Costruzione di Motoveicoli

Corso di laurea magistrale in ingegneria meccanica – A.A 2018/19

Appunti di costruzione di motoveicoli

Sommario

• Classificazione dei veicoli ............................................................................................................. 5
• L1e ......................................................................................................................................... 6
• L1e-A .............................................................................................................................. 6
• L1e-B ............................................................................................................................... 6
• L2e ......................................................................................................................................... 6
• L2e-U .............................................................................................................................. 6
• L2e-P ............................................................................................................................... 7
• L3e ......................................................................................................................................... 7
• L3e-A1 ............................................................................................................................ 7
• L3e-A2 ............................................................................................................................ 7
• L3e-A3 ............................................................................................................................ 7
• L3e-AxE ........................................................................................................................... 7
• L3e-AxT ........................................................................................................................... 7
• L4e ......................................................................................................................................... 8
• L5e ......................................................................................................................................... 8
• L5e-A .............................................................................................................................. 8
• L5e-B ............................................................................................................................... 8
• L6e ......................................................................................................................................... 8
• L6e-A .............................................................................................................................. 8
• L6e-B ............................................................................................................................... 8
• Requisiti di sicurezza ............................................................................................................. 9
• Telai motociclistici ..................................................................................................................... 10
• Telaio a traliccio ................................................................................................................... 11
• Telaio a culla ........................................................................................................................ 13
• Telaio a struttura mista ....................................................................................................... 14
• Telaio monoscocca .............................................................................................................. 14
• Telaio monotrave ................................................................................................................ 14
• Telaio multitubolare ............................................................................................................ 15
• Telaio perimetrale ............................................................................................................... 15
• Passi di progettazione di un telaio ...................................................................................... 16
• Analisi modale ..................................................................................................................... 20
• Sospensioni motociclistiche ....................................................................................................... 22
• Ammortizzatori .................................................................................................................... 23
• Sospensioni a forcella telescopica ....................................................................................... 26
• Sospensioni a braccio oscillante .......................................................................................... 29
• Sospensioni a quadrilatero .................................................................................................. 32
• Telelever .............................................................................................................................. 35
• Piaggio MP3 ......................................................................................................................... 37
• Sospensioni posteriori ......................................................................................................... 40
• Ammortizzatori posteriori ............................................................................................ 40
• Pro-Link (Honda) .......................................................................................................... 42
• Uni-Track (Kawasaki) .................................................................................................... 43
• Full-floater (Suzuki) ...................................................................................................... 43
• Monocross (Yamaha) ................................................................................................... 43
• Parametri di valutazione della risposta di una sospensione ....................................... 44
• Freni motociclistici ..................................................................................................................... 45
• Disco freno .......................................................................................................................... 45
• Pinze freno ........................................................................................................................... 46
• Pompe freno ........................................................................................................................ 46
• Trasmissioni motociclistiche ...................................................................................................... 48
• Trasmissione a catena ......................................................................................................... 48
• Trasmissione a cinghia dentata ........................................................................................... 50
• Trasmissione ad albero ........................................................................................................ 50
• Polo dei momenti ................................................................................................................ 51
• Catena .......................................................................................................................... 51
• Albero cardanico .......................................................................................................... 53
• Cambio motociclistico ................................................................................................................ 54
• Cambio sequenziale............................................................................................................. 54
• Cambio in presa diretta ....................................................................................................... 54
• Cambio in cascata di ingranaggi .......................................................................................... 56
• CVT ....................................................................................................................................... 57
• Frizioni motociclistiche .............................................................................................................. 59
• Frizione ad asservimento di coppia ..................................................................................... 60
• Dinamica del motociclo ............................................................................................................. 63
• Guida del motociclo ................................................................................................................... 71
• Manovra di frenatura e sistemi di assistenza ............................................................................ 76
• Frenatura ideale ............................................................................................................... 79
• Sistemi di assistenza alla frenata ..................................................................................... 82
• CBS Combined Braking System ............................................................................... 82
• ABS Antilock Braking System ................................................................................... 83
• Sicurezza del motociclo .............................................................................................................. 85
• Manovra evasiva .............................................................................................................. 88
• Caduta .............................................................................................................................. 89
• Low side ........................................................................................................................ 90
• High side ....................................................................................................................... 90
• MSC Motorcycle Stability Control (ABS Cornering) ......................................................... 92

Classificazione dei veicoli

Definire in maniera chiara le categorie dei veicoli è essenziale per la competitività dell’industria automotive. Le categorie suddividono i veicoli al fine di avere normative ben distinte tra veicoli appartenenti a categorie differenti. Tale suddivisione garantisce anche di avere un mercato unico; posso cioè omologare un veicolo in un paese europeo, e poi tale omologazione vale per tutti i paesi appartenenti alla comunità Europea. In futuro l’omologazione Europea è probabile che venga estesa a livello mondiale.

Le categorie di veicoli principali sono:

• M: Veicoli per il trasporto passeggeri
• N: Veicoli per il trasporto di beni
• L: Veicoli a 2, 3 o 4 ruote
• T: Veicoli per uso agricolo e forestale

I veicoli appartenenti alle categorie M e N sono classificati come:

• Veicoli ad uso leggero (auto, vans, ecc)
• Veicoli ad uso pesante (camion, bus, ecc)

Nel corso ci occuperemo prevalentemente dei veicoli di categoria L quali motocicli, tricicli e quadricicli. A proposito di tale categoria, la nuova normativa di omologazione prevede una riduzione delle emissioni ed un aumento degli standard di sicurezza.

Figura 1-1 Suddivisione categoria L

L’immagine sopra mostra le categorie secondarie in cui si suddivide la categoria L; mentre nell’ultima riga vi sono riportati i limiti per i quali i veicoli rientrano nelle varie sotto categorie.

Vi sono altresì dei limiti per i quali i veicoli non sono soggetti alla regolamentazione EU 168/2013 e quindi non sono soggetti a omologazione, targatura e copertura assicurativa.

• < 6/ℎ Veicoli la cui
• Veicoli designati per persone diversamente abili
• Veicoli per competizioni
• Veicoli per la difesa, servizio antincendio, servizio medico
• Veicoli per servizio agricolo e forestale
• Veicoli per uso fuoristradistico
• Biciclette a pedalata assistita nelle quali la potenza continua del motore elettrico sia al massimo 250 W
• Veicoli senza posti a sedere
• < 540 Veicoli che hanno un qualsiasi posto a sedere che abbia il punto R ad un’altezza < 400 o in base alla categoria del veicolo alla quale dovrebbe appartenere in base agli altri parametri

La propulsione dei veicoli può essere data da:

• Motori a combustione interna:
  • Ad accensione comandata
  • Ad accensione spontanea
• Turbine, motore rotativo considerati a livello normativo come quelli a combustione interna
• Motori ad aria compressa che non emettono livelli di inquinanti o gas inerti più elevati di quelli presenti nell’ambiente. Dal punto di vista dello stoccaggio e alimentazione dell’aria compressa sono considerati del tutto analoghi ai veicoli operanti a combustibile gassoso.
• Motore elettrico
• Veicolo ibrido che combina due o più sistemi di propulsione precedenti

L1e

L1e-A

Rientrano in questa categoria le biciclette a pedalata assistita. L’assistenza della propulsione (< 1000 W continuativi) deve interrompersi a ≤ 25 km/h.

L1e-B

I veicoli che appartengono a questa categoria sono detti ciclomotori a due ruote e devono avere:

• Cilindrata del motore ≤ 50 cm³
• Velocità massima ≤ 45 km/h
• Potenza massima continua ≤ 4000 W

Sono sostanzialmente tutti i veicoli che soddisfano tali condizioni ma non rientrano nella L1e-A.

L2e

L2e-U

Ciclomotori a tre ruote progettati per il trasporto di beni con un piano di carico orizzontale aperto o chiuso. Tale piano deve soddisfare la seguente equazione:

(L × W) ≥ 0.3 × (M × N); dove L e W sono rispettivamente lunghezza e larghezza.

Inoltre:

• Il piano di carico deve essere chiaramente separato tramite un setto rigido dall’area riservata agli occupanti del veicolo
• Tale piano deve essere in grado di portare un volume minimo di 3600 cm³

L2e-P

Veicoli L2e destinati al trasporto di passeggeri e che non rientrano nella categoria L2e-U.

L3e

Questa è la categoria più ampia e dove ci concentreremo per il corso. Qui vi rientrano le motociclette a due ruote. Non ci sono limiti per la massa, che è dichiarata dal costruttore. In questa categoria confluiscono tutti i veicoli che non rientrano nella categoria L1e.

L3e-A1

Motociclette a basse prestazioni che soddisfino i seguenti requisiti:

• Cilindrata ≤ 125 cm³
• Potenza continuativa massima ≤ 11 kW
• Rapporto potenza/peso ≤ 0.1 kW/kg

L3e-A2

Motociclette di medie prestazioni aventi:

• Potenza continuativa massima ≤ 35 kW
• Rapporto potenza/peso ≤ 0.2 kW/kg

L3e-A3

Motociclette L3e che non rientrano nelle altre due categorie.

L3e-AxE

Motociclette enduro che presentano:

• Altezza della sella ≥ 900 mm
• Luce a terra ≥ 310 mm
• Rapporto di riduzione nella marcia più alta ≥ 6
• Massa in ordine di marcia ≤ 140 kg
• Nessun posto per il passeggero

PS: la "x" nel nome sta, di volta in volta, per 1, 2, 3 a seconda delle potenze inquadrate nelle precedenti definizioni.

L3e-AxT

Motociclette da trial che presentano:

• Altezza della sella ≤ 700 mm
• Luce a terra ≥ 280 mm
• Capacità del serbatoio ≤ 4 l
• Rapporto di riduzione nella marcia più alta ≥ 7.5
• Massa in ordine di marcia ≤ 100 kg
• Nessun posto per il passeggero

L4e

In tale categoria rientrano tutte le motociclette che non rientrano nella L3e ed in più le motociclette con sidecar che rispettino le seguenti condizioni:

• Massimo quattro posti incluso il guidatore
• Massimo due posti nel sidecar
• Nessun limite sulla massa

L5e

Tutti i veicoli a tre ruote che non rientrano nella L2e e Tricicli a motore aventi:

• Massa in ordine di marcia ≤ 1000 kg

L5e-A

Veicoli di categoria L5e che non rientrino nella L5e-B e che abbiano al massimo cinque posti incluso il sedile per il guidatore.

L5e-B

Tricicli commerciali caratterizzati da:

• Compartimento chiuso per i passeggeri con al massimo tre posti incluso il guidatore
• Progettati per il trasporto beni con un piano di carico orizzontale aperto o chiuso che rispetti la seguente equazione (L × W) ≥ 0.3 × (M × N)
• Il piano di carico deve essere chiaramente separato tramite un setto rigido dall’area riservata agli occupanti del veicolo
• Tale piano deve essere in grado di portare un volume minimo di 3600 cm³

L6e

Quadricicli leggeri aventi:

• Quattro ruote
• Velocità massima ≤ 45 km/h
• Massa in ordine di marcia ≤ 425 kg
• Cilindrata 50 cm³ ≤ 500 cm³ se spinto da un motore ad accensione comandata, oppure
• Massimo due posti incluso il guidatore

L6e-A

Veicoli L6e che non rientrano nei criteri L6e-B con una potenza massima continua ≤ 4000 W.

L6e-B

Quandrimobili aventi:

• Compartimento per guidatore e passeggeri chiuso e con al massimo tre posti
• Potenza massima continuativa ≤ 6000 W

L6e-BU

Veicoli L6e-B progettati per il trasporto beni con un piano di carico orizzontale aperto o chiuso che rispetti la seguente equazione (L × W) ≥ 0.3 × (M × N).

Il piano di carico deve essere chiaramente separato tramite un setto rigido dall’area riservata agli occupanti del veicolo e deve essere in grado di portare un volume minimo di 3600 cm³.