Co z ramą?

Rama zespolona z silnikiem

Powyżej: Skrzynia biegów, zespolona z silnikiem, może służyć osadzeniu wahacza.

Obniżenie masy własnej i zredukowanie liczby elementów jednośladu nie było kiedyś tak ważne jak podnoszenie dynamiki silnika. Dzisiaj nabrało większego znaczenia, bo wiąże się nie tylko z redukcją zużycia paliwa i poprawą własności jezdnych, ale też kosztów produkcji.

Poniżej: Przedni wahacz w zawieszeniu Telelever stosowanym w motocyklach BMW jest łożyskowany bardzo solidnie w bloku silnika.

Fot. BMW

Fot. BMW

Uprościć, odchudzić

Powyżej: Przykład chłodnic mocowanych w górnej części do ramy, a w dolnej do bloku cylindrów. 

Układ nośny, mocno rozbudowany i obejmujący wiele solidnych i ciężkich części, daje inżynierom spore pole do popisu w poszukiwaniu sposobów obniżania masy i rezygnacji z niektórych elementów. Kompleksowe podejście, optymalizacja, dopracowanie detali pod względem kształtu, przekroju oraz użytych materiałów pozwala w coraz większym stopniu angażować jednostkę napędową w funkcje nośne.

Fot. Suzuki

Fot. Suzuki

Powyżej: W dolnej części silnika można przykręcić elementy układu wydechowego. 

Pomysły na wykorzystanie silnika do „zamknięcia” lekkiej, otwartej ramy pojawiły się wiele lat temu. Pionierem była włoska Laverda, która na potrzeby coraz popularniejszych wyścigów długodystansowych przygotowała w 1971 r. dwucylindrowy model 750 SFC. W tamtym przypadku udział jednostki napędowej w utrzymaniu sztywności układu nośnego nie był jednak wystarczający. Do ideału było daleko. Przy pewnych prędkościach pojawiała się niestabilność i drgania. Ogromną zaletę 750 SFC stanowiła jednak niska masa i zwrotność, w czym otwarta rama miała swój udział.

Fot. Honda

Fot. Honda

Powyżej: Honda Fire storm to motocykl, w którym wyjątkowo dużo elementów przytwierdzono wprost do silnika. Do bloku silnika można też przykręcić podnóżki i dźwignie.

W 1977 r. zaprezentowano Ducati Pantah, w którym jednostka napędowa nie tylko uzupełniała ramę, ale również stanowiła bazę do ułożyskowania wahacza tylnego koła. Firma z Bolonii korzysta z tego pomysłu do dzisiaj i to nie tylko w wyrafinowanych konstrukcjach sportowych bolidów, ale nawet w popularnych jednośladach serii Monster.

Z kolei prezentacja Hondy CBX w 1977 r. pokazała, że w otwartej ramie można umieścić nawet potężnego, rzędowego sześciocylindrowca o mocy ponad 100 KM. Własności jezdne pozostawiały wiele do życzenia, zwłaszcza przy wyższych prędkościach, ale znowu udowodniono, jak mocno można obniżyć masę własną poprzez uproszczenie układu nośnego.

Nowe wyzwania

Powyżej: Monocoque to przykład ramy o wyjątkowo zwartej formie.

W kolejnych latach powstawały coraz ciekawsze konstrukcje a otwarta rama zaczęła się pojawiać nie tylko w motocyklach sportowych. Zastosowano ją na przykład w podwoziu klasycznej Yamahy TR-1 z 1981 r. Ciekawostkę stanowił fakt, że została złożona z wielu skręconych ze sobą elementów. Przednią i centralną część wykonano jako konstrukcję przestrzenną ze stalowych wytłoczek, tylną zbudowano z cienkich, stalowych rurek przy czym części dolne stanowiły dwie oddzielne, stalowe wytłoczki. Całość „spinał” widlasty dwucylindrowiec, nadając konstrukcji ostateczną sztywność.

Jeszcze dalej w opieraniu struktury nośnej o silnik poszło niemieckie BMW. Prawdziwy przełom nastąpił w 1993 r., gdy na rynku pojawił się model R 1100RS. Górna część korpusu jego silnika stała się elementem mocującym dla wahacza przedniego, zawieszenia oraz ram pomocniczych – przedniej, bardziej solidnej, tworzącej górne oparcie dla kolumny resorująco-tłumiącej przedniego zawieszenia i tylnej, zbudowanej z cienkich, stalowych rurek.

Obecnie rama w wielu motocyklach BMW ma bardzo podobną postać i stanowi pomocniczą strukturę nośną. Dodajmy, że wahacz tylnego zawieszenia w R 1100RS również nie jest osadzony w ramie. Pracujący w jego wnętrzu wał napędowy ułożyskowano w skrzyni biegów, dokręconej do bloku silnika. 

Poniżej: Większą sztywność silnika można uzyskać odlewając cylindry razem z korpusem.

Fot. Suzuki

Fot. Suzuki

Prostota w cenie

Powyżej: Motocykl bez ramy jak dotąd istnieje tylko w wersjach prototypowych.

Rozbudowane i solidne struktury silnika i skrzyni biegów pozwalają na przyłączenie do nich wszystkich najważniejszych elementów podwozia oraz wielu innych detali, które w dawnych układach mocowane były do ram lub wsporników osadzonych na ramie. Nośna funkcja silnika polega bowiem nie tylko na uzupełnianiu otwartej struktury ramy, ale także na możliwości przykręcenia wprost do niego takich podzespołów jak chłodnica cieczy chłodzącej czy oleju, układ wydechowy czy wszelkiego rodzaju obudowy.

Jednostka napędowa musi być oczywiście przygotowana do roli nośnej i to nie tylko poprzez zaprojektowanie odpowiednich nadlewów czy otworów. Proces odlewania bloku cylindrów razem z górną częścią korpusu silnika, w istotny sposób podwyższający sztywność jednostki napędowej przy zachowaniu niskiej masy własnej, wiąże się między innymi z jej nośną funkcją.

Nie w każdym przypadku silnik sprawdza się w tej roli. Ma ona sens głównie w motocyklach sportowych, sportowo – turystycznych i niektórych terenowych. Tam właśnie królują ramy grzbietowe, pozbawione podciągów w dolnej części albo wyposażone w krótkie, otwarte podciągi, pomagające dobrze umocować jednostkę napędową.

W pewnych segmentach klasyczna, zamknięta rama stanowi normę i pewnie długo się to nie zmieni. Podobnie jak w konstrukcjach, w których liczy się głównie wytrzymałość i trwałość, a masa własna schodzi na drugi plan. Tam jednak, gdzie redukcja masy i upraszczanie konstrukcji stają się priorytetowe, silnik pracuje na dwa etaty – stanowi źródło napędu a także pełni funkcję nośną, zamykając otwartą ramę grzbietową i umożliwiając mocowanie wielu elementów osprzętu.

W formie projektów pokazywane już były konstrukcje całkowicie pozbawione ram, w których ściśle zintegrowano silnik i wiele innych części motocykla. Kiedy doczekają się realizacji? Nie wiadomo, lecz ramy są konsekwentnie redukowane do bardzo uproszczonej formy, bo to rozwiązanie potrafiło w końcu wykazać, jak wiele ma zalet.