Γεωμετρία της μοτοσυκλέτας

Μεταξόνιο, ίχνος, γωνία κάστερ είναι λέξεις που διαβάζονται συχνά σε μοτοσικλετιστικά κείμενα, αλλά από πολλούς αντιμετωπίζονται ως "αφηρημένες έννοιες", "υπερφυσικά μεγέθη" και λοιπά... αποκρυφιστικά στοιχεία, τα οποία κατανοούν μόνο οι μύστες. Και όμως, είναι θέμα απλών... μαθηματικών

Κάθε μηχανολογική κατασκευή, όπως οι μοτοσικλέτες, ορίζεται από κάποια μεγέθη, τα οποία είναι επιλεγμένα με συγκεκριμένο τρόπο, ώστε να έχουν κάποιο επιθυμητό αποτέλεσμα. Αν για παράδειγμα θέλεις ένα πλαίσιο άκαμπτο, τότε επιλέγεις χοντρές δοκούς με αρκετή απόσταση μεταξύ τους. Η διατομή των δοκών και η απόσταση μεταξύ τους χαρακτηρίζουν την αντοχή του πλαισίου σε κάμψη.

Με τον ίδιο τρόπο, η σταθερότητα και σε αντιστοιχία η ευελιξία μίας μοτοσικλέτας, ορίζονται από τρία μεγέθη τα οποία συνθέτουν τη λεγόμενη "γεωμετρία" της μοτοσικλέτας. Αυτά είναι το μεταξόνιο, το ίχνος και η γωνία κάστερ. Εδώ κανονικά ανήκει και η διάμετρος των τροχών, την οποία όμως θα παραλείψουμε γιατί μοτοσικλέτες της ίδιας κατηγορίας έχουν συνήθως τροχούς ίδιων (ή παρεμφερών) διαστάσεων για λόγους επιλογής ελαστικών, χωρίς όμως αυτός να είναι και ο κανόνας (στα scooter για παράδειγμα, αυτό δεν ισχύει καθόλου).

Όταν σχεδιάζεται μία μοτοσικλέτα πρέπει να είναι σταθερή και συγχρόνως ευέλικτη. Η σταθερότητα όμως και η ευελιξία είναι έννοιες αντικρουόμενες εξ ορισμού: σταθερός είναι αυτός που δεν αλλάζει εύκολα την κινητική του κατάσταση, ευέλικτος είναι αυτός που κάνει ακριβώς το αντίθετο! Γι' αυτό και οι μοτοσικλέτες σχεδιάζονται έτσι ώστε να πετυχαίνουν έναν αποδεκτό μέσο όρο, δίνοντας όμως έμφαση είτε στη μία είτε στην άλλη κατεύθυνση. Μία μοτοσικλέτα που γενικά είναι σχεδιασμένη για σταθερότητα λέμε ότι έχει "αργή" γεωμετρία (γιατί "αργεί" να αλλάξει κατεύθυνση). Κλασικά παραδείγματα τέτοιων μοτοσικλετών είναι τα custom.

Αντίθετα, μία μοτοσικλέτα ευέλικτη λέμε ότι έχει "γρήγορη" γεωμετρία (γιατί αλλάζει γρήγορα κατεύθυνση). Τα supersport είναι το πιο αντιπροσωπευτικό δείγμα εδώ. Αν θέλαμε να δώσουμε έναν χοντρικό μπούσουλα συσχέτισης, θα λέγαμε ότι μεγάλες τιμές των τριών μεγεθών (αλλά και των διαμέτρων των τροχών) δίνουν αργή γεωμετρία και το αντίθετο. Και τα τρία μεγέθη επιδρούν με παραπλήσιο τρόπο στη δυναμική της μοτοσικλέτας. Η όλη ιστορία είναι καθαρά θέμα ροπών, όπως θα δούμε αμέσως παρακάτω: Η γωνία κάστερ είναι η γωνία που σχηματίζει ο άξονας περιστροφής του τιμονιού (λαιμός) με την κατακόρυφο.

Μία χοντρική εικόνα της κάστερ είναι η κλίση του πιρουνιού σε σχέση με την κατακόρυφο, όταν κοιτάμε τη μοτοσικλέτα από το πλάι. Η κάστερ από μόνη της δεν παίζει κάποιο σημαντικό ρόλο στη γεωμετρία της μοτοσικλέτας. Η βασική συνεισφορά της είναι η δημιουργία του ίχνους. Μεγάλη γωνία κάστερ δίνει μεγάλο ίχνος και το αντίστροφο. Το ίχνος ή τρέιλ, είναι η οριζόντια απόσταση του σημείου που τέμνει ο άξονας του λαιμού το έδαφος, από το σημείο που εφάπτεται ο τροχός σε αυτό. Κάθε φορά που ο εμπρός τροχός εκτρέπεται από την ευθεία, εμφανίζεται μία ροπή που τείνει να τον επαναφέρει. 'Οσο μεγαλύτερο είναι το ίχνος, τόσο μεγαλύτερη είναι η ροπή επαναφοράς. Είναι ίδιο με το φαινόμενο των μοχλών: όσο μεγαλύτερος ο μοχλός, τόσο μεγαλύτερη η ροπή που ασκεί.

Έτσι, όσο μεγαλύτερο είναι το ίχνος, τόσο μεγαλύτερη δύναμη απαιτείται για να φύγει η μοτοσικλέτα από την ευθεία. Είναι πιο σταθερή, αλλά λιγότερο ευέλικτη. Ακριβώς με τον ίδιο τρόπο επιδρά και το μεταξόνιο στη συμπεριφορά της μοτοσικλέτας. Όπως ο εμπρός τροχός έχει ένα ίχνος, έτσι έχει ίχνος και ο πίσω τροχός, φυσικά πολύ μεγαλύτερο. Και εδώ πρόκειται για την απόσταση του σημείου που τέμνει ο άξονας του λαιμού το έδαφος, από το σημείο επαφής του πίσω τροχού με το οδόστρωμα. Κατά ανάλογο τρόπο, όσο μεγαλύτερο είναι και αυτό το ίχνος, τόσο πιο σταθερή και λιγότερο ευέλικτη είναι η μοτοσικλέτα. Το μεταξόνιο είναι απλώς μία ένδειξη του ίχνους του πίσω τροχού, επειδή είναι ευκολότερο να μετρηθεί.

Το μεταξόνιο είναι η απόσταση των αξόνων των δύο τροχών και είναι ίσο με το ίχνος του πίσω τροχού, μείον το ίχνος του εμπρός. Επειδή γνωρίζοντας το ίχνος του εμπρός και το μεταξόνιο, υπολογίζεται το ίχνος του πίσω, χρησιμοποιούνται μόνο αυτές οι δύο τιμές στα τεχνικά χαρακτηριστικά. Πάντως, τρεις "σωστές" τιμές γεωμετρίας δεν εξασφαλίζουν την καλή οδική συμπεριφορά μίας μοτοσικλέτας. Όπως δεν είναι απαραίτητο ότι δύο μοτοσικλέτες με τα ίδια γεωμετρικά χαρακτηριστικά θα έχουν το ίδιο καλή οδική συμπεριφορά.

Οι τιμές των τριών αυτών μεγεθών είναι απλώς ενδεικτικές για τον σχεδιασμό της. Στην ευελιξία μίας μοτοσικλέτας παίζουν σημαντικό ρόλο και άλλοι παράγοντες, όπως η κατανομή του βάρους, η μάζα των τροχών, το ύψος του κέντρου βάρους, το σχήμα των ελαστικών και η ποιότητα των αναρτήσεων. Ρόλος, ο οποίος πολλές φορές αποδεικνύεται ουσιαστικότερος από μία "κοφτερή" γεωμετρία..

ΙΧΝΟΣ

Ίχνος είναι η οριζόντια απόσταση από το σημείο που η κατακόρυφη με το δρόμο ευθεία και η οποία διαπερνά τον άξονα του τροχού τέμνεται με το οδόστρωμα μέχρι το σημείο που η ευθεία που διαπερνά τα καλάμια τέμνεται με τη σειρά της στο οδόστρωμα.



ΜΕΤΑΞΟΝΙΟ

Μεταξόνιο είναι η απόσταση ανάμεσα στους άξονες των τροχών.
Όσο μεγαλύτερο είναι το μεταξόνιο, τόσο πιο σταθερή και «ευθύβολη» είναι η μοτοσικλέτα στις ευθείες αλλά η ευστάθεια αυτή δίνει αργή αίσθηση όταν η μοτοσικλέτα προσπαθεί να στρίψει.

Με λίγα λόγια….. μεγάλο μεταξόνιο = αργή γεωμετρία



ΓΩΝΙΑ ΚΑΣΤΕΡ

Είναι η γωνία που σχηματίζεται από την παράλληλη με τα καλαμιά ευθεία και την κατακόρυφο που διαπερνά το σημείο εκείνο που τέμνονται με τον σκελετό της μοτοσικλέτας, δηλαδή το λαιμό.

Αναλόγως της χρήσης της οποίας πρόκειται να χρησιμοποιηθεί η μοτο επιλέγεται και η γωνιά αυτή.

Σε εφαρμογές που η ευστάθεια είναι το ζητούμενο ,όπως για παράδειγμα τα τσοπερ, η γωνιά αυτή είναι από μεγάλη έως και τεράστια.



Ο παράγοντας ΝΥΧΙ.

Σε κάποιες μοτοσικλέτες ο άξονας του τροχού δεν είναι τοποθετημένος πάνω στην ευθεία που διαπερνά τα καλάμια, αλλά μεταφέρεται(από κατασκευής και μόνιμα) εμπρός η πίσω από αυτήν την ευθεία.

Αν το λεγόμενο «νύχι» είναι εμπρός από την ευθεία των καλαμιών τότε το ίχνος είναι μεγαλύτερο από ο,τι θα ήταν αν ο άξονας ήταν πάνω στην ευθεία των καλαμιών. Αν είναι πίσω ,το ίχνος μικραίνει.

Μεγάλο ίχνος δίνει ευστάθεια και αργή γεωμετρία.

Το νύχι όμως υπάρχει για έναν ακόμη λόγο.

Μοτοσικλέτα που είναι εφοδιασμένη με νύχι εμπρός από την ευθεία των καλαμιών έχει την δυνατότητα να υπερπηδά ευκολότερα εμπόδια που βρίσκονται στο οδόστρωμα. Γι’ αυτό το λόγο και χρησιμοποιούνται σε μοτοσικλέτες που η οδήγηση τους θα γίνεται κυρίως σε ανώμαλο οδόστρωμα( βλ. μοτοκρος-τραϊαλ-εντουρο)



Γιατί με το νύχι υπερπηδάει ευκολότερα τις ανωμαλίες στο δρόμο;

Κάποια σκούτερ είναι εφοδιασμένα με ανάποδο νύχι ,δηλαδή πίσω από την προαναφερθείσα ευθεία.

Έτσι μικραίνει το ίχνος και γίνονται πιο ευέλικτα(που είναι και το κυριότερο προτέρημα τους)…..

…… αλλά από την άλλη πλευρά, με ανάποδο νύχι πάει «περίπατο» η ικανότητα να υπερπηδήσουν με ασφάλεια οποιοδήποτε εμπόδιο(ο κυριότερος λόγος που με την παραμικρή ανωμαλία στο οδόστρωμα χάνονται τιμόνια, ισορροπίες, προσφύσεις, κτλ. κτλ. κτλ. κτλ.) και πέφτουμε.