Geometria de Una Moto

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1.1-

GEOMETRIA BÁSICA DE UNA MOTOCICLETA

1.1.1- GENERALIDADES Por definición el chasis de una motocicleta es un elemento de unión entre la pipa de dirección de la rueda delantera y el eje del basculante de la rueda trasera, sirviendo además como soporte para piezas y mecanismos tales como el motor, el depósito de combustible, el radiador, el asiento del conductor, carenado, etc... El chasis, además de servir de soporte de todos los elementos de una motocicleta, también influye en el “tacto” que tenga esta, es decir, dependiendo de una serie de variables la motocicleta será mas o menos maniobrable, mas o menos estable, mas o menos ágil, todo depende de lo que se quiera lograr. Las variables geométricas que influyen directamente en el comportamiento dinámico de una motocicleta son:

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Distancia entre ejes Ángulo de la pipa de dirección (lanzamiento) Avance Localización del centro de masas

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Fig. 2 Geometria de una motocicleta motocicleta • • • • • • •

•

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p= distancia entre ejes d =offset ε = lanzamiento Rr= radio de la rueda trasera Rf= radio de la rueda delantera tr= radio del neumático trasero tf= radio del neumático delantero = radio trasero de la sección del neumático = radio delantero de la sección del neumático





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1.1.2- DISTANCIA ENTRE EJES Generalmente no es posible hablar de un solo aspecto de la geometría de una moto. Cada aspecto de la geometría interacciona con los otros y es, precisamente, la combinación de todo estos lo realmente importante. La distancia entre ejes es la distancia entre los centros de las ruedas cuando las suspensiones están en reposo. En muchas motocicletas es normal un ajuste de entre 20-40mm para el tensado de la cadena.. Aunque la distancia entre ejes no es un tema crítico en el sentido de que tiene que ser exacto, influye mucho en la maniobrabilidad de la moto y su tacto. Cuando una 125cc pasa de 1310mm su carácter pasa a ser mas como el de una 250, cuando una 250 pasa de 1350mm se parece mas a una 500cc (en cuanto a maniobrabilidad, claro). Superando los 1450mm se deja de sentir agilidad y esta no se recupera aunque se utilicen cotas muy agresivas en los demás aspectos. Lo importante: Una distancia entre ejes grande produce una gran estabilidad en recta. •

•

Una distancia entre ejes corta provoca justo lo contrario, poca estabilidad en recta.

1.1.3- LANZAMIENTO (Geometría (Geometría de dirección) dirección) Es el ángulo que toma la pipa de dirección con la normal de la rueda delantera. Para motos convencionales este ángulo varia entre 22 y 29 grados, pero se pueden encontrar casos especiales fuera de este intervalo como puede ser las custom americanas denominadas chopper. El lanzamiento en si, no hace mas que determinar la cantidad de avance que tendrá la moto. Este ángulo deja de tener importancia en sistemas como el Telelever de BMW, suspensiones de paralelogramo (en máquinas antiguas) monobrazos delanteros .





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1.1.3.1- LA NECESIDAD DEL ÁNGULO DE LANZAMIENTO La necesidad del ángulo de lanzamiento es muy diferente de la necesidad del avance porque de alguna manera se puede decir que no se necesita. Posiblemente uno de los factores mas predominantes en la necesidad del avance es el factor estructural del chasis en si. Si las horquillas son convencionales, en la fase de frenado se puede producir un posible efecto “chatter” cuando las barras flexan hacia atrás. Algunos diseños de motocicletas situan un lanzamiento de entre 5-12º en lugar de los valores mas usuales, lo que nos incita a pensar que los ángulos “normales” no son esenciales en cuanto a efectividad de la dirección se refiere. Si aceptamos los valores convencionales de lanzamiento, que es nuestro caso, entonces este ángulo juega un papel mas importante en el sentido de cómo sentimos el efecto del avance.





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1.1.4- AVANCE Es la distancia horizontal entre el punto de contacto del neumático con el suelo y la extensión de la línea dibujada por la pipa de dirección hasta el suelo. Bajo condiciones normales estáticas el punto de contacto del neumático cae verticalmente sobre el eje de la rueda delantera como esta indicado en la figura. De esta descripción se deduce que el avance no es una cosa que pueda ser medida fácilmente o directamente con un pie de rey, aunque es el valor de más influencia en el comportamiento de la dirección de una motocicleta de largo. Los avances típicos para motos de carretera están entre 80 y 120mm pero hay que decir que pequeñas variaciones en este pueden producir grandes cambios. Los dos, lanzamiento y avance, son alterados mientras la motocicleta esta rodando; si la rueda delantera golpea un bache, por ejemplo, el punto de contacto se mueve sustancialmente. Si este punto coincide con la extensión de la línea dibujada por la pipa pipa de dirección que toca al suelo, entonces entonces el avance es momentáneamente cero, si el punto de contacto queda aún mas atrás se considera un avance negativo. El lanzamiento también cambiaría. Cuando la suspensión delantera se comprime durante la fase de frenado el ángulo de lanzamiento se reduce y, a consecuencia de ello, también se reducen el avance y la distancia entre ejes. Debido a que el lanzamiento y el avance varían mientras la motocicleta está en uso, la elección de los dos tiene que ser un compromiso que debe tener en cuenta para que va a ser destinada la motocicleta. Uno puede pensar que las variaciones de condiciones para una motocicleta destinada al asfalto son menores que para una motocicleta destinada al campo por eso nos encontramos con un caso donde debemos poner mas enfasi si cabe en la definición del avance. Esto puede ser definido usando tijas de dirección multiajustables como las de la figura (FIGURA DE TIJAS). Ajustar el avance y lanzamiento es una tarea difícil que involucra otro tipo de dimensiones, y por eso mismo antes de nada es necesario saber que es lo que se busca.





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1.1.4.1- LA NECESIDAD DEL AVANCE

El objetivo principal del avance es el de dar a la motocicleta una cierta estabilidad en línea recta, la dirección tiende a autoalinearse si momentáneamente se desalinea en línea recta. La figura muestra (FIGURA DEL LOS TRES MOMENTOS) tres situaciones diferentes del avance combinadas con un lanzamiento de 0º. Si el avance es negativo entonces cualquier deflexión de la rueda delantera provoca un efecto de giro que tiende a provocar una situación caótica. Este caso se da normalmente en motos de campo, cosa que provoca consecuencias consecuencias desastrosas si el piloto no esta atento. Si el avance es positivo, que es como debe de ser, la situación es completamente diferente. Si la rueda tiene un cierto angulo respecto a la dirección actual del movimiento (llamado angulo de derrape la fricción entre el neumático y el el asfalto provoca un momento de de giro pero esta vez, tiende a devolver la rueda a la dirección que describe la motocicleta. El valor de este momento en esta situación dependerá de las características propias del neumático, la superficie sobre la cual se ruede, el lanzamiento y el avance. Si el resto de las variables permanecen constantes, a mayor valor de avance mayor momento corrector. Por este motivo es normal pensar que cuanto mayor avance tenga una motocicleta mejor porque autoalineará más fácilmente la rueda. Pero ocurre que cuando queramos girar la rueda mediante el manillar nos encontraremos que nos cuesta muchísimo mas trabajo. Valores muy altos de avance provocan un tacto pesado en la dirección, menos ágil. 1 2

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Bajo condiciones normales el avance debe ser positivo para que la moto posea autoalineamiento de la rueda delantera. Valores pequeños de avance positivo provoca pequeños valores en el momento corrector si las demas variables permanecen constantes. La dirección se siente ligera pero es muy sensible sobre terrenos bacheados. Valores grandes de avance positivo provoca altos valores en el momento corrector si las demás variables permanecen constantes. La motocicleta se nota muy estable pero se necesita un gran esfuerzo físico para cambiarla de dirección.

La distancia entre ejes es también otra manera de avance, el avance de la rueda trasera. Ambos avances producen efectos similares y la combinación de







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Este efecto esta particularmente sometido a las características de los neumáticos utilizados, y desde un punto de vista estrictamente profesional, las geometrías de la motocicleta deberían diseñarse teniendo en cuenta los neumáticos. No podemos aplicar esta regla en general debido a la gran dificultad en obtener datos acerca de los neumáticos, de la superficie sobre la cual se rueda y la mas importante, el factor humano. Durante el movimiento el contacto con el suelo es debido a la fricción de fuerzas laterales que son perpendiculares a la intersección con el plano de las ruedas con la superficie. Las fuerzas laterales están en el plano del suelo y generan un momento alrededor del eje de dirección que es proporcional a las distancias an y bn; estas distancias están relacionadas con el avance y la distancia entre ejes por las l as siguientes ecuaciones:

an representa el avance normal. Esta simple consideración es suficiente para

entender que la distancia entre ejes y el avance van ligadas entre ellas, por lo que deberian ser consideradas juntas. Es erróneo hablar de grandes o pequeñas cantidades de avance si no van referenciadas a la distancia entre ejes del vehiculo. Es importánte observar que la distáncia bn puede ser vista como el avance normal de la rueda trasera. Se pueden obtener valores idénticos del avance mediante construcciones y disposiciones muy diferentes. En el caso mas simple la horquilla esta superpuesta sobre el eje de la dirección; también es posible encontrar horquillas y pipas de dirección co diferente inclinación entre ellas; esta solución no tiene ventajas apreciables.





www.ArtecMoto.com Fig. 4 Avance obtenido a partir de la inclinación de la horquilla delantera. Horquilla delantera con igual (izquierda) y diferente (derecha) ángulo que la pipa de dirección.

En muchos casos el avance se obtiene de la inclinación de la pipa de dirección (21-35º) y adelantando la horquilla delantera y/o la rueda delantera respecto de la dirección. Teóricamente es posible realizar un avance de cero grados; esta solución tiene el inconveniente de que la horquilla sufre mas fatiga y compresión durante la fase de frenado.

Fig. 5 Avances obtenidos a partir del desplazamiento de la horquilla/rueda delantera.

La siguiente tabla nos muestra valores geométricos de varias motocicletas. (Estos valores han sido facilitados por medios no oficiales y podrían no ser del todo correctos)

Motocicleta

Dist. Reparto Rn = Entre lanzamiento a an de Tipo de an/bn Rp ejes [grados] [mm] [mm] pesos% motocicleta % [mm] front/rear





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Aprilia 1000rsv 1000rsv

1415

24.5

97

88.3

24

96

87.7

1485

27.2

122

108.5

1440

24

86

78.6

1475

26

90

1485 1485

29.6 29.6

1375

26°

103

92.6

Yamaha Yamaha TDM 850 1470

25

105

95.2

Buell Buell S1 Light Lightnin ning g 1397 1397

25

99

89.7 89.7

Ducati Ducati Monste Monsterr 90 1430 1430

23

104 104

95.7 95.7

Suzuki GSX-R 750 1395 BMW R1100RT Triumph Speed Triple T509 Moto Guzzi Centauro Harley Davidson 1200 Sport Laverda 750S

48-52

5.64 5.21

turismo

80.9

46-5

5.75 4.90

turismo

116. 116.8 8 101. 101.6 6

45-5 45-55 5

7.29 7.29 5.96 5.96

turi turism smo o

6.97

6.4

turismo

6.71 6.46

turism turismo o

6.62 6.67

turismo

6.78 5.59

turismo

8.37 8.37 6.57 6.57

turism turismo o

6.89 5.75

turismo

7.69 6.19

off-road

6.70 6.03

off-road

8.50 6.81

custom

8.40 6.34 6.34

custo custom m

60.5 50.5

custom

5.65 4.89

cruiser

4.95 4.75 8.36 8.36 7.41 7.41

cruiser cruise cruiser r

31

142 142

121.7 121.7

Aprilia Motò

1460

26

108

97

27.75

120

106.2

28

108

95.4

Aprilia Classic 125 125 1553 Moto Guzzi 1470 California Bmw R1200c 1650 Honda Honda F6C F6C 1500 1500 1690 1690

33.25

6.44 6.54 supersport turismo

1555 1555

Honda XL600V 1505 Transalp Suzuki VS600 1560 Intruder Kawasa Kawasaki ki VN800 VN800 1625 1625

6.42 6.21 supersport

7.59 7.80

Suzuki Suzuki Vx800 Vx800

Yamaha XT600 E 1440

52.5 49.250.8 50.449.6 50.749.3

145 121.26

34

149 149

123.5 123.5

32

100

28

88

77.7

29.5 32.33 32.33

86 152 152

74.8 128.4 128.4

48.251.8 49-51 49-51 50.349.7 45.254.8 44-5 44-56 6 45.554.5 44.655.4 47.452.6 43.654.4 43-5 43-57 7 45.554.5 46.453.6 49-51 47-53 47-53





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El valor normal del avance delantero varia entre el 4-8% respecto al avance de la rueda trasera. Las motocicletas de GGPP tienen relaciones sobre el 6%; las superbikes (SBK) y supersport (600cc) obtienen relaciones de entre 6 a 6,5%; las motocicletas destinadas al turismo tienen relaciones de entre 6 a 8%. Las motocicletas de tipo cruiser (motocicletas muy pesadas) están caracterizadas por relaciones relaciones de entre 5-6%, tienen un un avance avance pequeño pequeño respecto a la distancia entre ejes. Esto es debido a la necesidad de tener una buena maniobrabilidad a bajas velocidades; como la carga sobre el tren delantero es alta debido al gran peso del vehículo, la elección de un avance pequeño reduce el momento que debe ser aplicado por el piloto sobre la dirección de la motocicleta. Debe observarse que el uso al que estan destinados estos vehículos no necesitan grandes velocidades por eso no es necesario un valor de avance grande que garantice una buena estabilidad en recta a alta velocidad. Por ese mismo motivo la relación de un scooter es pequeña. Esta relación debe considerar rigurosamente la distribución de masas sobre las ruedas; un vehiculo con una gran carga aplicada sobre la rueda delantera necesita un valor de avance pequeño. De hecho grandes cargas sobre el tren delantero generan fricciones laterales mucho mas grandes bajo el mismo coeficiente de fricción, entonces para lograr el mismo par en la dirección es necesario reducir el avance. La relación correcta en función del reparto de pesos sobre las ruedas es:

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