La suspensión de una motocicleta cumple una doble función: contribuir al manejo y al frenado del vehículo y brindar seguridad y comodidad al mantener a los pasajeros del vehículo cómodamente aislados del ruido, los golpes y las vibraciones de la carretera.
La motocicleta típica tiene un par de tubos de horquilla para la suspensión delantera y un basculante con uno o dos amortiguadores para la suspensión trasera. [1]
La forma más común de suspensión delantera para una motocicleta moderna es la horquilla telescópica . Otros diseños de horquillas son las horquillas de viga, suspendidas sobre eslabones paralelos con resorte (no comunes desde la década de 1940) y los diseños de eslabones inferiores, no comunes desde la década de 1960.
Algunos fabricantes (por ejemplo, Greeves) utilizaron una versión del brazo oscilante para la suspensión delantera en sus diseños de motocross. Una versión de un solo lado de la idea también se utiliza en scooters de motor como la Vespa .
La dirección central desarrollada por Ascanio Rodorigo a partir de un concepto asociado a Massimo Tamburini es un complejo sistema alternativo de basculante delantero que integra suspensión y dirección, como se ve en proyectos como las motos Bimota Tesi y Vyrus .
Scott produjo una motocicleta con horquillas telescópicas en 1908, [2] [3] y continuaría usándolas en algunos modelos hasta 1931. [4] En 1935, BMW se convirtió en el primer fabricante en producir una motocicleta con horquillas telescópicas amortiguadas hidráulicamente, [5] aunque la empresa danesa Nimbus tenía horquillas telescópicas sin amortiguación en producción en 1934. La mayoría de las motocicletas actuales utilizan horquillas telescópicas para la suspensión delantera. Las horquillas se pueden entender más fácilmente como simples resortes helicoidales largos revestidos con amortiguación hidráulica del exceso de energía del resorte. Permiten que la rueda delantera reaccione a las imperfecciones de la carretera mientras aíslan el resto de la motocicleta de ese movimiento.
La parte superior de las horquillas está conectada al chasis de la motocicleta mediante una abrazadera de triple árbol (conocida como "yugo" en el Reino Unido), que permite girar las horquillas para dirigir la motocicleta. La parte inferior de las horquillas lleva el eje de la rueda delantera.
En las horquillas telescópicas convencionales, la parte inferior o los cuerpos de la horquilla ( en el Reino Unido, "deslizadores de horquilla" ) se deslizan hacia arriba y hacia abajo por los tubos de la horquilla ( en el Reino Unido, "montantes de la horquilla" ). Los tubos de la horquilla deben ser lisos como un espejo para sellar el aceite de la horquilla dentro de la horquilla. Algunos tubos de la horquilla, especialmente en los primeros roadsters y motocicletas todoterreno, están encerrados en "polainas" protectoras de plástico/caucho en forma de acordeón .
Las horquillas "al revés" (USD) , también conocidas como horquillas invertidas, se instalan invertidas en comparación con las horquillas telescópicas convencionales. Los cuerpos deslizantes están en la parte superior, fijados en las abrazaderas triples , y los tubos de soporte están en la parte inferior, fijados al eje . Esta disposición USD tiene dos ventajas: (i) disminuye el peso no suspendido de la motocicleta; y (ii) aumenta la rigidez torsional , lo que puede mejorar el manejo. Dos desventajas de las horquillas USD son: (i) son más caras que las horquillas telescópicas convencionales; y (ii) son propensas a perder todo su aceite de amortiguación si falla un sello de aceite. [ cita requerida ] Las horquillas USD se encuentran típicamente en motos deportivas , aunque la Honda Valkyrie presentaba horquillas USD.
Las suspensiones de las motocicletas están diseñadas para que los resortes estén siempre bajo compresión, incluso cuando están completamente extendidos. La precarga se utiliza para ajustar la posición inicial de la suspensión con el peso de la motocicleta y del conductor que actúa sobre ella.
La diferencia entre la longitud de la suspensión completamente extendida y la longitud comprimida por el peso de la motocicleta y el conductor se denomina "hundimiento total" o "hundimiento de carrera". El hundimiento total se establece para optimizar la posición inicial de la suspensión para evitar que toque fondo o tope en condiciones normales de conducción. El "toque fondo" se produce cuando la suspensión se comprime hasta el punto en que mecánicamente no puede comprimirse más. El tope se produce cuando la suspensión se extiende por completo y mecánicamente no puede extenderse más. Aumentar la precarga aumenta la fuerza inicial en el resorte, lo que reduce el hundimiento total. Disminuir la precarga disminuye la fuerza inicial en el resorte, lo que aumenta el hundimiento total.
Algunas motocicletas permiten ajustar la precarga modificando la presión de aire dentro de las horquillas. Las válvulas ubicadas en la parte superior de las horquillas permiten agregar o liberar aire de la horquilla. [6] Una mayor presión de aire genera una mayor precarga y viceversa.
Los diseños básicos de horquillas utilizan un sistema simple de varilla amortiguadora , en el que la amortiguación se controla mediante el paso de aceite de horquilla a través de un orificio. Aunque son baratas de fabricar, es difícil ajustar estas horquillas, ya que tienden a dar muy poca amortiguación a bajas velocidades del deslizador, pero demasiada amortiguación a velocidades más altas del deslizador. Cualquier ajuste será siempre un compromiso, dando como resultado una amortiguación tanto demasiado blanda como demasiado rígida. Dado que las horquillas actúan como amortiguadores hidráulicos, cambiar el peso del aceite de la horquilla alterará la tasa de amortiguación. Algunas horquillas telescópicas tienen ajustes externos para la amortiguación.
Un enfoque más sofisticado es la horquilla de cartucho , que utiliza cartuchos internos con un sistema de válvulas. [7] La amortiguación a bajas velocidades del deslizador está controlada por un orificio mucho más pequeño, pero la amortiguación a velocidades más altas del deslizador está controlada por un sistema de calzas flexibles, que actúan como una válvula de derivación para el aceite de la horquilla. Esta válvula tiene una serie de calzas de diferentes espesores que cubren los orificios de la válvula para controlar la amortiguación de la horquilla en baches de alta y media velocidad.
Algunas de las cuñas (o "ballestas") se levantan con poca fuerza, lo que permite que el fluido fluya a través del orificio. Otros resortes requieren una mayor fuerza para levantarse y permitir el flujo. Esto le da a la horquilla una amortiguación degresiva , lo que le permite ser rígida en baches pequeños, pero relativamente más suave en baches más grandes. Además, los resortes (o cuñas) solo permiten el flujo en una dirección, por lo que un juego de resortes controla la amortiguación de compresión y otro la amortiguación de rebote. Esto permite que las amortiguaciones se ajusten por separado.
Los emuladores de cartucho son piezas de recambio que hacen que las horquillas de la barra del amortiguador se comporten prácticamente como horquillas de cartucho. [8] El orificio de amortiguación en la barra del amortiguador es tan grande que prácticamente no tiene efecto sobre la amortiguación, y en su lugar un "emulador" asume la función de amortiguación. El emulador tiene un orificio muy pequeño para la amortiguación a baja velocidad de la horquilla y un conjunto de calzas ajustable para la amortiguación a alta velocidad de la horquilla.
Las horquillas de cartucho cargadas con gas , que se comercializaron en 2007, [ cita requerida ] consisten en cartuchos cargados con gas instalados en horquillas estándar. Este kit es adecuado para las categorías superdeportivas de carreras, donde las regulaciones prohíben el reemplazo completo de la horquilla pero permiten la modificación de las horquillas originales.
Al aplicar los frenos de una motocicleta en movimiento, aumenta la carga que soporta la rueda delantera y disminuye la carga que soporta la rueda trasera debido a un fenómeno llamado transferencia de carga . Para obtener una explicación detallada y un cálculo de muestra, consulte la sección de frenado del artículo Dinámica de bicicletas y motocicletas .
Si la motocicleta está equipada con horquillas telescópicas , la carga adicional en la rueda delantera se transmite a través de las horquillas, que se comprimen. Este acortamiento de las horquillas hace que la parte delantera de la motocicleta se desplace hacia abajo, y esto se llama hundimiento de frenado . Las horquillas telescópicas son particularmente propensas a esto, a diferencia de los diseños de eslabones delanteros.
El hundimiento de los frenos puede ser desconcertante para el conductor, que puede sentirse como si estuviera a punto de salir despedido por la parte delantera de la motocicleta. Si la motocicleta se hunde tanto que las horquillas delanteras tocan fondo, también puede causar problemas de manejo y frenado. Uno de los propósitos de la suspensión es ayudar a mantener el contacto entre el neumático y la carretera. Si la suspensión toca fondo, ya no se mueve como debería y ya no ayuda a mantener el contacto.
Si bien el frenado excesivo es desconcertante y tocar fondo puede provocar pérdida de tracción, una cierta cantidad de frenado reduce el ángulo de inclinación y el avance de la motocicleta, lo que le permite girar con más facilidad. Esto es especialmente importante para los corredores que frenan en la entrada de las curvas.
El hundimiento de los frenos con horquillas telescópicas se puede reducir aumentando la tasa de resorte de los resortes de la horquilla o aumentando la amortiguación de la compresión de las horquillas. Sin embargo, todos estos cambios hacen que la motocicleta sea menos agradable de conducir en caminos difíciles, ya que la parte delantera se sentirá más rígida. En la década de 1980, varios fabricantes intentaron solucionar este problema con métodos antihundimiento como:
Con la llegada de las horquillas de cartucho, que permiten una mayor amortiguación a baja velocidad y una menor amortiguación a alta velocidad que las horquillas de varilla de amortiguación anteriores, los mecanismos antihundimiento separados generalmente han caído en desuso.
Otro método para reducir o eliminar el hundimiento del freno en las horquillas telescópicas es utilizar un enlace reactivo o un brazo de torsión para conectar los componentes de frenado al bastidor de la motocicleta a través de la abrazadera triple.
Algunos diseños de horquillas mitigan el hundimiento, lo eliminan o incluso lo invierten sin afectar negativamente a la suspensión delantera. La horquilla Earles se encuentra entre estas últimas; al frenar con fuerza el freno delantero, la parte delantera de la motocicleta se eleva. La horquilla Telelever de BMW está diseñada para eliminar casi por completo el hundimiento, y podría haber sido diseñada para eliminarlo por completo si el fabricante hubiera optado por hacerlo. Las horquillas delanteras de enlace delantero, como las que se utilizan en algunas motocicletas Ural , también pueden diseñarse para reducir o eliminar el hundimiento.
La Saxon-Motodd (comercializada como Telelever por BMW ) tiene un basculante adicional que se monta en el chasis y sostiene el resorte. Esto hace que la inclinación y el avance aumenten durante el frenado en lugar de disminuir como sucede con las horquillas telescópicas tradicionales.
El sistema Hossack/Fior (comercializado por BMW como Duolever ) separa por completo la suspensión de las fuerzas de dirección. Fue desarrollado por Norman Hossack, aunque Claude Fior y John Britten lo utilizaron en motos de carreras. El propio Hossack describió el sistema como un "montante de dirección vertical". En 2004, BMW anunció la K1200S con una nueva suspensión delantera que se basa en este diseño.
En la Yamaha GTS1000 , introducida en 1993 , se utilizó una suspensión delantera de un solo brazo oscilante. La GTS utilizó la suspensión delantera RADD, Inc. diseñada por James Parker. En la motocicleta alemana Imme R100 entre 1949 y 1951, [9] se utilizó una horquilla de viga de un solo lado, y el scooter Vespa tiene una horquilla de enlace trasero de un solo lado . Más recientemente, entre 1998 y 2003, el scooter ItalJet " Dragster " también utilizó una suspensión de un solo brazo oscilante, aunque a diferencia de la GTS1000 no había un brazo de control superior; la parte superior de la suspensión en el Dragster solo servía para transmitir la entrada de dirección.
La dirección centrada en el eje se caracteriza por un basculante que se extiende desde la parte inferior del motor/bastidor hasta el centro de la rueda delantera en lugar de una horquilla.
Las ventajas de utilizar un sistema de dirección centrado en el buje en lugar de una horquilla de motocicleta más convencional son que la dirección centrada en el buje separa las funciones de dirección, frenado y suspensión.
Con una horquilla, las fuerzas de frenado se transmiten a la suspensión, una situación que hace que la suspensión se comprima, utilizando una gran cantidad de recorrido de la suspensión, lo que hace que lidiar con baches y otras irregularidades de la carretera sea extremadamente difícil. A medida que las horquillas se hunden, la geometría de la dirección de la moto también cambia, lo que hace que la moto sea más nerviosa y, a la inversa, al acelerar se vuelve más perezosa. Además, tener la dirección funcionando a través de las horquillas causa problemas con la adherencia estática , lo que disminuye la efectividad de la suspensión. La longitud de la horquilla típica de la motocicleta significa que actúan como grandes palancas sobre el tubo de dirección, lo que requiere que las horquillas, el tubo de dirección y el cuadro sean muy robustos, lo que aumenta el peso de la moto.
El vehículo de carreras de resistencia "Nessie", construido por el equipo de carreras Mead & Tomkinson , utilizó una versión adaptada de la dirección centrada en el buje Difazio [10] , por la que las fuerzas de frenado se dirigían al cuadro a través de una horquilla pivotante (en lugar de a través del cabezal de dirección ). Esto permitió una dirección neutra y la ausencia de hundimiento de los frenos.
Si bien las suspensiones delanteras se adoptaron casi universalmente antes de la Primera Guerra Mundial, varios fabricantes no utilizaron suspensión trasera en sus motos hasta después de la Segunda Guerra Mundial. Sin embargo, las motocicletas con suspensión trasera se ofrecieron al público antes de la Primera Guerra Mundial. Entre ellas, destacan la ASL de 1909, que tenía suspensión neumática delantera y trasera, [11] la Indian Single de 1913 con un basculante suspendido de una ballesta y la Pope de 1913 con ruedas apoyadas sobre un par de émbolos que estaban suspendidos cada uno de ellos por un resorte helicoidal . [12]
Varias motocicletas antes e inmediatamente después de la Segunda Guerra Mundial usaban suspensión de émbolo en la que el movimiento vertical del eje trasero estaba controlado por émbolos suspendidos por resortes. [13]
Entre los fabricantes de motocicletas con suspensión de émbolo más destacados se incluyen Adler , Ariel , BMW , BSA , Indian , MZ , Saroléa , Norton , Cossack/Ural y Zündapp .
Aunque la suspensión de émbolo podía ser sofisticada, con resortes y amortiguación tanto en compresión como en rebote, tenía tres desventajas (en comparación con el basculante casi universal que la sucedió), como sigue: (i) el recorrido de la rueda era limitado, (ii) la rueda podía moverse fuera del eje vertical requerido, y (iii) era más costosa de producir y mantener.
El basculante básico de una motocicleta es un cuadrilátero, con un lado corto conectado al chasis de la motocicleta con cojinetes para que pueda pivotar. [14] El otro lado corto es el eje trasero alrededor del cual gira la rueda trasera. Los lados largos están conectados al chasis de la motocicleta o al subchasis trasero con uno o dos amortiguadores con resortes helicoidales.
En las motocicletas de producción, los basculantes no son exactamente rectangulares, pero su función se puede entender más fácilmente pensando en ellos como tales.
Cuando un basculante está presente en un solo lado de la motocicleta, esto se conoce como basculante de un solo lado . En 1981, BMW introdujo el basculante de un solo lado (monopalanca) en las motocicletas en su modelo R 80 GS. Los ejemplos notables incluyen la Honda VFR800 y las series R y K de BMW . Los basculantes de un solo lado facilitan la extracción de la rueda trasera, aunque generalmente aumentan el peso no suspendido de la suspensión trasera. Esto se debe al material adicional necesario para dar una rigidez torsional idéntica a una configuración de basculante convencional (de dos lados). [ cita requerida ] Por esta razón, las motos deportivas rara vez usan la configuración. Las exclusiones notables son la Ducati 916 que estaba destinada a ser llevada a carreras de resistencia, la MV Agusta f4 que tiene un interior hueco para reducir el peso (también está disponible una versión de magnesio) y la Ducati 1098, a la que se le dio un basculante de un solo lado puramente por razones de estilo. [ cita requerida ]
En muchas motocicletas con transmisión por eje, el eje de transmisión está contenido en uno de los lados largos del basculante. Algunos ejemplos notables incluyen todos los modelos BMW posteriores a 1955 antes de que BMW utilizara basculantes de un solo lado, las Ural , muchas Moto Guzzi gemelas, la Honda Goldwing , la Yamaha XS Eleven y la Yamaha FJR1300 .
Las series R y K de BMW combinan una transmisión por eje contenida en el basculante con un basculante monobrazo, y la combinación se comercializa como Paralever . Las motocicletas Moto Guzzi más nuevas utilizan una disposición similar comercializada como CA.RC ("CArdano Reattivo Compatto" - Transmisión por eje reactiva compacta).
En el caso de las motocicletas con transmisión por cadena, el eje trasero generalmente se puede ajustar hacia adelante y hacia atrás en relación con el basculante para ajustar la tensión de la cadena, pero algunos modelos (como algunos Triumph y BSA de cuatro tiempos de 1971/72 y Ducati 860 GTS y Darmah 900) realizan el ajuste en el punto de pivote del basculante.
Los amortiguadores hidráulicos utilizados en las suspensiones traseras de las motocicletas son esencialmente los mismos que los que se utilizan en otras aplicaciones de vehículos.
Los amortiguadores de motocicletas difieren ligeramente en que casi siempre utilizan un resorte helicoidal. En otras palabras, el resorte de la suspensión trasera es un resorte helicoidal que se instala sobre o alrededor del amortiguador.
En términos de ajuste, los amortiguadores traseros abarcan desde los que no requieren ningún ajuste hasta los que solo requieren ajustes de precarga y los de competición con ajustes de longitud, precarga y cuatro tipos diferentes de amortiguación. La mayoría de los amortiguadores tienen depósitos de aceite internos, pero algunos tienen depósitos externos y otros ofrecen amortiguación asistida por aire.
Varias empresas ofrecen amortiguadores traseros personalizados para motocicletas. Estos amortiguadores se ensamblan para una combinación específica de motocicleta y conductor, teniendo en cuenta las características de la motocicleta, el peso del conductor y el estilo de conducción/agresividad preferidos del conductor.
El término twin shock se refiere a las motocicletas que tienen dos amortiguadores. Generalmente, este término se utiliza para referirse a una era particular de motocicletas y se utiliza con más frecuencia para describir motocicletas todoterreno .
A finales de los años 1970 y 1980, el diseño y el rendimiento de la suspensión trasera de las motocicletas experimentaron enormes avances. El objetivo principal y el resultado de estos avances fueron un mayor recorrido de la rueda trasera, medido en la distancia que la rueda trasera podía moverse hacia arriba y hacia abajo. Antes de este período de intenso enfoque en el rendimiento de la suspensión trasera, la mayoría de las motocicletas todoterreno tenían un recorrido de la rueda trasera de aproximadamente 3,5 a 4 pulgadas (9 a 10 cm). Al final de este período, la mayoría de estas motocicletas tenían un recorrido de la rueda trasera de aproximadamente 12 pulgadas (30 cm). Al comienzo de este período, se utilizaron varios diseños de suspensión trasera para alcanzar este grado de rendimiento. Sin embargo, al final de este período, se aceptó y utilizó universalmente un diseño que consistía en utilizar solo un amortiguador (en lugar de dos). El rendimiento de las suspensiones de un solo amortiguador era muy superior al de las motocicletas de doble amortiguador. En consecuencia, esta distinción de diseño se utiliza fácilmente para categorizar las motocicletas. Con la excepción del sistema Bentley y Draper ( máquinas New Imperial y Brough Superior ) y el sistema HRD (más tarde Vincent ), ambos desarrollados y patentados en la década de 1920, recién a partir de la década de 1980 las motocicletas monoamortiguador se han convertido en la norma; el término "twinshock" se utiliza ahora para categorizar las motocicletas antiguas. Esta distinción es importante porque proporciona clases utilizadas para la competición de motocicletas antiguas. Por ejemplo, las carreras de motocross antiguas se llevan a cabo para motocicletas de motocross más antiguas. Para evitar que las motocicletas monoamortiguadoras de mejor rendimiento dominen la competencia, existen clases de competencia separadas para motocicletas monoamortiguadoras y twinshock, lo que evita que compitan directamente entre sí.
En una motocicleta con suspensión trasera de un solo amortiguador, un solo amortiguador conecta el basculante trasero al chasis de la motocicleta. Normalmente, este amortiguador solitario está delante de la rueda trasera y utiliza un varillaje para conectarse al basculante. Dichos varillajes suelen estar diseñados para proporcionar una tasa creciente de amortiguación para la parte trasera. [15] En 1972, Yamaha introdujo el sistema de suspensión trasera de un solo amortiguador Mono-Shock en sus motocicletas que competían en el Campeonato Mundial de Motocross . [16] La suspensión, diseñada por Lucien Tilkens, tuvo tanto éxito que otros fabricantes de motocicletas desarrollaron sus propios diseños de un solo amortiguador. [16] La versión de Honda se llama Pro-link , la de Kawasaki es Uni-Trak y la de Suzuki es Full-Floater . [17] [18] El Unit Pro-Link de Honda , utilizado primero en la motocicleta de carreras Honda RC211V MotoGP y luego en la motocicleta deportiva Honda CBR600RR de 2003 , tiene como objetivo aislar el bastidor y el tubo de dirección de las fuerzas indeseables transmitidas por la suspensión trasera al tener el soporte superior de los amortiguadores contenido dentro del bastidor auxiliar del basculante trasero, en lugar de conectarlo al bastidor mismo. [19]