Polkupyörän tai moottoripyörän geometria

Polkupyörän tai moottoripyörän geometria on joukko päämitat (pituudet ja kulmat), jotka kuvaavat kaksipyöräisen mallia. Tärkeimmät tiedot ovat akseliväli, pääputken kulma, haarukan siirtymä ja pyörä. Nämä parametrit ovat välttämättömiä määritettäessä kaksipyöräisen käyttäytymistä .

Akseliväli

Akseliväli on vaakasuora etäisyys maasta kosketuspisteitä pyörät. Akseliväli syntyy rungon pituudesta, pääputken kulmasta ja haarukan siirtymästä. Se on sama määritelmä kuin auton tai junan akseliväli.

Akseliväli vaikuttaa olennaisesti kahden pyörän pitkittäiseen vakauteen , samoin kuin kahdesta pyörästä ja kuljettajasta koostuvan kokoonpanon painopisteen korkeus . Sen arvo vaihtelee tavalliselle polkupyörälle hieman alle 1–1,1 metriä, skootterille noin 1,2 metriä ja joillekin moottoripyörille yli 1,8 metriä.

Ohjauksen kääntökulma

Ohjauksen kääntökulma annetaan polkupyörien vaakatasoon nähden. Kun se annetaan suhteessa pystysuoraan (moottoripyörät ja autot), puhumme sitten "pyörän kulmasta". Ohjauksen kääntöakseli on se akseli, jonka ympäri koko ohjaus (haarukka, ohjaustanko, pyörä jne. ) Kääntyy. Tämä kulma vastaa pääputken kulmaa, kun sitä on.

Pään putki

Polkupyörissä ohjauksen kääntökulmaa kutsutaan pään putken kulmaksi ja se annetaan vaakatasoon nähden. Esimerkiksi Lemond ehdottaa:

raidalle suunniteltu 2007 Filmore, jonka pääputken kulma vaihtelee 72,5 ° - 74 ° kehyksen koosta riippuen.
vuoden 2006 Tete de Course, joka on suunniteltu maantieajoihin ja jonka pääputken kulma vaihtelee 71,25 ° - 74 ° rungon koosta riippuen.

Haarukan jousituksen takia nykyaikaisilla maastopyörillä - toisin kuin maantiepyörillä - on yleensä pienempi pääputken kulma, tyypillisesti noin 70 °, vaikka ne voivat olla jopa 62 ° (tämä riippuu geometrian määritelmästä) .

Ainakin yksi valmistaja, Cane Creek, tarjoaa lisävarusteena kuulokemikrofonin, jonka avulla kääntökulmaa voidaan muuttaa (josta tulee sitten erilainen kuin pääputken kulmasta).

Pyörän kulma (rake)

Ja moottoripyörien (ja muut moottoriajoneuvot), ohjaustankoon kulma kutsutaan caster-kulma (tai rake ), ja annetaan suhteessa pystysuoraan; metsästyskulma 0 ° on siis pystysuora. Esimerkiksi Moto Guzzi tarjoaa:

2007 Breva V 1100 pyöräkulmalla 25 ° 30 '(25,5 astetta)
2007 Nevada, jonka pyöräkulma on 27,5 °

Haarukan siirtymä

Haarukka offset on kohtisuora etäisyys etu- pyörän akselin ja ohjauspyörän kääntöakseli. Pystysuorassa polkupyörän haarukassa tämän siirtymän suuruusluokka on 40-50 mm.

Haarukan siirtymä voidaan saavuttaa taivuttamalla haarukan putkia, lisäämällä haarukan putkiin nähden kohtisuorassa oleva pudotus tai siirtämällä haarukan putken kannattimia ohjausputken eteen tai asentamalla haarukan putket kulmaan suhteessa ohjaustapiin. Kaarevien putkien haarukoiden kehitys johtuu George Singeristä.

Teleskooppihaarukkaputkilla varustetuissa moottoripyörissä haarukan siirtymä voidaan saavuttaa siirtämällä putket eteenpäin haarukan kolmioissa tai antamalla niille kulma (yleensä asteikolla 0) kolmioihin asennettuihin haarukoihin tai yhdistämällä siirtymä ja kulma. Muut harvinaisemmat moottoripyörän haarukat, kuten vedetyt tai työnnetyt pyörät, voivat mukauttaa siirtymää säätämällä nivelvarsien pituutta.

Negatiivista haarukan siirtymää voidaan käyttää, kun ohjainputki on hyvin pystysuora, mikä mahdollistaa riittävän pyörän (vakauden suurella nopeudella) saavuttamisen samalla kun pyörän kallistus on alhainen (vakaus alhaisella nopeudella).

Haarukan pituus

Haarukan pituus ilmoitetaan pyöränakselin ja haarukkaputken alemman laakerin välillä (mitattuna kohtisuorassa ohjausputken akseliin nähden).

Metsästää

Metsästykseen on etäisyys vaakatasossa välinen yhteyspiste etupyörän ja kohdan, jossa akselin ohjaustankoon leikkaa maahan. Tätä etäisyyttä pidetään positiivisena, jos pyörän kosketuspiste on kääntöakselin ja maan välisen leikkauspisteen takana. Useimmilla kaksipyöräisillä on positiivinen pyörä, vaikka harvoilla, kuten Python 'Lowracer', on negatiivinen pyörä.

Metsästystä pidetään yleensä olennaisena osana kaksipyöräisen ohjattavuutta, ja se mainitaan joskus valmistajien teknisissä tiedoissa.

Pyörä syntyy ohjaustapin kulmasta, haarukan siirtymästä ja pyörän halkaisijasta. Voimme laskea heidän vuorovaikutuksensa tämän kaavan avulla:

{\ displaystyle {\ text {Metsästys}} _ {\ text {bike}} = {\ frac {R_ {w} \ cos (A_ {h}) - O_ {f}} {\ sin (A_ {h}) }}}

{\ displaystyle {\ text {Metsästys}} _ {\ text {moto}} = {\ frac {R_ {w} \ sin (A_ {r}) - O_ {f}} {\ cos (A_ {r}) }}}

missä on pyörän säde, on ohjaustapin kulma suhteessa vaakatasoon, on pyörän kulma (ohjaustapin kulma suhteessa pystysuoraan) ja on haarukan siirtymä. Reittiä voidaan lisätä lisäämällä pyörän halkaisijaa, vähentämällä ohjaustapin kulmaa (suhteessa vaakatasoon) tai vähentämällä haarukan siirtymää . Pyörä pienenee, kun ohjauksen kääntökulma muuttuu pystysuorammaksi, kun haarukan siirtymä kasvaa ja kun pyörän halkaisija pienenee. ${\ displaystyle R_ {w}}$ ${\ displaystyle A_ {h}}$ $A_ {r}$ ${\ displaystyle O_ {f}}$

Moottoripyöräilijät pyrkivät määrittelemään ajon puhumalla harhakulmasta. Mitä suurempi kulma, sitä suurempi metsästys. Ohjaustapin kulma pienenee vastaavasti pyörän kulman kanssa.

Pyörä vaihtelee, kun kaksipyöräinen kallistuu tai ohjausta käännetään. Perinteisessä geometriassa polku vähenee (ja akseliväli kasvaa, jos se mitataan kosketuspisteiden välillä maassa eikä akseleilla), kun kaksi pyörää kallistuu ja ohjaus on suunnattu sivulle. Pyörä vaihtelee myös riippuen suspensioiden syvyydestä esimerkiksi jarrutuksen aikana. Kun haarukka puristuu massansiirron vuoksi jarrutuksen aikana, pyörä ja akseliväli pienenevät. Ainakin yhdessä MotoCzysz C1 -moottoripyörässä on haarukka, jonka polku on säädettävissä 89 mm: stä 101 mm: iin.

Vaikka tieteellinen käsitys kahden pyörän ohjaamisesta on edelleen epätäydellistä, metsästys on varmasti yksi tärkeimmistä parametreista määritettäessä kaksipyöräisen ohjattavuutta. Tutkimuksen mukaan nolla metsästys voi olla etuja:

Aeraulisen työntökeskuksen sijainnin vaikutus sivutuulen aikana eliminoidaan
Pyörän kallistuminen (pyörän räpylä: katso alla) estetään.

Koulutetuilla ja reagoivilla lentäjillä voi olla parempi liikeradan hallinta, jos takaa-ajoa vähennetään, mutta korkea pyörä tekee "handsfree" -ajon helpommaksi ja siksi sitä pidetään vakaampana.

Pyörän kiila

Pyörän kaatuminen on käyttäytymistä, jossa pyörällä on taipumus kääntyä enemmän kuin ajaja sanelee, koska pyörä kallistuu ohjauksen ollessa kytkettynä. Tämä johtuu kahden pyörän etuosan laskemisesta siirryttäessä poispäin keskiasennosta. Tämä sijainnin pudotus noudattaa seuraavaa yhtälöä:

{\ displaystyle f = b \ sin \ vartheta \ cos \ vartheta}

Missä:

f

= "Pyörän kallistuskerroin", joka vastaa etupyörän akselin korkeuden pudotuksen arvoa, kun ohjaus kytketään 90 asteen asentoon "suoraan eteenpäin" -asennosta. Se annetaan yleensä millimetreinä.

b

= metsästys

\ vartheta

= ohjauksen kääntökulma

Koska pyörän kallistuminen liittyy kahden pyörän etuasennon laskemiseen, painolla on taipumus saada ohjaus kääntymään yhä nopeammin ilman ajajan puuttumista asiaan. Kun ohjaus on kytketty, ohjaajan on pyrittävä tuomaan ohjaus takaisin akselille, joka nousee kahden pyörän etuosaa kohti. Etupyörän pyörimisinertia vähentää pyörän kallistusvaikutusta, koska se luo vääntömomentin, joka vastustaa suunnanmuutosta.

Yllä olevan yhtälön mukaan pyörän lisääminen tai ohjauskulman pienentäminen (pyörän kulman lisääminen) lisää pyörän kallistusta, mikä lisää ohjaustangon paluuvääntömomenttia ohjauksen palauttamiseksi takaisin keskelle ja lisää kahden pyöräilijä yhtäkkiä poikkeamalla tieltään. Myös etupyörän tukeman painon lisääminen lisäämällä kahden pyörän massaa tai sen kuormaa tai siirtämällä painopistettä vaakatasossa eteenpäin lisäävät pyörän kaatumiseen liittyviä ongelmia. Lisää etupyörän hitautta lisäämällä syklin nopeutta, ja siksi pyörän pyörimisnopeus vastustaa pyörän kallistamista.

Tietyn määrän 'pyörän kallistusta' pidetään toivottavana, koska ohjaustangossa aiheutettu voima ilmoittaa kuljettajalle, että ohjaus on kytketty, jolloin he voivat tietää, milloin ohjaus on vapaa-asennossa. Kirjailija Jan Heine kirjoittaa Bicycle Quarterly -lehdessä : ”Polkupyörä, jolla on liian pieni pyörän kallistuminen, on löysä ohjaustankojensa reaktioissa liikkumiseen. Liian suurella pyörän kallistuksella polkupyörällä on taipumus poiketa kurssistaan pienillä ja keskisuurilla nopeuksilla. "

Muutokset

Haarukat voidaan muuttaa tai vaihtaa, mikä muuttaa kahden pyörän geometriaa.

Haarukan pituuden muuttaminen

Haarukan pituuden lisääminen esimerkiksi vaihtamalla jäykästä haarukasta joustohaarukkaan nostaa kahden pyörän etuosaa ja vähentää siten sen ohjauskulmaa (lisää pyörän kulmaa).

Nyrkkisääntö on, että 10 mm haarukan pituuden muutos muuttaa ohjauskulman puoli astetta (1,1 m: n akseliväli).

Muokkaa haarukan siirtymää

Haarukan siirtymän lisääminen vähentää reittiä ja jos se tehdään olemassa olevalla haarukalla taivuttamalla putkia pidentämättä pudotuksia, se lyhentää haarukkaa.

Sääntelyverotus

Osavaltiossa Pohjois-Dakota ( Yhdysvallat ) säätelee ala- ja ylärajat metsästys ja karkottamiseen moottoripyöriä käytetä yleisillä teillä.

Kaikkien moottoripyörien, lukuun ottamatta kolmipyöriä, on täytettävä seuraavat ohjausvaatimukset:

Suurin: Pyörän kulma: 45 astetta; metsästys: 14,5 tuumaa (35,56 senttimetriä) positiivinen Pienin: Rullakulma: 20 astetta; metsästys: 2 tuumaa (5,08 senttimetriä) positiivinen

Muut näkökohdat

Muita geometriaan liittyviä näkökohtia, kuten ergonomiaa tai käyttötarkoitusta, on artikkelissa polkupyörän rungossa . Ja moottoripyörien, muut parametrit ovat korkeus satula, ja asema jalkatuet ja ohjaustankoon.

Katso myös

Viitteet

Julien Vaissette, piirustukset Jean-Charles Barbé, " Oikea akseliväli moottoripyörätyypin mukaan " (katsottu 7. marraskuuta 2019 )
" Lemond Racing Cycles " [ arkisto4. elokuuta 2006] ,2006(katsottu 8. elokuuta 2006 )
Paul Aston, “ Ensimmäinen ratsastus: Nicolai Mojo GeoMetron ” , PinkBike,28. syyskuuta 2015(käytetty 26. helmikuuta 2017 ) :“GeoMetron Details: 62-63,5 ° pään putken kulma takaiskun ja haarukan mukaan. "
Matt Pacocha, " Cane Creek AngleSet -katsaus " , BikeRadar ,23. joulukuuta 2011(käytetty 14. huhtikuuta 2013 )
Rider Contributor, " Jousitus ja ymmärtäminen moottoripyörän harava ja polku " , Rider Magazine30. kesäkuuta 2009(katsottu 14. joulukuuta 2013 ) :"Rake on kulma asteina, jonka kehyksen ohjauspää ... kallistetaan pystysuorasta"
" Moto Guzzi USA " [ arkisto12. joulukuuta 2006] ,2006(katsottu 11. joulukuuta 2006 )
" Geometry of Bike Handling " , Calfee Design (katsottu 6. huhtikuuta 2011 )
Kevin Atkinson, The Singer Story: Autot, hyötyajoneuvot, polkupyörät ja moottoripyörät , Veloce Publishing Ltd.,2013( lue verkossa )
"Polkupyörän kaarevat etuhaarukat ovat George Singer -patentti, ja niitä käytetään edelleen tänään. "
" Rake & Trail Calculator " , RB Racing (käytetty 14. joulukuuta 2013 )
Andy Hornsby , "Takaisin kouluun" ( Internet-arkiston versio 4. huhtikuuta 2005 )
Damon Rinard , " haarukka Pituudet " [ arkisto26. lokakuuta 2007] ,1996(katsottu 18. lokakuuta 2007 )
" Frame Geometry " [ arkisto20. huhtikuuta 2011] (käytetty 7. huhtikuuta 2011 )
Josh Putnam, ” ohjausgeometrian: Mikä on Trail? " [ Arkisto30. huhtikuuta 2011] (käytetty 7. huhtikuuta 2011 )
“ Johdanto polkupyörän geometriaan ja käsittelyyn. " [ Arkisto30. huhtikuuta 2011] , Chunk 666 (käytetty 7. huhtikuuta 2011 )
Josh Putnam , " Ohjausgeometria: Mikä on reitti? " ,2006(katsottu 8. elokuuta 2006 )
{{verkkolinkki | otsikko = TRAIL | nimi = Cossalter | etunimi = Vittore | vuosi = 2006 | url = http://www.dinamoto.it/DINAMOTO/on-line%20papers/Avancorsa/trail.htm | arkisto -url = https://archive.is/20060510130419/http://www.dinamoto.it/DINAMOTO/on-line%20papers/Avancorsa/trail.htm | dead-url = kyllä | archive-date = 2006- 05-10 | Käytetty = 2006-12-14}}
Vittore Cossalter , moottoripyörädynamiikka , Lulu.com,2006, 2. painos , 360 Sivumäärä ( ISBN 978-1-4303-0861-4 , lue verkossa ) , s. 234
" MotoCzysz " [ arkisto1. st joulukuu 2006] ,2006(katsottu 14. joulukuuta 2006 )
Frank R.Whitt ja Jim Papadopoulos, pyöräilytieteet , Massachusettsin teknillinen instituutti,1982, Kolmas painos. ( ISBN 0-262-73154-1 ) , "Luku 8"
{{web-linkki | otsikko = täysin ajettavan yhden raidan ihmiskoneen dynaaminen vakaus | nimi = Watkins | etunimi = Gregory K. | url = http://www.coe.uncc.edu/~gkwatkin/Dissertation / chapter14.pdf | katsottu = 2006-08-23 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20060717170926/http://www.coe.uncc.edu/~gkwatkin/Dissertation/chapter14.pdf | arkistoitu = 17. heinäkuuta 2006 | deadurl = kyllä}}
Tony Foale , moottoripyörien käsittely ja alustan suunnittelu: Taide ja tiede , Tony Foale Designs,2002, 3–11 Sivumäärä ( ISBN 84-933286-1-8 , lue verkossa )
Jan Heine, "Bicycle Quarterly - Glossary" ( Internet-arkiston versio 21. toukokuuta 2010 ) , Vintage Bicycle Press.
Tom Matchak , " Haarukan uudelleen harjoittelu ja pään kulman muutos " [ arkisto17. toukokuuta 2008] ,2006(käytetty 30. toukokuuta 2008 )
" Luvut 39-27 Moottoripyörävarusteet " ,2006(katsottu 14. joulukuuta 2006 )

Ulkoiset linkit