Telaio del motociclo - Motorcycle frame

Triton: un motore Triumph in un telaio Norton Featherbed in tubolare d'acciaio

Il telaio di una motocicletta è la struttura principale di una motocicletta. Supporta il motore, fornisce una posizione per lo sterzo e le sospensioni posteriori e supporta il pilota e qualsiasi passeggero o bagaglio. Al telaio sono fissati anche il serbatoio del carburante e la batteria. Nella parte anteriore del telaio si trova il tubo di sterzo che trattiene la forcella anteriore pivotante , mentre nella parte posteriore è presente un punto di articolazione per il movimento della sospensione del forcellone . Alcune motociclette includono il motore come elemento sollecitato portante; mentre alcune altre moto non utilizzano un unico telaio, ma hanno invece un telaietto anteriore e un telaietto posteriore attaccati al motore.

Materiali

All'inizio le motociclette erano poco più che biciclette a motore , e di conseguenza i telai erano in tubolare d' acciaio . Mentre l'uso di tubi in acciaio è ancora comune, nei tempi moderni vengono utilizzati altri materiali, come il titanio , l' alluminio , il magnesio e la fibra di carbonio , insieme ai compositi di questi materiali. Poiché motociclette diverse hanno parametri di progettazione variabili (come costo, complessità, distribuzione del peso , rigidità, potenza e velocità), non esiste un unico design del telaio ideale ei progettisti devono prendere una decisione informata sulla scelta ottimale.

Acciaio

In Europa e negli Stati Uniti, i tubi in acciaio erano il materiale predefinito fino a tempi recenti. Tutti i principali produttori (AJS, Ariel, BSA, Matchless, Norton, Sunbeam, Triumph, Velocette, BMW, DKW, Ducati, Moto-Guzzi, Harley-Davidson e Indian) hanno utilizzato tubi in acciaio.

Esempi

Alluminio

A differenza dello sviluppo visto nei telai delle biciclette in cui i telai tubolari in acciaio sono stati sostituiti da telai saldati da tubi di alluminio tondi o ovalizzati, l'alluminio nei telai delle motociclette è quasi esclusivamente saldato in forme più angolari, e spesso formano un telaio monoscocca.

Esempi

Fibra di carbonio

Nel 1983, le motociclette Armstrong hanno prodotto una motocicletta Grand Prix da 250 cc utilizzando un rivoluzionario telaio in fibra di carbonio . Seguendo la tecnologia utilizzata dall'industria della Formula 1 , i designer Armstrong Mike Eatough e Barry Hart hanno creato la prima motocicletta utilizzando un telaio in fibra di carbonio per competere nei Gran Premi.

Esempi

Magnesio

Elfo con cornice in magnesio 5
Esempi

Titanio

Esempi

Composito

Greeves 250DCX Sportsman 1962
Esempi
  • Bimota SB8K , composta da due travi in ​​lega di alluminio e piastre in fibra di carbonio
  • MV Agusta F4 750 Serie Oro , magnesio e alluminio
  • Greeves 250DCX Sportsman, con "tubo obliquo" in lega pressofusa, telaietto posteriore in tubolare d'acciaio e dorso semi-monoscocca.

Tipi

Colonna vertebrale o spina dorsale

Il motore della motocicletta è sospeso da una singola spina dorsale. La colonna vertebrale potrebbe essere una struttura solida.

Esempi

Culla singola

Il motore della motocicletta è tenuto in un'unica culla con un'unica spina dorsale.

Esempi

Culla half-duplex o doppia culla

Il motore della motocicletta è contenuto in una doppia culla con un unico dorso e un singolo tubo obliquo.

Esempi
Telaio a doppia culla su Honda CB750

Culla full duplex

Il motore della motocicletta è tenuto in posizione all'interno di una coppia di supporti separati. Il telaio Norton Featherbed era il classico esempio, ma molti telai "duplex" in realtà hanno un unico dorso sotto il serbatoio.

Esempi
Telaio a doppia trave su Kawasaki ZX-10R
Telaio a trave in alluminio su Buell Lightning

Perimetro

Chiamato anche trave o doppia trave , due raggi avvolgono il motore per unire il cannotto dello sterzo e il braccio oscillante nella distanza più breve possibile per una migliore rigidità. Le travi sono generalmente realizzate in metallo stampato (acciaio / alluminio). Il telaio a traliccio utilizza lo stesso concetto ma utilizza elementi saldati per formare un traliccio invece del metallo stampato.

Antonio Cobas è considerato il pioniere del moderno telaio perimetrale in alluminio ora utilizzato su molte moderne motociclette da corsa e di produzione. Nel 1982, Cobas ha sviluppato un telaio a doppia trave in alluminio più resistente e leggero per sostituire i telai della dorsale in acciaio. La tecnologia è stata copiata dalle principali case motociclistiche e negli anni '90 tutte le principali squadre di corse nei Gran Premi hanno utilizzato il design del telaio in alluminio introdotto da Cobas.

Esempi

Pressato

Telaio in acciaio stampato su Ariel Arrow

Il telaio è stampato o stampato in lamiera per formare una semi- monoscocca di tipo automobilistico . Uno dei primi esempi fu la motocicletta da 965 cc prodotta da Louis Janoir nel 1920, che utilizzava acciaio stampato per il telaio, il forcellone posteriore e le forcelle anteriori. Il telaio può essere interamente pressato (Ariel Arrow), oppure può avere solo una sezione poppiera pressata collegata al cannotto dello sterzo da un convenzionale tubolare in acciaio (Honda Super Cub). Sia il Super Cub che l'Arrow hanno anche forcelle in acciaio stampato, invece delle forcelle telescopiche convenzionali .

Esempi

Monoscocca

Più comune nel mondo dell'auto, un telaio monoscocca comprende una struttura in cui i carichi sono supportati attraverso la sua pelle esterna. Sulle motociclette vengono utilizzati quasi esclusivamente su motociclette da corsa.

L'industriale e ingegnere francese Georges Roy ha tentato negli anni '20 di migliorare i telai delle motociclette ispirati alle biciclette dell'epoca, che mancavano di rigidità. Ciò limitava la loro maneggevolezza e quindi le prestazioni. Fece domanda per un brevetto nel 1926 e al Salone dell'Automobile di Parigi del 1929 presentò la sua nuova motocicletta, la Majestic 1930 in stile Art Déco. Il suo nuovo tipo di carrozzeria monoscocca ha risolto i problemi che aveva affrontato e, insieme a una migliore rigidità, ha svolto un doppio lavoro, poiché il telaio e la carrozzeria hanno fornito una certa protezione dagli elementi. Rigorosamente considerato, era più una semi-monoscocca, in quanto utilizzava un telaio in acciaio stampato a sezione scatolata con binari laterali gemelli rivettati insieme tramite traverse, insieme a padelle e paratie posteriori e anteriori.

1968 Ossa 250 cc Grand Prix racer

Uno scooter leggero Piatti è stato prodotto negli anni '50 utilizzando un guscio cavo monoscocca di lamiere d'acciaio saldate insieme, in cui il motore e la trasmissione sono stati installati dal basso. La macchina può essere ribaltata su un fianco, in appoggio sulle pedane imbullonate per l'accesso meccanico.

Una motocicletta con telaio monoscocca è stata sviluppata dal produttore spagnolo Ossa per la stagione motociclistica del Gran Premio del 1967 . Sebbene il monocilindrico Ossa avesse 20 cavalli (15 kW) in meno rispetto ai suoi rivali, era più leggero di 45 libbre (20 kg) e il suo telaio monoscocca era molto più rigido dei telai delle motociclette convenzionali, dandogli un'agilità superiore in pista. Ossa ha vinto quattro Gran Premi con la moto monoscocca prima che il loro pilota morisse in seguito a un incidente durante l'evento 250 cc al TT dell'isola di Man 1970 , causando il ritiro della fabbrica Ossa dalla competizione del Gran Premio .

Notevoli designer come Eric Offenstadt e Dan Hanebrink hanno creato design monoscocca unici per le corse nei primi anni '70. L' evento F750 alle gare del TT dell'Isola di Man del 1973 è stato vinto da Peter Williams sulla John Player Special con telaio monoscocca che ha contribuito a progettare sulla base di Norton Commando . Honda ha anche sperimentato con la NR500 , una motocicletta da corsa monoscocca da Gran Premio nel 1979 . La moto aveva altre caratteristiche innovative, tra cui un motore con cilindri di forma ovale, e alla fine cedette ai problemi associati al tentativo di sviluppare troppe nuove tecnologie contemporaneamente. Nel 1987 John Britten ha sviluppato l'Aero-D One, caratterizzato da un telaio monoscocca composito che pesava solo 12 kg (26 libbre).

Un telaio monoscocca in alluminio è stato utilizzato per la prima volta su una motocicletta prodotta in serie a partire dal 2000 sulla ZX-12R di Kawasaki , la loro moto sportiva di punta che mirava ad essere la motocicletta di produzione più veloce . È stato descritto da Cycle World nel 2000 come una "spina dorsale monoscocca ... una singola trave di grande diametro" e "Fabbricato da una combinazione di getti e stampaggi di lamiera".

I telai per biciclette in un unico pezzo in fibra di carbonio sono talvolta descritti come monoscocca; tuttavia, poiché la maggior parte utilizza componenti per formare una struttura del telaio (anche se stampati in un unico pezzo), questi sono telai non monoscocca e l'industria delle biciclette a pedali continua a chiamarli set di telai.

2006 ZX-14 in spaccato che mostra il suo alluminio monoscocca cornice
Esempi

Semi-monoscocca

Se un telaio "monoscocca" utilizza un supporto aggiuntivo, come tubi o longheroni, il telaio è più propriamente chiamato "semi-monoscocca". Un esempio è il corridore Norton semi-monoscocca di Peter Williams .

JPS Norton con telaio semi-monoscocca

Traliccio

Telaio a traliccio in acciaio (rosso) su una Ducati Monster 1000 . Il motore è un membro stressato.

Un telaio a traliccio collega il cannotto di sterzo al perno del forcellone il più direttamente possibile utilizzando un tubo metallico disposto in rinforzo triangolare . Utilizzando i principi della trave reticolare , un telaio a traliccio è tipicamente costruito con segmenti tubolari metallici a sezione rotonda o ovale che vengono saldati o brasati insieme. Un telaio a traliccio ben progettato dovrebbe fornire una struttura robusta e leggera che semplifichi il posizionamento del motore e dei componenti e offra un buon accesso per la manutenzione. Sebbene la costruzione di un telaio a traliccio richieda un processo più complicato rispetto, ad esempio, a un telaio a trave in lega, richiede solo una semplice maschera e un saldatore competente. Non è richiesto alcun esborso di capitale pesante, quindi un telaio a traliccio è l'ideale per un modello che può essere realizzato in numeri relativamente piccoli. Per questo motivo il telaio a traliccio ha trovato il favore dei costruttori europei, e Ducati in particolare.

Alcune motociclette, come la Yamaha TRX850 , hanno telai ibridi che impiegano fusioni in lega nell'area del perno del forcellone. Un'altra variante consiste nel sospendere il motore da un telaio a traliccio, ma avere il perno del forcellone fuso nella parte posteriore del motore.

Esempi

Motore come un membro stressato

Harley-Davidson Modello W con tubi strutturali imbullonati direttamente al carter motore per completare il triangolo del telaio

Per il comfort del pilota, il motore di una motocicletta può essere montato su boccole in gomma per isolare le vibrazioni dal resto della macchina. Questa strategia significa che il motore contribuisce poco alla rigidità del telaio e l'assorbimento delle vibrazioni anziché la dissipazione può portare a danni da stress al telaio, ai tubi di scarico e ad altre parti.

Se invece il motore è montato rigidamente sul telaio, le vibrazioni passano e vengono dissipate attraverso tutto il telaio e il pilota. Il montaggio rigido consente al motore di contribuire alla rigidità complessiva del telaio. Diventa anche possibile montare il forcellone direttamente sul motore piuttosto che sul telaio, evitando la necessità che gli elementi del telaio si estendano verso il basso fino al perno del forcellone. Aumentando il numero di punti di fissaggio tra il motore e il telaio, le vibrazioni e le sollecitazioni possono essere dissipate meglio nel telaio, creando tipicamente un triangolo tra il forcellone nella parte posteriore, la testata del cilindro nella parte superiore e l'area del carter inferiore nella parte anteriore. Se un motore montato rigidamente non solo contribuisce, ma è fondamentale per, la rigidità del telaio, ed è parte integrante della chiusura della struttura a triangolo o traliccio che trasferisce la forza dal cannotto al forcellone, al punto che senza il motore il telaio sarebbe deformato, il motore è chiamato un membro sollecitato o un motore sollevato . La condivisione del carico tra motore e telaio riduce il peso complessivo della motocicletta.

I motori a componenti sollecitati furono sperimentati almeno fin dal 1916 Harley-Davidson 8 valvole da corsa e incorporati nella produzione Harley-Davidson Model W nel 1919. Questo è stato chiamato un telaio chiave di volta, o diamante. La Vincent Series B Rapide del 1946 è stata progettata con un telaio avanzato, definito un "tour de force per i suoi giorni", che includeva un motore membro stressato. Durante i primi test della Kawasaki GPZ900R del 1983 , furono inclusi due tubi obliqui, creando una culla completa, ma si scoprì che i tubi obliqui trasportavano poco carico, quindi furono rimossi, affidandosi interamente alla combinazione della spina dorsale in acciaio e del motore per la rigidità del telaio. I gemelli BMW della serie R1100 del 1994 alleggerirono completamente lo stress del telaio, con il motore che trasportava il carico totale dalla forcella Telelever anteriore al Monolever posteriore .

Rigidità

La rigidità del telaio è un problema per i progettisti di motociclette, come lo era per i telai delle biciclette di cui le motociclette discendono.

La modifica della rigidità di un telaio prodotto in fabbrica può essere intrapresa per migliorare le caratteristiche di manovrabilità. Questo viene spesso fatto triangolando il frame di fabbrica. La triangolazione è una tecnica utilizzata in molte applicazioni ingegneristiche per irrigidire le strutture. Tuttavia, ciò può anche avere effetti indesiderati se sovraccarica altre parti del telaio, poiché un telaio flessibile funge da molla per assorbire alcuni carichi.

Rigidità laterale

Nel 21 ° secolo, i progressi come i motori ad alta potenza che azionano pneumatici ad alta trazione e i componenti delle sospensioni più performanti, in particolare le forcelle, hanno portato a una situazione in cui sono stati messi a disposizione dei consumatori progetti con maggiore rigidità complessiva del telaio. Gli analisti differiscono sul fatto che sia desiderabile una rigidità laterale infinita o se sia preferibile un grado finito di flessibilità incorporata.

Guarda anche

Riferimenti

Fonti