, las motocicletas eran poco más que bicicletas motorizadas y, en consecuencia, los cuadros eran de acero tubular . Si bien el uso de tubos de acero sigue siendo común, en la actualidad se utilizan otros materiales, como titanio , aluminio , magnesio y fibra de carbono , junto con compuestos de estos materiales. Dado que las diferentes motocicletas tienen diferentes parámetros de diseño (como el costo, la complejidad, la distribución del peso , la rigidez, la potencia y la velocidad), no existe un diseño de bastidor ideal único, y los diseñadores deben tomar una decisión informada sobre la elección óptima. [3]
Acero
En Europa y EE. UU., La tubería de acero era el material por defecto hasta hace poco tiempo. Todos los principales fabricantes (AJS, Ariel, BSA, Matchless, Norton, Sunbeam, Triumph, Velocette, BMW, DKW, Ducati, Moto-Guzzi, Harley-Davidson e Indian) utilizaron tubos de acero.
- Ejemplos de
- Marco Norton Featherbed
- La mayoría de las motocicletas Ducati
- Honda CB750
Aluminio
A diferencia del desarrollo visto en los cuadros de bicicleta, donde los cuadros de acero tubular fueron reemplazados por cuadros soldados con tubos de aluminio redondos u ovalados, el aluminio en los cuadros de motocicletas se suelda casi exclusivamente en formas más angulares y, a menudo, forma un cuadro monocasco.
- Ejemplos de
Fibra de carbón
En 1983, las motocicletas Armstrong produjeron una motocicleta Grand Prix de 250 cc con un revolucionario cuadro de fibra de carbono . [4] Siguiendo la tecnología utilizada por la industria de la Fórmula Uno , los diseñadores de Armstrong Mike Eatough y Barry Hart crearon la primera motocicleta con un cuadro de fibra de carbono para competir en carreras de Gran Premio. [4]
- Ejemplos de
Magnesio
- Ejemplos de
Titanio
- Ejemplos de
Compuesto
- Ejemplos de
- Bimota SB8K , compuesto por dos vigas de aleación de aluminio y placas de fibra de carbono
- MV Agusta F4 750 Serie Oro , magnesio y aluminio
- Greeves 250DCX Sportsman, con "tubo descendente" de aleación fundida, subchasis trasero de acero tubular y lomo semimonocasco.
Tipos
Columna vertebral o columna vertebral
El motor de la motocicleta está suspendido de una sola columna. La columna vertebral podría ser una estructura sólida.
- Ejemplos de
- Honda CB92 Benly
- MZ TS250
- Honda CB600F Hornet
Cuna individual
El motor de la motocicleta se sostiene en un solo soporte con una sola columna.
Ejemplos de
- Honda CG125
Cuna semidúplex o cuna doble
El motor de la motocicleta se sostiene en una base doble con una sola columna y un solo tubo descendente.
- Ejemplos de
- Honda CB1000
- Suzuki TS50ER
Cuna full duplex
El motor de la motocicleta se mantiene en su lugar dentro de un par de soportes separados. El marco Norton Featherbed fue el ejemplo clásico, pero muchos marcos "dúplex" en realidad tienen un solo lomo debajo del tanque.
- Ejemplos de
- Norton Manx
- Suzuki TS50X
Perímetro
También llamado viga o larguero doble , dos vigas envuelven el motor para unir el cabezal de dirección y el brazo oscilante en la distancia más corta posible para una mejor rigidez. Las vigas suelen estar hechas de metal prensado (acero / aluminio). El marco del enrejado emplea el mismo concepto pero utiliza miembros soldados para formar un enrejado en lugar de metal prensado.
A Antonio Cobas se le atribuye el mérito de ser pionero en el moderno chasis de marco perimetral de aluminio que ahora se utiliza en muchas motocicletas modernas de carreras y producción. [7] En 1982, Cobas desarrolló un chasis de aluminio de doble viga más fuerte y ligero para reemplazar los marcos de acero de la columna vertebral. [7] La tecnología fue copiada por los principales fabricantes de motocicletas y, en la década de 1990, todos los equipos de carreras importantes en la competencia Grand Prix utilizaron el diseño de marco de aluminio iniciado por Cobas. [8]
- Ejemplos de
- 1885 Daimler Reitwagen
- Honda CBR1000RR
- Yamaha FZR600
- Ducati Panigale V4
Presionado
El marco está prensado o estampado a partir de una hoja de metal para formar un semi- monocasco tipo automóvil . Uno de los primeros ejemplos fue la motocicleta de 965 cc producida por Louis Janoir en 1920, que utilizaba acero prensado para el bastidor, el brazo oscilante trasero y las horquillas delanteras. El marco puede estar completamente presionado (Ariel Arrow), o puede tener solo una sección de popa presionada conectada al cabezal de dirección por una columna tubular de acero convencional (Honda Super Cub). Tanto el Super Cub como el Arrow también tienen horquillas de acero prensado, en lugar de las horquillas telescópicas convencionales .
- Ejemplos de
- Louis Janoir 1920 965cc bicilíndrico plano [9]
- Ariel Arrow [10]
- Honda Super Cub [11]
Monocasco
Más común en el mundo del automóvil, un bastidor monocasco comprende una estructura donde las cargas se soportan a través de su revestimiento externo. En motocicletas se utilizan casi exclusivamente en motocicletas de carreras.
El industrial e ingeniero francés Georges Roy intentó en la década de 1920 mejorar los cuadros de motocicletas inspirados en la bicicleta de la época, que carecían de rigidez. Esto limitó su manejo y, por tanto, su rendimiento. Solicitó una patente en 1926, y en el Salón Automotriz de París de 1929 presentó su nueva motocicleta, la Majestic 1930 de estilo Art-Deco. Su nuevo tipo de carrocería monocasco resolvió los problemas que había abordado y, junto con una mejor rigidez, cumplió una doble función, ya que el bastidor y la carrocería proporcionaban cierta protección contra los elementos. Estrictamente considerado, era más un semi-monocasco, ya que utilizaba un marco de acero prensado de sección en caja con rieles laterales gemelos remachados entre sí a través de travesaños, junto con bandejas de piso y mamparos traseros y delanteros. [12]
Un scooter ligero Piatti se produjo en la década de 1950 utilizando una carcasa hueca monocasco de prensas de chapa de acero soldadas entre sí, en la que se instalaron el motor y la transmisión desde abajo. La máquina podría inclinarse sobre un costado, descansando sobre los estribos atornillados para el acceso mecánico. [13]
El fabricante español Ossa desarrolló una motocicleta con bastidor monocasco para la temporada de carreras de motocicletas del Gran Premio de 1967 . [14] Aunque la Ossa monocilíndrica tenía 20 caballos de fuerza (15 kW) menos que sus rivales, era 45 libras (20 kg) más ligera y su bastidor monocasco era mucho más rígido que los bastidores de motocicletas convencionales, lo que le otorgaba una agilidad superior en la pista de carreras. [14] Ossa ganó cuatro carreras de Grandes Premios con la motocicleta monocasco antes de que su piloto muriera después de un accidente durante el evento de 250 cc en el TT de la Isla de Man de 1970 , lo que provocó que la fábrica de Ossa se retirara de la competencia del Gran Premio . [14]
Diseñadores notables como Eric Offenstadt y Dan Hanebrink crearon diseños monocasco únicos para las carreras a principios de la década de 1970. [15] El evento F750 en las carreras TT de la Isla de Man de 1973 fue ganado por Peter Williams en el John Player Special con marco monocasco que ayudó a diseñar basado en Norton Commando . [16] [17] Honda también experimentó con la NR500 , una motocicleta monocasco de carreras de Gran Premio en 1979 . [18] La bicicleta tenía otras características innovadoras, incluido un motor con cilindros de forma ovalada, y finalmente sucumbió a los problemas asociados con el intento de desarrollar demasiadas tecnologías nuevas a la vez. En 1987, John Britten desarrolló el Aero-D One, con un chasis monocasco compuesto que pesaba solo 12 kg (26 lb). [19]
Un cuadro monocasco de aluminio se utilizó por primera vez en una motocicleta producida en serie a partir de 2000 en la ZX-12R de Kawasaki , [20] su motocicleta deportiva insignia de producción destinada a ser la motocicleta de producción más rápida . Fue descrito por Cycle World en 2000 como una "columna vertebral monocasco ... una sola viga de gran diámetro" y "Fabricado a partir de una combinación de piezas fundidas y estampados de chapa metálica". [21]
Los cuadros de bicicleta de fibra de carbono de una sola pieza a veces se describen como monocascos; sin embargo, como la mayoría usa componentes para formar una estructura de cuadro (incluso si están moldeados en una sola pieza), [22] estos son cuadros, no monocascos, y la industria del ciclo de pedales continúa refiriéndose a ellos como conjuntos de cuadros.
- Ejemplos de
- 2000 Kawasaki Ninja ZX-12R
- 2006 Kawasaki Ninja ZX-14
- 2012 Ducati 1199
Semi-monocasco
Si un marco "monocasco" utiliza un soporte adicional, como tubos o largueros, es más apropiado llamar al marco "semi-monocasco". Un ejemplo es el corredor Norton semi-monocasco de Peter Williams .
Conducción
Un marco enrejado conecta la pipa de dirección al pivote del basculante de la forma más directa posible mediante un tubo metálico dispuesto en un refuerzo triangular . Uso de viga de celosía principios, un marco enrejado está típicamente construido de segmentos tubulares metálicos sección redonda u ovalada que están soldadas o soldadas juntas. Un marco enrejado bien diseñado debe proporcionar una estructura fuerte y liviana que simplifique la colocación del motor y los componentes, y brinde un buen acceso para el mantenimiento. Aunque la construcción de un marco de enrejado necesita un proceso más complicado que, por ejemplo, un marco de viga de aleación, solo requiere una plantilla simple y un soldador competente. No se requiere un gran desembolso de capital, por lo que un marco enrejado es ideal para un modelo que puede fabricarse en cantidades relativamente pequeñas. Por esta razón, el bastidor enrejado ha ganado el favor de los fabricantes europeos y, en particular, de Ducati.
Algunas motocicletas, como la Yamaha TRX850 , tienen cuadros híbridos que emplean piezas de aleación en el área de pivote del basculante. Otra variación es suspender el motor de un bastidor enrejado, pero hacer que el pivote del basculante se incruste en la parte trasera del motor.
- Ejemplos de
- Ducatis más modernas
- Suzuki Bandit 400 modelo 1989
- Honda VTR250
- KTM 690 Enduro
- KTM 1290 Super Duke R
Motor como miembro estresado
Para la comodidad del conductor, el motor de una motocicleta se puede montar en casquillos de goma para aislar la vibración del resto de la máquina. Esta estrategia significa que el motor contribuye poco a la rigidez del cuadro, y absorber en lugar de disipar la vibración puede provocar daños por tensión en el cuadro, los tubos de escape y otras partes. [3]
En cambio, si el motor está montado rígidamente en el bastidor, las vibraciones pasan y se disipan a través de todo el bastidor y del ciclista. El montaje rígido permite que el motor contribuya a la rigidez general del bastidor. También es posible montar el basculante directamente en el motor en lugar del bastidor, evitando la necesidad de que los miembros del bastidor se extiendan hacia abajo hasta el pivote del basculante. Al aumentar el número de puntos de montaje entre el motor y el bastidor, las vibraciones y la tensión se pueden disipar mejor en el bastidor, creando típicamente un triángulo entre el basculante en la parte trasera, la culata en la parte superior y el área inferior del cárter en la parte delantera. Si un motor montado rígidamente no solo contribuye a la rigidez del bastidor, sino que es fundamental para ella, y es una parte integral del cierre de la estructura triangular o enrejada que transfiere la fuerza del cabezal al basculante, hasta el punto de que sin el motor el bastidor se deformaría, el motor se llama miembro estresado o motor levantado . Compartir la carga entre el motor y el bastidor reduce el peso total de la motocicleta. [3]
Los motores de miembros estresados fueron pioneros al menos ya en la Harley-Davidson de carreras de 8 válvulas de 1916, y se incorporaron a la producción de Harley-Davidson Model W en 1919. [23] Esto se llamó un marco de piedra angular o diamante. [24] [25] El Vincent Serie B Rapide de 1946 fue diseñado con un chasis avanzado, denominado un "tour de force para su día", [26] que incluía un motor miembro estresado. Durante las primeras pruebas de la Kawasaki GPZ900R de 1983 , se incluyeron tubos descendentes gemelos, creando una base completa, pero se descubrió que los tubos descendentes soportaban poca carga, por lo que se quitaron, confiando completamente en la combinación de la columna vertebral de acero y el motor para la rigidez del chasis. [27] Los gemelos de la serie R1100 de BMW de 1994 aliviaron completamente el estrés del cuadro, con el motor llevando la carga total desde la horquilla Telelever delantera hasta la Monolever trasera . [28] [29]
Rigidez
La rigidez del cuadro es un problema para los diseñadores de motocicletas, como lo fue para los cuadros de bicicleta de los que descienden las motocicletas. [30] [31]
Se puede modificar la rigidez de un cuadro fabricado en fábrica para mejorar las características de manejo. Esto se hace a menudo triangulando el marco de fábrica. [30] [32] La triangulación es una técnica utilizada en muchas aplicaciones de ingeniería para endurecer estructuras. [33] Sin embargo, hacerlo también puede tener efectos no deseados si sobrecarga otras partes del marco, ya que un marco flexible actúa como un resorte para absorber algunas cargas. [34]
Rigidez lateral
En el siglo XXI, avances como motores de alta potencia con neumáticos de alta tracción [35] y componentes de suspensión de mejor rendimiento, especialmente horquillas [36], llevaron a una situación en la que se pusieron a disposición de los consumidores diseños con mayor rigidez general del cuadro. Los analistas difieren sobre si es deseable una rigidez lateral infinita, [36] o si es preferible un grado finito de flexión incorporada. [37] [38]
Ver también
- Marco de bicicleta
- Esquema de motocicletas y motociclismo
- Bastidor espacial § Vehículos
- Tren de aterrizaje
Referencias
- ^ Nota: ... como la Ducati 900 SS
- ^ Nota: Un ejemplo es Vincent HRD
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Revolucionario es una palabra frecuentemente usada pero esta fue la primera vez que un cuadro de fibra de carbono se había construido para competir en una clase Grand Prix.
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flexibilidad [L] ateral ahora debe diseñarse intencionalmente en las partes del chasis para complementar la acción de la suspensión en un ángulo de inclinación alto.
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