La suspensión de una motocicleta tiene un doble propósito: contribuir al manejo y 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 de una motocicleta moderna es la horquilla telescópica . Otros diseños de horquillas son las horquillas de viga, suspendidas sobre eslabones paralelos con resortes (no comunes desde la década de 1940) y diseños de eslabones principales inferiores, no comunes desde la década de 1960.
Algunos fabricantes (por ejemplo, Greeves) utilizaron una versión del basculante para la suspensión delantera en sus diseños de motocross. Una versión unilateral de la idea también se utiliza en scooters como la Vespa .
La dirección central desarrollada por Ascanio Rodorigo, sobre un concepto asociado a Massimo Tamburini , es un complejo sistema alternativo de basculante delantero que incluye suspensión y dirección, como se ve en proyectos como las motocicletas 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 con amortiguación hidráulica, [5 ] aunque la empresa danesa Nimbus ya fabricaba horquillas telescópicas no amortiguadas en 1934. Hoy en día, la mayoría de las motocicletas utilizan horquillas telescópicas para la suspensión delantera. Las horquillas pueden entenderse más fácilmente como simples resortes helicoidales largos encerrados 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 bastidor de la motocicleta mediante una abrazadera de árbol triple (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 cuerpos de la horquilla ( "deslizadores de horquilla" en el Reino Unido) se deslizan hacia arriba y hacia abajo por los tubos de la horquilla ( "puntales de horquilla" en el Reino Unido). 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 horquilla, especialmente en los primeros roadsters y motocicletas todoterreno, están encerrados en "polainas" protectoras de plástico y caucho en forma de acordeón .
Las horquillas "invertidas" (USD) , también conocidas como horquillas invertidas, se instalan invertidas en comparación con las horquillas telescópicas convencionales. Los cuerpos de las correderas 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) pueden perder todo su aceite amortiguador si falla un sello de aceite. [ cita necesaria ] Las horquillas USD se encuentran típicamente en motos deportivas , aunque la Honda Valkyrie presentaba horquillas USD.
Las suspensiones de motocicletas están diseñadas para que los resortes estén siempre comprimidos, 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 completamente extendida de la suspensión 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 configura para optimizar la posición inicial de la suspensión para evitar tocar fondo o tocar fondo en condiciones normales de conducción. "Tocar fondo" ocurre cuando la suspensión se comprime hasta el punto en que mecánicamente ya no puede comprimirse más. El tope ocurre cuando la suspensión se extiende completamente y no puede extenderse más mecánicamente. El aumento de la precarga aumenta la fuerza inicial sobre el resorte, reduciendo así el hundimiento total. La disminución de la precarga disminuye la fuerza inicial en el resorte, aumentando así el hundimiento total.
Algunas motocicletas permiten ajustar la precarga cambiando la presión del aire dentro de las horquillas. Las válvulas en la parte superior de las horquillas permiten agregar o liberar aire de la horquilla. [6] Más presión de aire proporciona más 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 del aceite de la horquilla a través de un orificio. Aunque son baratas de fabricar, es difícil afinar estas horquillas, ya que tienden a dar muy poca amortiguación a bajas velocidades del deslizador, pero demasiada amortiguación a velocidades más altas. Cualquier configuración de ajuste siempre será un compromiso, ya que dará una amortiguación demasiado blanda y 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 se controla mediante un orificio mucho más pequeño, pero la amortiguación a velocidades más altas del deslizador se controla mediante un sistema de cuñas flexibles, que actúan como una válvula de derivación para el aceite de la horquilla. Esta válvula tiene varias cuñas 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, permitiendo que el fluido fluya a través del orificio. Otros resortes requieren mayor fuerza para levantarse y permitir el flujo. Esto le da a la horquilla una amortiguación decreciente , 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 conjunto de resortes controla la amortiguación de compresión y otro la amortiguación de rebote. Esto permite ajustar las amortiguaciones por separado.
Los emuladores de cartucho son piezas de repuesto que hacen que las horquillas con varilla de amortiguador se comporten prácticamente como horquillas de cartucho. [8] El orificio de amortiguación en la varilla del amortiguador es tan grande que prácticamente no tiene ningún efecto sobre la amortiguación, y en su lugar un "emulador" asume la función de amortiguación. El emulador tiene un orificio muy pequeño para amortiguación a baja velocidad de la horquilla y un conjunto de cuñas ajustable para amortiguación a alta velocidad de la horquilla.
Las horquillas de cartucho cargadas de gas , que estuvieron disponibles en 2007, [ cita necesaria ] consisten en cartuchos cargados de gas instalados dentro de horquillas estándar. Este kit es adecuado para clases de carreras superdeportivas, donde las regulaciones prohíben un reemplazo completo de la horquilla pero permiten la modificación de las horquillas originales.
La aplicación de 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 sobre 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 bicicleta se mueva más abajo, y esto se llama hundimiento de frenada . Las horquillas telescópicas son particularmente propensas a esto, a diferencia de los diseños de eslabones delanteros.
La caída de los frenos puede resultar desconcertante para el conductor, quien puede sentir que está a punto de ser arrojado por encima de la parte delantera de la motocicleta. Si la bicicleta se hunde hasta tocar fondo con las horquillas delanteras, también puede causar problemas de manejo y frenado. Uno de los propósitos de una suspensión es ayudar a mantener el contacto entre el neumático y la carretera. Si la suspensión ha tocado fondo, ya no se mueve como debería y ya no ayuda a mantener el contacto.
Si bien la inmersión excesiva de los frenos es desconcertante y tocar fondo puede causar pérdida de tracción, una cierta cantidad de inmersión de los frenos reduce la inclinación y la trayectoria de la motocicleta, lo que le permite girar más fácilmente. Esto es especialmente importante para los corredores que frenan en la entrada de las curvas.
La caída 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 compresión de las horquillas. Sin embargo, todos estos cambios hacen que la motocicleta sea menos agradable de conducir en carreteras en mal estado, ya que la parte delantera se sentirá más rígida; en la década de 1980, varios fabricantes intentaron solucionar este problema mediante métodos anti-hundimiento como:
Con la llegada de las horquillas de cartucho, que permiten una mayor amortiguación a baja velocidad y menos amortiguación a alta velocidad que las horquillas de varilla de amortiguación anteriores, los mecanismos anti-hundimiento separados generalmente han quedado en desuso.
Otro método para reducir o eliminar la inmersión de los frenos en las horquillas telescópicas es utilizar un enlace reactivo o un brazo de torsión para conectar los componentes de frenado al cuadro de la motocicleta a través de la abrazadera triple.
Algunos diseños de horquillas mitigan la caída, la eliminan o incluso la invierten sin afectar negativamente a la suspensión delantera. La bifurcación 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 casi eliminar la inmersión, y podría haberse diseñado para eliminarla por completo si el fabricante así lo hubiera decidido. Las horquillas delanteras con eslabones principales, como las que se usan en algunas motocicletas Ural , también pueden diseñarse para reducir o eliminar la inmersión.
El Saxon-Motodd (comercializado como Telelever por BMW ) tiene un basculante adicional que se monta en el bastidor y soporta el resorte. Esto hace que la inclinación y la trayectoria aumenten durante el frenado en lugar de disminuir como ocurre con las horquillas telescópicas tradicionales.
El Hossack/Fior (comercializado como Duolever por BMW ) separa completamente la suspensión de las fuerzas de dirección. Fue desarrollado por Norman Hossack , aunque utilizado por Claude Fior y John Britten en bicicletas de carreras. El propio Hossack describió el sistema como un "montaje vertical". En 2004, BMW anunció la K1200S con una nueva suspensión delantera basada en este diseño.
En la Yamaha GTS1000 , introducida en 1993 , se utilizó una suspensión de basculante delantero de un solo lado. El GTS utilizó la suspensión delantera RADD, Inc. diseñada por James Parker. Se utilizó una horquilla de viga de un solo lado en la motocicleta alemana Imme R100 entre 1949 y 1951, [9] y el scooter Vespa tiene una horquilla de brazo de arrastre de un solo lado . Más recientemente, entre 1998 y 2003, el scooter ItalJet " Dragster " también utilizó una suspensión de basculante de un solo lado, aunque a diferencia del GTS1000 no había brazo de control superior; la parte superior de la suspensión del Dragster servía únicamente para transmitir la dirección.
La dirección centralizada se caracteriza por un basculante que se extiende desde la parte inferior del motor/chasis hasta el centro de la rueda delantera en lugar de una horquilla.
Las ventajas de utilizar un sistema de dirección central en lugar de una horquilla de motocicleta más convencional es que la dirección central separa las funciones de dirección, frenado y suspensión.
Con una horquilla las fuerzas de frenado se transmiten a través de la suspensión, situación que lleva a que la suspensión se comprima, consumiendo una gran cantidad de recorrido de la suspensión, lo que dificulta enormemente el manejo de baches y otras irregularidades de la carretera. A medida que las horquillas se hunden, la geometría de la dirección de la bicicleta también cambia, lo que la hace más nerviosa y, a la inversa, al acelerar, se vuelve más perezosa. Además, tener la dirección trabajando a través de las horquillas provoca problemas de adherencia , disminuyendo la efectividad de la suspensión. La longitud de la horquilla de motocicleta típica significa que actúan como grandes palancas alrededor del cabezal, lo que requiere que las horquillas, el cabezal y el cuadro sean muy robustos, lo que aumenta el peso de la bicicleta.
El corredor de resistencia "Nessie", construido por el equipo de carreras Mead & Tomkinson , utilizó una versión adaptada de la dirección central de buje Difazio , [10] mediante la cual 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 neutral 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 la suspensión trasera en sus bicicletas 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 se encuentran 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 de 1913. Papa con ruedas sostenidas por un par de émbolos, cada uno de los cuales estaba suspendido por un resorte helicoidal . [12]
Varias motocicletas antes e inmediatamente después de la Segunda Guerra Mundial utilizaban suspensión de émbolo en la que el movimiento vertical del eje trasero estaba controlado por émbolos suspendidos por resortes. [13]
Entre los fabricantes destacados de motocicletas con suspensión de émbolo se incluyen Adler , Ariel , BMW , BSA , Indian , MZ , Saroléa , Norton , Cossack/Ural y Zündapp .
Aunque la suspensión de émbolo podía ser sofisticada, con resorte y amortiguación tanto en compresión como en extensión, tenía tres desventajas (en comparación con el basculante casi universal que la sucedió), a saber: (i) el recorrido de la rueda era limitado, (ii) la rueda podía salirse del eje vertical requerido, y (iii) era más costoso de producir y mantener.
El basculante básico de una motocicleta es un cuadrilátero, con un lado corto conectado al bastidor de la motocicleta con cojinetes para que pueda girar. [14] El otro lado corto es el eje trasero alrededor del cual gira la rueda trasera. Los lados largos están conectados al bastidor 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 si se piensa 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 de su modelo R 80 GS. Ejemplos notables incluyen la Honda VFR800 y las series BMW R y K. Los basculantes de un solo lado facilitan el desmontaje de las ruedas traseras, 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 la de una configuración de basculante convencional (de dos lados). [ cita necesaria ] Por esta razón, rara vez se ven bicicletas deportivas usando la configuración. Las exclusiones notables son la Ducati 916, que estaba destinada 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 exclusivamente para razones de estilo. [ cita necesaria ]
En muchas motocicletas con transmisión por eje, el eje de transmisión está contenido en uno de los lados largos del basculante. Ejemplos notables incluyen todos los modelos de BMW posteriores a 1955 antes del uso por parte de BMW de los basculantes de un solo lado, los Urales , muchos Moto Guzzi gemelos, la Honda Goldwing , la Yamaha XS Eleven y la Yamaha FJR1300 .
Las series BMW R y K combinan un eje de transmisión contenido en el basculante con un basculante de un solo lado, y la combinación se comercializa como Paralever . Las motocicletas Moto Guzzi más nuevas utilizan una disposición similar comercializada como CA.RC ("CArdano Reattivo Compatto" - Compact Reactive Shaft Drive).
En las motocicletas con transmisión por cadena, el eje trasero normalmente se puede ajustar hacia adelante y hacia atrás en relación con el basculante, para ajustar la tensión de la cadena, pero algunos modelos (como algunas Triumph y BSA de cuatro tiempos de 1971/72 y Ducati 860 GTS y Darmah 900s ) realice el ajuste en el punto de giro del basculante.
Los amortiguadores hidráulicos utilizados en las suspensiones traseras de las motocicletas son esencialmente los mismos que los utilizados en otras aplicaciones de vehículos.
Los amortiguadores de motocicleta se diferencian 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 ningún ajuste hasta ajustes de precarga solo y amortiguadores de carrera 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 algunos 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 preferido del conductor.
Twin Shock se refiere a motocicletas que tienen dos amortiguadores. Generalmente, este término se utiliza para indicar una era particular de las motocicletas y se utiliza con mayor 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 fue aumentar el recorrido de la rueda trasera, medido en cuánto podía moverse la rueda trasera hacia arriba y hacia abajo. Antes de este período de intensa atención 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 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, un diseño que consistía en utilizar un solo amortiguador (en lugar de dos) fue universalmente aceptado y utilizado. El rendimiento de las suspensiones con un solo amortiguador era muy superior al de las motocicletas con dos amortiguadores. En consecuencia, esta distinción de diseño se utiliza fácilmente para clasificar las motocicletas. Con la excepción del sistema Bentley y Draper ( nuevas máquinas Imperial y Brough Superior ) y el sistema HRD (más tarde Vincent ), ambos desarrollados y patentados en la década de 1920, sólo desde la década de 1980 las motocicletas monoamortiguador han sido la norma, el término "twinshock" ahora se utiliza para categorizar motocicletas antiguas. Esta distinción es importante porque proporciona clases utilizadas para la competencia de motocicletas antiguas. Por ejemplo, se celebran carreras de motocross antiguas para motos de motocross más antiguas. Para evitar que las motocicletas monoamortiguador de mejor rendimiento dominen la competencia, existen clases de competencia separadas para motocicletas monoamortiguador y de doble amortiguador, lo que les impide competir directamente entre sí.
En una motocicleta con suspensión trasera de un solo amortiguador, un solo amortiguador conecta el basculante trasero al bastidor de la motocicleta. Por lo general, este único amortiguador se encuentra delante de la rueda trasera y utiliza un varillaje para conectarse al brazo oscilante. Estos varillajes suelen diseñarse 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 amortiguador único. [16] La versión de Honda se llama Pro-link , la de Kawasaki es Uni-Trak y la de Suzuki es Full-Floater . [17] [18] La unidad Pro-Link de Honda , utilizada primero en la Honda RC211V de MotoGP y luego en la moto deportiva Honda CBR600RR 2003 , tiene como objetivo aislar el bastidor y el cabezal de dirección de fuerzas indeseables transmitidas por la suspensión trasera mediante tener el soporte superior de los amortiguadores contenido dentro del bastidor auxiliar del basculante trasero, en lugar de conectarlo al bastidor mismo. [19]