Komfort, wibracje, kultura pracy. Diabeł tkwi w szczegółach

Suche dane techniczne mogą pokazać, czy jesteśmy w stanie natłuc kolegom w wyścigu spod świateł lub przejechać 400 km bez tankowania. Natomiast nie są w stanie dać nam wyobrażenia o tym, czy dany motocykl będzie komfortowy, czy też obrzydzi nam jazdę już po stu kilometrach. 

Komfort jest zależny przede wszystkim od jakości wykonania i dopracowania technicznego maszyny. Motocykl jest bowiem bardzo niewdzięczną materią, która jest fabryką drgań, szarpnięć i hałasu. Wszystkie diabły, jak wiadomo, tkwią w szczegółach, przez co walka nie jest łatwa.

Roztrzęsiony z natury

Silnik sam w sobie jest generatorem drgań. Jest to spowodowane pracą układu korbowo-tłokowego, który wykonuje ruch obrotowy (wał korbowy), posuwisto-zwrotny (tłok) oraz wahadłowy (korbowody). Gdyby w grę wchodził tylko ruch obrotowy, problem drgań nie byłby zmartwieniem. Głównymi winowajcami są tłok i korbowód, a zwłaszcza ten drugi.

Jest to spowodowane siłami działającymi w różnych kierunkach oraz tym, że podczas jednego suwu pracy w sposób gwałtowny dwa razy hamują i przyspieszają. Do tego przyspieszenia i opóźnienia nie są jednakowe w dolnym martwym punkcie (DMP) i górnym martwym punkcie (GMP). Siły wytwarzane w skrajnych położeniach, czyli siły masowe pierwszego rzędu, są jednak z powodzeniem równoważone przez przeciwwagi na wale korbowym.Niestety pojawiają się jeszcze wibracje generowane w położeniach pośrednich oraz siły masowe drugiego rzędu. Wynikają one z różnic sił w GMP i DMP, na które przeciwwagi nic nie poradzą. Co prawda siły drugiego rzędu osiągają ok. 1/4 wartości sił pierwszego rzędu, ale mają większą częstotliwość.

Zgadza się, to one są winne powstawania najbardziej irytujących wibracji, powodujących uczucie mrowienia i otępienia dłoni czy nóg. Jedynym rozsądnym orężem do walki z tymi drganiami jest wałek wyrównoważający.

Dzięki temu, że obraca się w przeciwną stronę i z dwa razy większą prędkością niż wał, jest w stanie równoważyć większość drgań bocznych. Wałek wyrównoważający nie jest elementem skomplikowanym konstrukcyjnie. Trzeba wygospodarować na niego miejsce w karterach oraz dodać przekładnie i łożyskowanie. To z kolei zwiększa koszty projektowania i produkcji silnika. Do tego jest to kolejna część powodująca straty w napędzie.Na szczęście projektanci potrafią zoptymalizować konstrukcję, więc najczęściej wałek ma dołożoną funkcję przekazania napędu na pompę oleju lub cieczy chłodzącej. W niektórych jednostkach zdarzają się także dwa wałki wyrównoważające, bowiem silnik silnikowi nierówny i niektóre są bardziej, a inne mniej skłonne do generowania drgań. Na przykład single są z natury mocno „roztrzęsionymi” jednostkami, a w opozycji do nich są sześciocylindrowce.W wielocylindrowych silnikach siły wytwarzane przez tłoki i korbowody w pewnej części wzajemnie się równoważą. W dużej mierze siła i częstotliwość drgań zależą jednak od wykorbienia, układu cylindrów, skoku i wagi tłoka oraz korbowodu.

Z kolei w silnikach widlastych dochodzi do tego jeszcze rozwarcie cylindrów. Co ciekawe, przy kącie rozwarcia 90° silnik widlasty generuje najmniej wibracji bez użycia wałka wyrównoważającego. Z pewnością potwierdzą to właściciele Suzuki SV i V-Strom, ale Ducati już niekoniecznie.

Trzaskom i wibracjom mówimy „nie”

Walka z drganiami silnika zdecydowanie nie jest wyrównana i to niestety na naszą niekorzyść. Problem jest o tyle uciążliwy, że nie tylko uprzykrzają nam życie, ale i są szkodliwe dla wszystkich elementów motocykla. Z tego względu producenci stosują gumowe lub metalowo-gumowe elementy czy sworznie między ramą a silnikiem, mające wytłumić drgania o dużej częstotliwości.Podobne „tłumiki” można także znaleźć przy podnóżkach i w mocowaniu kierownicy czy elementach nadwozia. Jakość i spasowanie tego ostatniego także ma niemałe znaczenie dla rozprzestrzeniania się drgań. Kiepskie, sztywne i cienkie plastiki mają większą skłonność do przejmowania wibracji niż te z górnej półki. Oszczędności na tworzywie sztucznym odbijają się także na doznaniach akustycznych podczas jazdy po drogach podłej jakości.

Zawieszenie nie zawsze jest w stanie wytłumić wszystkie nierówności, a co za tym idzie drgania. Część z nich przenosi się właśnie na nadwozie. Oczywiście nieoceniona jest tu rola zestrojenia zawieszenia. Jeśli jest to zrobione dobrze, to większość drgań rzeczywiście może zostać pochłonięta przez amortyzatory. Poziom mistrzowski w tej dziedzinie reprezentują wahaczowe rozwiązania BMW (Telelever i Paralever) oraz Hondy (Double Wishbone w Gold Wingu).

Albo w górę, albo w dół

Kolejnymi przeszkodami w odprężeniu się w trakcie jazdy są różnego rodzaju szarpnięcia, szczególnie odczuwalne podczas jazdy na niskich obrotach. Problem można rozwiązać chociażby zwiększając wagę wału korbowego i koła zamachowego, co zwiększa siłę odśrodkową działającą na korby i tłoki. Niestety, w tym zakresie trzeba się liczyć z kompromisami, bowiem zwiększenie kultury pracy na niskich obrotach odbywa się kosztem szybkobieżności i osiągów.

Inaczej ustawia się geometrię i wagę układu korbowego czy rozrząd z myślą o osiągach na niskich obrotach, a inaczej na wysokich. Źródła szarpnięć można się też doszukiwać w układzie zasilania. Pewnie każdy zna to uczucie, kiedy gwałtownemu odkręceniu lub zamknięciu manetki gazu towarzyszy silne szarpnięcie.

Problem ten nie był tak uporczywy w przypadku gaźników, bo otwarcie/zamknięcie przepustnicy było wolniejsze, więc zmiana ilości mieszanki dostarczanej do komory spalania, a co za tym idzie energii tam wytwarzanej, była stopniowa.

We wtrysku występowało to znacznie częściej, co spowodowane było zbyt gwałtownym otwarciem przepustnicy. W nowych motocyklach zdarza się to jednak bardzo rzadko, co zawdzięczamy systemowi Ride by Wire, czyli sterowaniu przepustnicami za pomocą potencjometru, a nie linek. Z dobrze zestrojoną elektroniką właściwie nie ma mowy o szarpnięciach spowodowanych przez układ zasilania i co ważne, nie cierpią na tym ani osiągi, ani wyczucie maszyny przez kierowcę.

Łańcuch nie jest idealny

Nieuczciwie byłoby jednak obarczać system zasilania całą winą za szarpnięcia.  Przeniesienie napędu znacznie bardziej grzeszy w tym temacie. Skrzynia biegów, a w szczególności wałek zdawczy z dużymi luzami, mają wyraźną skłonność do szarpnięć, co nie każdy napęd jest w stanie wytłumić. Łańcuch rolkowy radzi sobie z tym najgorzej, bo w trakcie przekazywania napędu niemalże się nie rozciąga.Producenci w maszynach szosowych stosują co prawda tłumiki drgań w tylnej piaście, ale bardziej służą one ochronie zębatek, łańcucha i piasty niż naszemu komfortowi. Znacznie lepszymi „tłumikami” szarpnięć są pas napędowy i wał napędowy. Ten pierwszy jest w pewnym stopniu rozciągliwy, co pozwala stłumić niekorzystne efekty zmiany obciążenia. Z wałem sytuacja nie jest tak oczywista. Przeguby, które łączą części wału, poruszają się niestety z prędkością pulsacyjną.Na domiar złego, pulsacja jest tym większa, im większy kąt pomiędzy dwiema częściami wału. Kiedyś generowało to mocne szarpnięcia i destabilizację motocykla, których intensywność zależna była od prędkości i przyspieszenia. Na szczęście mądre głowy w biurach projektowych nie próżnowały i dziś wały napędowe wspomagane są tłumikami drgań oraz drążkami reakcyjnymi, kompensującymi wszelkie niedogodności przegubów i przekładni

Można ciszej

Bez cienia wątpliwości doznania akustyczne również mają wpływ na to, jak szybko zmęczy nas podróż. Nie będzie zaskoczeniem jeśli napiszę, że o to w głównej mierze dbają układ wydechowy i aerodynamika. Nie bez znaczenia są tutaj też takie elementy, jak pokrywy silnika, które wygłuszają np. grzechot sprzęgła czy cykanie rozrządu oraz układ chłodzenia.Najlepszym wyciszeniem silnika jest bowiem płaszcz wodny. Także opony mają wpływ na to, czy będziemy w stanie wsłuchać się tylko w dźwięk z tłumików, czy będzie on zakłócony buczeniem. Obecnie produkowane, stricte szosowe opony trudno nazwać głośnymi. Natomiast te o choćby minimalnym zacięciu terenowym bardzo często zagłuszają nawet wiatr. Spowodowane jest to wysoką i dość rzadką rzeźbą bieżnika, którego kostki „uderzają” o asfalt, generując tym samym hałas, a przy okazji także wibracje przenoszone na cały motocykl

Nie każdy diabeł jest zły

Uczynienie z motocykla komfortowej limuzyny nie jest łatwe. By tego dokonać, konstruktorzy muszą się mocno napracować i wcale nie chodzi o zastosowanie wybitnie zaawansowanych technologii, a dopieszczenie szczegółów, dobranie materiałów i spasowanie całości konstrukcji.

Za wysoką kulturą pracy motocykla stoi więc masa osób, która poświęciła na to dziesiątki, jeśli nie setki godzin. Warto mieć to na uwadze, zastanawiając się, dlaczego turystyki klasy premium kosztują krocie, nawet jeśli porównując je na papierze z tańszą konkurencją, wypadają bardzo podobnie.Jazda takim motocyklem to bez dwóch zdań doświadczenie niezwykle przyjemne, jednak uczciwie trzeba przyznać, że nie każdy motocykl powinien być pozbawiony niedoskonałości w kulturze pracy. Producenci doskonale zdają sobie z tego sprawę i np. Harley wie, że ich klient chce być masowany przez miarowe i soczyste wibracje, a Ducati nie zamierza zabierać swoim fanom szorstkiej pracy i brzmienia L-twinów. Tak więc nawet jeśli znane są już sposoby na pokonanie tych „diabłów”, to nie zawsze trzeba to robić.