שלדות

17/04/2006 06:54:05

השלדה היא עמוד השדרה של האופנוע, השלד אליו מחוברים כל חלקי האופנוע. יניב סימסלו סוקר את סוגי השלדות בהן משתמשות יצרניות האופנועים השונות.

יניב סימסלו

בראשית ימי האופנועים, שלדות האופנועים היו בסה"כ שלדות אופניים מסיביות, בהן הותקנו מנועים. באופנועים של הימים ההם, ה"מיתלים" היו לחץ האוויר בצמיגים והקפיצים של המושב. הספקי המנועים דאז היו מספיק קטנים כך שלא נוצרו יותר מדי בעיות. מאז ועד ימינו התקדם עולם האופנועים בצעדי ענק וכיום ניתן למצוא 5 סוגים עיקריים של שלדות: שלדת סולם צינורות, שלדת קורה כפולה מאלומיניום, שלדת עריסה מצינורות פלדה, שלדת קורה מרכזית (Spine Frame) ושלדת מונוקוק.

פריחת אופנועי הספורט ואופנועי הנישה בשנים האחרונות הביאה לחלוקה די ברורה של סוגי שלדות לקטגוריות של אופנועים. כך, כמעט לכל אופנוע ספורט מודרני – ובטח אם מוצאו יפני, יש שלדת קורה כפולה מאלומיניום. מעטים האופנועים יוצאי הדופן בכל קטגוריה. כך למשל אופנועי דוקאטי יוצאי דופן בעולם אופנועי הספורט עם שלדת טרליס (סבכה) – מסבך צינורות פלדה דקים. 


שלדות המסבך של דוקאטי הפכו לסמל המסחרי שלהם. בתמונה: ה-999

התפתחות האופנועים משולבת בהתפתחות שלדות האופנועים וטכניקות הייצור. טכניקות ייצור שונות מאפשרות תכנון שלדה שונה, כך למשל אנו רואים כיום שלדות באופנועי מרוץ ובאופנועי כביש שמיוצרות בשיטת הזרקת אלומיניום ("ואקום"). שלדות אלה קלות וחזקות, אך יש להן גם כמה חסרונות כמו עמידות נמוכה ביותר למכות. למרות ההקשר ההיסטורי הברור, ננסה להתייחס במסגרת כתבה זו אל שלדות האופנועים באופן שונה מאשר סקירה היסטורית.

מהו בעצם תפקיד השלדה? השלדה מחברת בין רכיבי האופנוע השונים. גלגלי האופנוע מתחברים אל המתלים אשר בתורם, מחוברים אל השלדה בצוואר ההיגוי ובציר הזרוע האחורית. המנוע מחובר אל השלדה או תלוי ממנה. שאר הרכיבים - מיכל דלק, מושב, פיירינגים, מערכות מנוע היקפיות וכד' – מתחברים אף הם אל השלדה. אך תפקיד השלדה לא מסתיים בחיבור של כל רכיבי האופנוע. השלדה היא הגורם נושא העומס המרכזי באופנוע. כל הכוחות המועברים אל האופנוע דרך המנוע, מהגלגלים דרך מערכת המתלים, מגיעים אל השלדה. שלדה שאינה קשיחה מספיק כדי לעמוד בעומסים אלה – תגרום לכך שהאופנוע כולו יתנהג כמו מקרוני משובח בעת הרכיבה. גם אם כל שאר רכיבי האופנוע יתפקדו באופן מושלם – האופנוע כולו יסבול מהתנהגות כביש לקויה. הדוגמא המובהקת ביותר היא ה- UJM (כינוי גנאי שהיה נפוץ לאופנועים היפניים בעבר שנבנו כולם באותה תצורה. רגע, גם היום זה כך? ממ...) שנודעו בשלדה ומתלים גרועים. מה לגבי הכיוון השני? האם אפשרי לייצר שלדה "קשיחה מדי"? מבחינה הנדסית אין מושג כזה. אולם, מסתבר שהרוכבים מבחינים במושג כזה. כך, הדגמים הראשונים של ה- CR250 עם שלדת קורה כפולה מאלומיניום נודעו כקשיחים מדי, ואילו לוריס קפירוסי, רוכב המוטו GP של דוקאטי, התלונן טרום עונת 2006 כי שלדת אופנוע המוטו GP שלו קשיחה מדי. בהמשך המאמר נרחיב לגבי סוגיה זו. 


שלדת עריסה כפולה

כאשר ניגש מתכנן האופנוע למלאכתו, הדבר הראשון שעליו לעשות הוא לבחור בסוג השלדה שיהיה לאופנוע המתוכנן. סוג השלדה נקבע לפי: החומר ממנו תיוצר השלדה, תצורתה הנבחרת, השימוש ברכיבים אחרים באופנוע בתור רכיבים נושאי עומס, סוג המתלים. כל בחירה מלווה ביתרונות וחסרונות. כל בחירה מלווה בהשפעות משניות על תכונות אחרות של האופנוע. לדוגמא: שלדה של אופנוע מודרני שוקלת לרוב כ- 10 ק"ג ומטה. אין הרבה אפשרויות להנמיך את משקל השלדה. נניח שהמתכנן בוחר בתצורת קורה כפולה, ומחליט לייצר את הקורה מפלדה. משקל השלדה יגדל כמובן משמעותית. לכן, אנו נראה שכמעט תמיד שלדות קורה כפולה עשויות מאלומיניום.

בתחילת הדרך, היו שלדות האופנועים מבוססות על קורה מרכזית מסיבית: שלדות spine. שלדות מסוג זה דומות במעט לשלדות האופניים של האופנועים הראשונים. הספק המנועים שעלה בהתמדה, הוליד שלדות בעלות קורה מרכזית מסיבית, ממנה תלויים כל שאר רכיבי האופנוע. כיום ניתן לראות שלדות כאלה על מרבית אופנועי השטח (אם כי כיום יש תהליך של מעבר לשלדות עריסה וקורה כפולה גם באופנועי שטח). 

שלדת הקורה המרכזית (בתמונה למטה), מאפשרת פתרון יעיל של סידור רכיבי האופנוע, ובייחוד כאשר המנוע אינו גבוה. שימוש מודרני בשלדה כזו אפשר לראות בגוצי-בריאן. הקורה המרכזית היא בעלת פרופיל מלבני ומשמשת גם כתיבת האויר. 


שלדת קורה מרכזית

אך המרוץ אחר הספק גבוה יותר ויותר הותיר את עולם אופנועים עם שלדות חלשות מדי. התוצאה היתה רכיבה גלית, רכיבה עם תנודות ותנועות של האופנוע. עם הצורך הופיע הפתרון בדמות שלדות קשיחות יותר ובראשן, שלדת הנורטון featherbed. שלדה זו היא שלדת עריסה מצינורות פלדה. משקל השלדה עמד על כ- 12 ק"ג בלבד.

מרוץ ההספק המשיך ויחד עמו גם הצורך בשלדות קשיחות יותר. המתכננים החלו להשתמש בכלל הנדסי ידוע – טריאנגולציה. צינורות פלדה קצרים היוצרים מבנה משולש – מבנים הנדסיים קלים וחזקים. התוצאה שהתקבלה לפני כמה עשורים לא השתנתה עד ימינו. שלדת מסבך צינורות עדיין מאפשרת חוזק מיבני גבוה יחד עם שימוש בצינורות פלדה בקוטר קטן ועובי דופן נמוך. שילדה זו כבר הפכה לסמל המסחרי כמעט של אופנועי דוקאטי (אם כי גם הם פזלו פעם אחת לשילדת הקורה הכפולה), וכיום ניתן למצוא אותה בתוצרת איטלקית נוספת כמו במונדיאל פיאג'ה, ובבימוטה DB5 החדש.


רבותי: מהפך
בשנות השמונים, 1985 ליתר דיוק הגיעה המהפכה. מי לא מזהה את השלדה שבתמונה למטה? איך אפשר בלי להזכיר את השלדה של האופנוע שייצר את קטגורית אופנועי הרפליקה? משקל קל נקודה! עמד לנגד עיני מהנדסי סוזוקי בבואם לתכנן את ה- GSX750R הראשון. אמנם שלדות אלומיניום כבר היו בשימוש כלשהו בתחילת שנות השמונים, אך ההישג של מהנדסי סוזוקי היה ביכולת לייצר את השלדות האלו בייצור המוני במחיר זול. הם למדו כיצד לשלב צינורות אלומיניום יחד עם יציקות אלומיניום, ובכך הצליחו להקטין את כמות החלקים בשלדה מ- 90 חלקים לשלדת צינורות פלדה של אותה תקופה, ל- 26 חלקים בלבד בשלדת האלומיניום של ה- R. הישג מרשים בפני עצמו. כאשר יצא האופנוע, השלדה שקלה 8.2 ק"ג מדהימים בלבד. נוסף על כך נזקקו מהנדסי סוזוקי לתכנן סגסוגת אלומיניום ייחודית להם – כזו בה השלדה לא צריכה לעבור טיפול תרמי אחרי הייצור. על ההישג המדהים העיבה העובדה שהשלדות היו מעט חלשות מדי, והרבו להיסדק באזור החיבור לצוואר ההיגוי. 


שלדת ה-GSX750R הראשון מ-1985

לא רבים זוכרים, אבל במקביל ל- R750 יצא אופנוע ספורט חדשני נוסף לאויר העולם. ימאהה הציגה את ה- FZ750, האופנוע שילב שלדה שתוכננה בפעם הראשונה בהיסטוריה הדו גלגלית על ידי מחשב על, ומנוע בעל 5 שסתומים לצילינדר. בנוסף אפשרה שלדת הימאהה הטיית הצילינדרים קדימה לטובת חלוקת משקל עדיפה לפנים. למרות שהסוזוקי גנב את ההצגה, שלדת הימאהה לא נטתה להתאבד בטרם עת כמו שלדת הסוזוקי.

שלדת הימאהה היא הבסיס לשלדות הקורה הכפולה המודרניות. שילדת הקורה הכפולה שנהגתה והומצאה על ידי אנטוניו קובאס – מנהל בקבוצת המירוצים של הונדה שהלך השנה לעולמו, באה בגלל גובה האופנוע שכפתה שילדת העריסה בשל המעבר שלה מעל למנוע. מבט על R750 מודל 1986 מול אופנועי כביש מודרניים ממחיש היטב את הבעיה. קובאס העביר את הקורות העליונות של העריסה לצידי המנוע, וכך התקבלה שלדת הקורה הכפולה. יתרונות שלדת הקורה הכפולה הם בכך שמאפשרים חיבור די ישיר בין צוואר ההיגוי לציר הזרוע האחורית. חיבור כזה מאפשר השגת קשיחות מירבית, ומשקל שלדה נמוך. ערך מוסף של שילדת הקורה הכפולה הוא גישה נוחה למכונאים אל המנוע.


שלדת קורה כפולה

אך אליה וקוץ בה. שלדות אלו מתאפיינות ברוחב מוגזם, כי עליהן להקיף את המנוע. מגבלות טכניות לא אפשרו ייצור מנועי 4 צילינדרים לרוחב בעלי הינע לגל הזיזים בעזרת שרשרת מצד המנוע אלא רק ממרכז המנוע. מנועים כאלה הם רחבים למדי, וכך בעיית רוחב השלדה מחמירה.

סוג נוסף של שלדות הוא שלדות המונוקוק. שלדת מונוקוק היא למעשה "אין-שלדה". כלומר, קיימת יחידה אחת תצורתית של מיכל דלק, מושב וזנב, כששאר רכיבי האופנוע מחוברים ליחידה זו. שלדות אלה הן מאוד יקרות לייצור, ובד"כ כבדות למדי ולכן נדירות ביותר באופנועים סדרתיים. קשיחות השלדה נובעת מהקשיחות של המעטפת. יש נטייה לבלבל בין שלדות אלה לבין שלדות בהן המנוע משמש כגורם נושא עומס בשלדה. 2 הדוגמאות הכי מוכרות לאופנועי מונוקוק הם הבריטן וה- NR750. 


הבריטן המדהים של ג'ון בריטן. אופנוע שהקדים את זמנו. המנוע הוא נושא העומס העיקרי, ולמעשה, אין ממש שלדה



כאשר המנוע משמש בתור גורם נושא עומס מרכזי באופנוע - אל המנוע מחוברים שאר רכיבי האופנוע. לעיתים חיבור הרכיבים ההיקפיים הוא ישיר , למשל כאשר ציר הזרוע האחורית עובר בתוך המנוע. ולעיתים חיבור הרכיבים ההיקפיים מתבצע אל תת-שלדות אשר מחוברות למנוע.

דרישת השוק המרכזית כיום היא לאופנועים קלים וזריזים ככל האפשר. במסגרת מרוץ החימוש הנ"ל, עבר שינוי תפיסתי בתכנון שלדות האופנועים. בפרק הבא נתייחס לשיקולים נוספים בתכנון שלדות אופנועים.


שליחת כתבה לחבר
תגובות גולשים    הוספת תגובה חדשה
1.אילן17/04/2006 16:31:29
למי שחושב שיש עוד מה לדעת על שלדות מוזמן לנסות את הספר כאן :http://www.insightmoto.net/default.asp
2.רביבמצטרף להמלצה של אילן19/06/2006 14:22:19
הספר של שחר לוי שופך אור תיאורטי ומעשי מאלף על כל מש שחלמתי לדעת על אופנועים וגם זה בלשון המעטה. מומלץ מאוד מאוד


by xol | רשת מתנות מקוריות | דומיין עברי | משחקים וקונסולות | לוח קטנועים ואופנועים