Mecánica II Moto
GEOMETRIA DE LA DIRECCIÓN
Independientemente de su construcción, el chasis tiene una serie de características estructurales que influyen de manera decisiva sobre el comportamiento de la motocicleta.
Por una parte, definen la geometría de la dirección de moto y, por otra, la distribución de los pesos que va a sostener.
Cuando se realiza el diseño de un chasis, estas dos cualidades son básicas a la hora de tomar una decisión. La dirección de la motocicleta es necesaria para poder conducirla a un lugar determinado. El árbol de la dirección está sostenido por el cabezal de del chasis, en cuyos extremos, el superior y el inferior, se colocan una serie de balineras que sirven para el giro del manubrio.

EL CABEZAL O CABEZOTE DE LA DIRECCIÓN

Este debe aguantar las fuerzas de frenado y soportar el peso del extremo delantero de la motocicleta. Al mismo tiempo, debe estar libre para girar. Con el fin de satisfacer estos requisitos, el cabezote de la dirección tiene dos conjuntos de balineras, uno en cada extremo. El inferior sostiene el peso y el superior absorbe la fuerza del frenado.
Las dos balineras deben estar diseñadas para soportar cargas axiales y radiales. Para cumplir esta función, el cabezote de la dirección está provisto de un par de cunas o pistas en cada extremo, la inferior y la exterior, separadas por balineras que ruedan sobre ellas con el fin de reducir la fricción.
Las balineras del cabezote de la dirección normalmente se dañan por cargas de choque sumamente altas ocasionadas por accidentes o mal mantenimiento.
Conjunto cunas de dirección
CARACTERISTICAS DE LA DIRECCIÓN
La dirección de la motocicleta está determinada por tres factores fundamentales:
1. El avance
2. Distancia entre ejes
3. Angulo de inclinación
El avance o trail: es la distancia entre el punto de contacto de la rueda con el suelo y la prolongación del eje de la dirección.
La función principal del avance, es proporcionar cierta estabilidad direccional y es el que incide con mayor importancia en la fase de inicio de entrada en curva.

• El eje de la dirección es la línea sobre la cual gira el sistema de dirección.
• El lanzamiento es la inclinación hacia atrás que tiene el eje de la dirección.
El Avance, indica lo alejado que está el eje de la dirección del punto de contacto con el suelo de la rueda delantera.
La rueda no gira alrededor del punto de apoyo en el suelo debido a la inclinación del eje, y a que este último no pasa por el centro de la rueda. Esta situación genera una serie de fuerzas que ayudan a tener una buena estabilidad en la conducción de la motocicleta. Impidiendo que la rueda delantera se desvíe de la dirección recta.
Efecto
Esta medida nos da una idea del poder de autoalineamiento de una moto, o lo que es lo mismo, de lo fácil que puede ser soltar las manos del manillar y mantener la moto recta. Si el punto de contacto de la llanta está muy alejado del eje de dirección (avance grande) costará mucho desviarlo y, por tanto, se opondrá a un cambio de dirección, mientras que si ese punto de contacto está más cerca, el esfuerzo será menor y la dirección más nerviosa.
Valores
En motos de serie, la mayoría de los valores de avance de dirección están comprendidos entre unos 74 y poco más de 160 mm. El valor más bajo lo registran los scooters de rueda pequeña, lo que ya da una idea de la manejabilidad y agilidad que aportan los valores bajos, sobre todo para uso urbano, donde no importa sacrificar velocidad máxima y, por tanto, estabilidad.
En cambio, los valores más altos corresponden a las custom mejor adaptadas a los viajes por carretera abierta y con el inconveniente de su escasa –o casi nula- manejabilidad en el hábitat urbano. La franja principal se concentra entre los 90 y 115 mm: en el extremo superior encontramos modelos de cross-enduro, mientras que en el inferior están las motos de pequeña cilindrada.
Obviamente, para salidas por carretera se necesita tener mayor estabilidad (mayor avance), mientras que en ciudad prima la agilidad y cambios de dirección (menor avance). Distancia entre ejes (batalla o base):
Es la separación que existe entre el centro del eje de la rueda delantera y el centro del eje de la rueda trasera. Esta distancia contribuye con la rapidez con la cual reacciona la motocicleta a una acción de la dirección.
Una distancia muy larga da lugar a un manejo más lento, porque la dirección responde con menor rapidez a un cambio de dirección. Aunque esta condición es básicamente muy estable, una distancia entre ejes excesiva puede dar como resultado una máquina a la cual hay que forzarla para que gire.
Las motos que más utilizan distancias entre ejes grandes son las de tipo enduro, debido a que transitan sobre terrenos quebrados y destapados. Bajo estas circunstancias, el motociclista, y la motocicleta saltan con mucha frecuencia. Por lo tanto, la motocicleta tendrá una menor tendencia a cambiar de dirección de forma repentina o inesperada sin el control del conductor.
Si comparamos fichas técnicas de diferentes modelos de motos comprobaremos que las motos de turismo, o carretera tienen una mayor distancia entre ejes que una supersport de 600 cc.
Comparando datos de un mismo fabricante, por ejemplo, Honda, estamos hablando de unos discretos 1.375 mm de una CBR600RR, frente a los 1.690 mm de una mastodóntica Gold Wing 1800. Una distancia entre ejes corta convierte la moto en más ágil para entrar en curvas, mientras que la hace más nerviosa en rectas a alta velocidad.
Una distancia entre ejes más corta permite una reacción más rápida en la dirección y posibilita un cambio más oportuno en la posición del motociclista. Es el caso de las motos deportivas, las cuales responden rápidamente a cambios de dirección.
Como podemos deducir inmediatamente, una mayor distancia entre ejes repercute en una mayor estabilidad en línea recta, a costa de reducir su capacidad para entrar en curvas. A la distancia entre ejes también se le conoce como batalla.
Angulo de inclinación (caster): es el ángulo formado por la intersección de la línea que pasa por la barra de la dirección con la línea vertical que pasa por el eje de la rueda.
Cuando menor sea esta inclinación, más fácil es la maniobra de dirección. Sin embargo cuando el avance es pequeño, la distancia entre ejes es también pequeña.
Esto tiene un efecto adverso sobre la estabilidad de la moto. Una inclinación grande, por su parte, dificulta tomar las curvas, mientras que al tener un avance mayor mejora la estabilidad. Un avance mayor resta maniobrabilidad

Resumen:
La interacción de estos tres elementos es crucial para determinar el comportamiento de una motocicleta y lo más importante: el sistema de horquillas convencionales es el mejor mecanismo para combinar estos tres factores ya que:
1.- Cuando frenamos la horquilla se “hunde”, por lo tanto el lanzamiento disminuye: las barras se vienen hacia adentro y consecuentemente disminuye el avance. Esto nos proporciona dos cosas: A) menor distancia entre ejes (moto mas ágil) y
B) mejor maniobrabilidad. Justo lo que necesitamos para entrar cómodamente en una curva.
2.- Cuando aceleramos (por ejemplo en la autopista) la horquilla delantera se extiende, aumentando el lanzamiento y consecuentemente el avance; esto nos proporciona mayor distancia entre ejes y menos maniobrabilidad (dirección más dura), con el consecuente aumento de estabilidad, lo que necesitamos para ir seguros a gran velocidad.
Geometría de la moto Avance y Lanzamiento:
¿Cómo funciona el sistema de suspensión de una moto?

El sistema de suspensiones se encarga de aislar la estructura de la motocicleta, y al conductor, de las irregularidades del camino, proporcionando adherencia, control y confort.
El sistema de suspensión es uno de los componentes más importantes de una motocicleta, la función es conectarla con el terreno por medio de las ruedas, así la moto podrá subir y bajar para lograr mantener los neumáticos con la mejor adherencia al asfalto; y su correcto ajuste se verá directamente reflejado en el comportamiento sobre la carretera, ya sea en la conducción diaria o en las pistas de competencia; permitiendo absorber todas las irregularidades de la vía, hundimientos o elevaciones; también aporta seguridad en las frenadas y detenciones y así, conservar la estabilidad, ofreciendo comodidad y seguridad a los ocupantes. En su mayoría las suspensiones modernas se basan en el sistema ‘De Carbon’, por el nombre de su inventor, que ideó el sistema de compensación del aceite en el interior de su circuito.

Los amortiguadores, al igual que las horquillas, incluyen dos componentes básicos: el resorte cuya función es transportar la carga, así como absorber el impacto de los golpes y otras imperfecciones de la vía y un amortiguador hidráulico que sirve para hacer trabajar de forma uniforme al muelle, transformando la energía elástica en calor que disipa la energía creada por la compresión del resorte y la extensión resultante (conocida como rebote); algunos sistemas más sofisticados también son asistidos por gas (aire o nitrógeno).
La motocicleta típica cuenta con una horquilla en la rueda frontal y un brazo oscilante con uno o dos amortiguadores para la parte trasera.
Teóricamente, las ruedas (masa no suspendida) no debieran nunca despegarse del suelo manteniendo la adherencia y la estabilidad, mientras el chasis (masa suspendida) debería mantenerse equilibrado para garantizar la estabilidad.

El resorte, también conocido como muelle, se encuentra formado por un espiral de acero enrollado y se clasifican de acuerdo con su velocidad de respuesta (una medida de la fuerza requerida para comprimir el resorte y se expresa en libras por pulgada). Por ejemplo, un resorte con una velocidad de 100 lbs / pulgada requerirá 100 lbs para comprimirlo una pulgada; cada pulgada adicional de compresión requeriría 100 libras de fuerza extra; a este tipo de muelle se le conoce como resorte de velocidad lineal. También podemos encontrar resortes de velocidad progresiva, básicamente es un solo espiral con diferentes niveles de compresión y resistencia, lo cual permite responder a múltiples velocidades, de esta manera la velocidad inicial puede ser de 60 lb / pulgada, posteriormente para comprimir cada pulgada subsiguiente, será necesario aplicar mayor fuerza (por ejemplo: 75 libras más para la segunda, 100 libras más para la tercera y así sucesivamente). La principal ventaja de este tipo de resortes es que ofrecen suficientemente flexibilidad para absorber las pequeñas irregularidades, mismo tiempo que son lo bastantemente firmes como para asimilar un gran golpe y/o mantener la estabilidad en las aceleraciones, frenadas y el paso por curva.

Amortiguación o compresión: es el efecto cuando el sistema se comprime, controla la velocidad con la que de baja la horquilla, y/o el amortiguador trasero, logrando suavizar los impactos producidos por las irregularidades en la vía. Con una configuración muy dura, la moto se torna bastante seca, dándonos movimientos fuertes; pero una demasiado blanda también puede ocasionarnos problemas con movimientos de rebotes prolongados y falta de firmeza.
La precarga varía una serie de parámetros geométricos de la moto y el reparto de masas entre ejes y por ende, influye muchísimo en su comportamiento dinámico; sin embargo, la precarga no endurece los muelles ya que no es lo mismo fuerza inicial que constante elástica o gradiente.
Extensión o rebote: es el efecto contrario a la amortiguación. Una vez que el resorte se comprime, éste tiende a regresar con fuerza a su posición original, sin embargo, este proceso debe hacerse suavemente para evitar que la rueda brinque sin control. Es aquí donde entra a trabajar el amortiguador hidráulico que va a gestionar el movimiento de retorno hacia arriba mediante las válvulas internas que administran el intercambio del aceite hidráulico (Fork Oil, que viene en diferentes viscosidades). La resistencia cinética resultante (movimiento) controla el retorno de la energía del resorte y la transfiere al aceite para ser disipada en forma de calor, manteniendo la motocicleta estable.
La precarga: se refiere a la diferencia de longitud entre el muelle completamente relajado o ‘libre’ y cuando este se encuentra montado (comprimido) en su alojamiento, con la suspensión está completamente extendida, es decir, haciendo tope en extensión. En resumen, es la presión a la que se somete el muelle inclusive cuando la suspensión no se encuentra funcionando o sencillamente no se está conduciendo.
Una precarga muy suave permitirá que la horquilla se comprima demasiado durante una maniobra de frenado, lo cual genera una pérdida de armonía en el movimiento a la hora de aplicar el freno o el acelerador; por otra parte, una precarga demasiado rígida afectara la comodidad, el suave andar de la moto, así como los movimientos que puede realizar para adaptarse a la carretera. Al comprimir o descomprimir un poco los resortes posteriores, se puede ajustar perfectamente la precarga para adaptarse a las condiciones para que coincidan con las necesidades y gustos del piloto y las condiciones en que usará la motocicleta, cuando viaja solo, acompañado o con equipaje.
Las suspensiones reciben este nombre porque mantienen el chasis suspendido sobre las ruedas y sirven para mantener constante la puesta a punto de la motocicleta.
Suspensión delantera:
La suspensión delantera, también conocida como telescópica, está conformada por dos tubos unidos en la zona superior a una tija o ‘araña’, la cual a su vez es el punto de sujeción con el chasis de la motocicleta; estas barras se insertan en un par de tubos más grandes en la parte inferior que están conectados al eje de la rueda, trabajan de manera similar al alargamiento de un telescopio, de allí su nombre. Este tipo de suspensión es el más comúnmente empleado en la mayoría de motocicletas, sobre todo en las de bajo cubicaje. En el interior, encontramos un resorte y el fluido hidráulico, además de una serie de válvulas que gestionan el flujo de aceite, con la finalidad de controlado adecuadamente los movimientos de compresión y rebote.

Existen dos tipos de suspensiones telescópicas: las horquillas convencionales y las invertidas (Upside Down Forks o USD). Estas últimas ofrecen una mayor rigidez debido a que pueden contener más fluido hidráulico, siendo ideales para motos de alto desempeño, empleadas en las carreras de pista o todo terreno, motocross o doble propósito; ya las motos de calle de alto rendimiento están igualmente empleando esta tecnología. La suspensión telescópica invertida presenta un inconveniente: cuando se daña el sello o retén, fácilmente pierde la totalidad del fluido, a diferencia de la telescópica normal que por gravedad retiene su contenido.
A nivel de funcionamiento interno las horquillas telescópicas se clasifican en convencionales o de cartucho
Convencionales: en este tipo de suspensión cuentan con un muelle y el pistón con sus orificios fijos o regulables.
De cartucho: es una evolución del anterior sistema, y es como disponer de ‘un amortiguador dentro del amortiguador’. La principal ventaja del cartucho es su circuito de alta velocidad, cuando por ejemplo cogemos un bache rápido que el sistema de amortiguación no puede absorber debido a que el aceite no puede pasar tan rápido por los orificios del pistón, el cartucho entra en acción abriendo un paso que permite liberar la presión, manteniendo en todo momento el control.
Las suspensiones telescópicas están diseñadas para que los resortes mantengan la altura determinada entre el chasis y el suelo. La precarga es un rango de ajuste que permite que dicha altura sea constante, aun cuando el piloto esté sobre la motocicleta. Los modelos más recientes de suspensiones telescópicas, y las versiones premium, permiten ajustes en precarga, compresión y rebote, otras ofrecen manejo independiente de estas funciones en cada botella.
Suspensión trasera:

En sus inicios, la suspensión trasera se conocía como ‘Hard Tail’ ya que hacía parte integral del cuadro de la moto. Con el paso del tiempo se desarrolló el brazo oscilante el cual bien puede sostener el eje de la rueda desde ambos lados o desde un solo lado, como en los modelos deportivos modernos. Sin embargo, este tipo de sistema aumenta el peso de la masa no suspendida de la moto. Los brazos basculantes convencionales (dobles), frecuentemente cuentan con dos amortiguadores de tipo Coil Over, que también pueden ser ajustados en la precarga compresión y rebote, dependiendo de la sofisticación del sistema. En diseños deportivos y motos de competencia, es mucho más común ver un solo amortiguador central (o en algunos casos descentrado), el cual usualmente cuenta con una carrera más larga y mayor rigidez.
