Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Параметры геометрии велосипеда: колесная база , угол поворота оси поворота, вылет вилки и след.

Геометрия велосипеда и мотоцикла - это набор ключевых измерений (длины и углов), которые определяют конкретную конфигурацию велосипеда. Основными из них являются колесная база , угол поворота оси поворота, вылет вилки и след. Эти параметры имеют большое влияние на управляемость велосипеда .

Колесная база [ править ]

Колесная база - это расстояние по горизонтали между центрами (или точками контакта с землей) передних и задних колес. Колесная база - это функция длины задней рамы, угла поворота оси поворота и смещения вилки. Это похоже на термин колесная база, используемый для автомобилей и поездов.

Колесная база имеет большое влияние на продольную устойчивость велосипеда, [ необходимо пояснение ], наряду с высотой центра масс велосипеда и гонщика. Короткие велосипеды больше подходят для езды на задних колесах и остановках .

Угол оси поворота [ править ]

Телескопическая вилка на мотоцикле BMW показывает угол оси поворота, также называемый передним углом.
Пример измельчителя с необычно большим передним углом

Угол оси поворота называется углом ролика при измерении от вертикальной оси или углом головы при измерении от горизонтальной оси. Ось рулевого управления является осью , вокруг которой рулевой механизм (вилка, руль, переднее колесо и т.д.) поворачивается. Угол оси рулевого управления обычно совпадает с углом рулевой колонки .

Угол наклона головы велосипеда [ править ]

В велосипедах угол поворота оси рулевого управления отсчитывается от горизонтали и называется углом головы ; угол головы 90 ° будет вертикальным. Например, Lemond [1] предлагает:

  • Filmore 2007 года выпуска, разработанный для гусеницы, с углом наклона головы от 72,5 ° до 74 ° в зависимости от размера рамы.
  • Tete de Course 2006 года, разработанный для шоссейных гонок, с углом наклона головы от 71,25 ° до 74 ° в зависимости от размера рамы.

Из-за подвески передней вилки современные горные велосипеды - в отличие от шоссейных - имеют более слабый угол наклона рулевой трубы, как правило, около 70 °, хотя он может быть и 62 ° (в зависимости от настройки геометрии рамы). [2]

По крайней мере, один производитель, Cane Creek, предлагает послепродажную гарнитуру без резьбы, которая позволяет изменять угол наклона головы. [3]

Угол наклона мотоцикла [ править ]

В мотоциклах угол поворота рулевой оси отсчитывается от вертикали и называется углом наклона , передним углом или просто передним углом ; [4] Таким образом, угол наклона 0 ° считается вертикальным. Например, Moto Guzzi [5] предлагает:

  • Breva V 1100 2007 года выпуска с углом наклона 25 ° 30 '(25,5 °)
  • Nevada Classic 750 2007 года выпуска с углом наклона 27,5 °

Смещение вилки [ править ]

Вилки смещения является перпендикулярным расстояние от оси рулевого управления к центру переднего колеса.

В велосипедах смещение вилки также называется граблями вилки . Вилки шоссейных гоночных велосипедов имеют вылет 40–50 мм (1,6–2,0 дюйма). [6]

Смещение может быть реализовано путем изгиба вилок, добавления перпендикулярных выступов на их нижних концах, смещения гнезд вилочных лезвий венца вилки перед рулевым механизмом или путем установки вилок в корону под углом к ​​рулевой трубе. Разработка вилок с изгибами приписывается Джорджу Сингеру . [7]

В мотоциклах с телескопическими трубами вилки смещение вилки может быть реализовано либо смещением в тройном дереве , добавлением граблей тройного дерева [8] (обычно измеряется в градусах от 0) к трубам вилки, когда они устанавливаются в тройное дерево, либо комбинация двух. [9] Другие, менее распространенные вилки для мотоциклов , такие как вилка продольного или ведущего рычага, могут компенсировать длину рычагов тяги.

Длина вилки [ править ]

Длина вилки измеряется параллельно рулевой трубе от нижнего подшипника венца вилки до центра оси. [10]

След [ править ]

Диаграмма, показывающая эффект уменьшения угла наклона рулевой трубы, смещения вилки или размера (диаметра) колеса на трассе.
См. Также: Угол кастера § След или след

След , или заклинатель, - это расстояние по горизонтали от места, где переднее колесо касается земли, до места, где ось поворота пересекает землю. Измерение считается положительным, если точка контакта переднего колеса с землей находится позади (по направлению к задней части велосипеда) от точки пересечения оси рулевого управления с землей. У большинства велосипедов есть положительный след, хотя у некоторых, таких как велосипед с двумя массовыми коньками и Python Lowracer, есть отрицательный след. [11]

Тропа часто упоминается как важный фактор, определяющий характеристики управляемости велосипеда [12] [13], и иногда указывается в геометрических данных производителей велосипедов. Уилсон и Papodopoulos [ править ] утверждают , что механический след может быть более важной и информативной переменной, [14] , хотя оба выражения описывают почти то же самое.

След - это функция угла поворота рулевой оси, смещения вилки и размера колеса. Их отношения можно описать следующей формулой: [15]

и

где - радиус колеса, - угол наклона головы велосипеда, измеренный от горизонтали, - передний угол мотоцикла, измеренный от вертикали, - это смещение вилки. След можно увеличить, увеличив размер колеса, уменьшив или уменьшив угол наклона головы или уменьшив вылет вилки . След уменьшается с увеличением угла наклона головы (становится круче), с увеличением вылета вилки или с уменьшением диаметра колеса.

Мотоциклисты склонны говорить о следе в зависимости от переднего угла . Чем больше передний угол, тем больше шлейф. Обратите внимание, что на велосипеде с увеличением переднего угла угол наклона головы уменьшается.

Маршрут может меняться в зависимости от наклона или поворота велосипеда. В случае традиционной геометрии след уменьшается (и колесная база увеличивается, если измерять расстояние между точками контакта с землей, а не ступицами), когда велосипед наклоняется и поворачивается в направлении наклона. [16] Тропа также может меняться при срабатывании подвески, например, в ответ на торможение. Поскольку телескопические вилы сжимаются из-за передачи нагрузки во время торможения, след и колесная база уменьшаются. [17] [ самостоятельно опубликованный источник? ] По крайней мере, один мотоцикл, MotoCzysz C1 , имеет вилку с регулируемым ходом от 89 до 101 мм [3,50 до 3,98 дюйма]. [18]

Механический след [ править ]

Механический след - это расстояние по перпендикуляру между осью рулевого управления и точкой контакта переднего колеса с землей. [19] Это также может называться обычным следом . [20] В каждом случае его значение равно числителю в выражении для следа.

, и

Хотя научное понимание велосипедного рулевого управления остается неполным, [14] механический след, безусловно, является одной из наиболее важных переменных в определении характеристик управляемости велосипеда. Нулевой след может дать некоторые преимущества: [21]

  • исключено влияние положения центра давления ветровых сил, идущих сбоку
  • эффект флопа колеса (см. ниже) устранен

Опытные и бдительные гонщики могут лучше контролировать путь, если механический след ниже, в то время как более высокий след, как известно, облегчает езду на велосипеде «без рук» и, следовательно, более субъективно устойчив.

Колесо флоп [ править ]

Бросок колес относится к поведению рулевого управления, при котором велосипед или мотоцикл имеет тенденцию поворачиваться больше, чем ожидалось, из-за того, что переднее колесо "плюхается" при повороте руля. Колебание колеса вызвано опусканием передней части велосипеда или мотоцикла, когда руль поворачивается в сторону от положения «прямо вперед». Это явление опускания происходит согласно следующему уравнению:

куда:

= "коэффициент перекоса колеса", расстояние, на которое центр оси переднего колеса опускается, когда руль поворачивается из положения по прямой в положение, отклоняющееся от прямой на 90 градусов.
= след
= угол головы

Поскольку при буксовании колес опускается передняя часть велосипеда или мотоцикла, сила тяжести будет иметь тенденцию к продолжению вращения руля с увеличением скорости вращения и без дополнительного воздействия водителя на руль. Как только руль повернут, гонщику необходимо приложить крутящий момент к рулю, чтобы вернуть его в прямое положение и поднять переднюю часть велосипеда или мотоцикла на исходную высоту. [22] Инерция вращения переднего колеса уменьшит серьезность эффекта шатания колеса, поскольку это приводит к тому, что для инициирования или ускорения изменения направления переднего колеса требуется противодействующий крутящий момент.

Согласно уравнению, приведенному выше, увеличение следа и / или уменьшение угла наклона головы увеличит коэффициент провисания колес на велосипеде или мотоцикле, что увеличит крутящий момент, необходимый для возврата руля в положение движения по прямой, и увеличит тенденцию транспортного средства. внезапно отклониться от кривой. Кроме того, увеличение веса, приходящегося на переднее колесо транспортного средства, либо путем увеличения массы транспортного средства, всадника и груза, либо путем изменения соотношения веса для смещения центра масс вперед, увеличит серьезность эффекта провисания колеса. Увеличение инерции вращения переднего колеса за счет увеличения скорости транспортного средства и скорости вращения колеса будет иметь тенденцию противодействовать эффекту провисания колеса.

Обычно считается желательным определенное количество флопов на колесах. В журнале Bicycle Quarterly автор Ян Хайне писал: «Велосипед со слишком маленьким шлепком руля будет вялым в реакции на толчки руля. Велосипед со слишком большим шлепком колеса будет иметь тенденцию отклоняться от своей линии на низких и умеренных скоростях». [23]

Модификации [ править ]

Вилки можно модифицировать или заменять, тем самым изменяя геометрию велосипеда.

Изменение длины вилки [ править ]

Увеличение длины вилки, например путем перехода с жесткой на подвеску, поднимает переднюю часть велосипеда и, таким образом, уменьшает угол его головы. [10] Удлинение вилки будет иметь противоположный эффект на грабли мотоцикла, поскольку грабли измеряются в противоположном направлении.

Практическое правило: изменение длины вилки на 10 мм дает изменение угла оси рулевого управления на полградуса.

Изменение смещения вилки [ править ]

Увеличение смещения вилки уменьшает след, а если выполняется на существующей вилке путем изгиба без удлинения лезвий, вилка укорачивается.[24]

Юридические требования [ править ]

В штате Северная Дакота (США) фактически есть минимальные и максимальные требования к граблям и тропам для «производства, продажи и безопасной эксплуатации мотоцикла на дорогах общего пользования». [25]

"4. Все мотоциклы, за исключением трехколесных, должны соответствовать следующим требованиям в отношении геометрии передних колес:

МАКСИМУМ: угол наклона: 45 градусов; След: 14 дюймов [35,56 см] положительный результат
МИНИМАЛЬНЫЙ: угол наклона: 20 градусов; След: 2 дюйма [5,08 см] положительный результат

Спецификации производителя должны включать конкретные грабли и след для каждого мотоцикла или класса мотоциклов, а термины «грабли» и «след» должны быть определены директором в соответствии с правилами, принятыми в соответствии с главой 28–32 ».

Другие аспекты [ править ]

Для других аспектов геометрии, таких как эргономика или предполагаемое использование, см. Статью о раме велосипеда . Для мотоциклов другими основными геометрическими параметрами являются высота сиденья и относительное расположение подножки и руля.

См. Также [ править ]

  • Велосипед и мотоцикл динамика
  • Велосипедная вилка
  • Велосипедная рама
  • Вилка для мотоцикла

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Lemond Racing Cycles" . 2006. Архивировано из оригинала 4 августа 2006 года . Проверено 8 августа 2006 года .
  2. ↑ Пол Астон (28 сентября 2015 г.). «Первая поездка: Николай Моджо ГеоМетрон» . PinkBike . Проверено 26 февраля 2017 года . Детали GeoMetron: угол наклона головы 62–63,5 °, в зависимости от амортизатора и длины вилки.
  3. ^ Matt Pacocha (23 декабря 2011). "Обзор Cane Creek AngleSet" . BikeRadar . Проверено 14 апреля 2013 года .
  4. ^ Rider Contributor (30 июня 2009 г.). «Подвеска и понимание мотоциклетных граблей и трассы» . Журнал Райдер . Проверено 14 декабря 2013 года . Угол наклона - это угол в градусах, на который рулевая головка рамы ... отклоняется назад от вертикали.
  5. ^ "Moto Guzzi USA" . 2006. Архивировано из оригинала 12 декабря 2006 года . Проверено 11 декабря 2006 года .
  6. ^ «Геометрия управления велосипедом» . Дизайн Калфи . Проверено 6 апреля 2011 года .
  7. ^ Кевин Аткинсон (2013). История певца: автомобили, коммерческие автомобили, велосипеды и мотоциклы . Veloce Publishing Ltd . Проверено 14 декабря 2013 года . Изогнутая передняя вилка велосипеда - это патент Джорджа Сингера, который используется до сих пор.
  8. ^ «Калькулятор рейка и следа» . РБ Гонки . Проверено 14 декабря 2013 года .
  9. ^ Хорнсби, Энди (2006). «Снова в школу» . Архивировано из оригинала 4 апреля 2005 года . Проверено 12 декабря 2006 года .
  10. ^ a b Ринард, Дэймон (1996). «Длина вил» . Архивировано 26 октября 2007 года . Проверено 18 октября 2007 года .
  11. ^ "Геометрия рамы" . Архивировано 20 апреля 2011 года . Проверено 7 апреля 2011 года .
  12. ↑ Джош Патнэм. "Геометрия рулевого управления: что такое след?" . Архивировано 30 апреля 2011 года . Проверено 7 апреля 2011 года .
  13. ^ «Введение в геометрию и управление велосипедом» . Чанк 666 . Архивировано 30 апреля 2011 года . Проверено 7 апреля 2011 года .
  14. ^ а б Уитт, Фрэнк Р .; Джим Пападопулос (1982). «Глава 8». Велосипедная наука (Третье изд.). Массачусетский Институт Технологий. ISBN 0-262-73154-1.
  15. Перейти ↑ Putnam, Josh (2006). "Геометрия рулевого управления: что такое след?" . Проверено 8 августа 2006 года .
  16. ^ Cossalter, Витторе (2006). «ТРАССА» . Архивировано из оригинального 10 мая 2006 года . Проверено 14 декабря 2006 года .
  17. ^ Cossalter, Витторе (2006). Динамика мотоцикла (второе изд.). Lulu.com. п. 234. ISBN 978-1-4303-0861-4.[ самостоятельно опубликованный источник ]
  18. ^ "MotoCzysz" . 2006. Архивировано из оригинала на 1 декабря 2006 года . Проверено 14 декабря 2006 года .
  19. ^ Тони Фоул (2006). Управление мотоциклом и конструкция шасси: искусство и наука . п. 3-1. ISBN 9788493328634. Проверено 18 октября 2013 года . расстояние между пятном контакта с землей и осью рулевого управления, измеренное под прямым углом к ​​этой оси. В SAE [это] называется «Механический след».
  20. ^ Витторе Cossalter (2006). Динамика мотоцикла . п. 32. ISBN 9781430308614. Проверено 18 октября 2013 года . нормальный след - это расстояние по перпендикуляру между передней точкой контакта и осью рулевой колонки.
  21. ^ Уоткинс, Грегори К. "Динамическая устойчивость полностью оборудованного одноколейного транспортного средства с приводом от человека" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 17 июля 2006 года . Проверено 23 августа 2006 года .
  22. ^ Фоул, Тони (2002). Управление мотоциклами и конструкция шасси . Тони Фоул Дизайн. С. 3–11. ISBN 84-933286-1-8. Проверено 3 июня 2010 года .
  23. Перейти ↑ Heine, Jan. «Bicycle Quarterly - Glossary» . Винтажный велосипедный пресс. Архивировано из оригинального 21 мая 2010 года . Проверено 3 июня 2010 года .
  24. ^ Матчак, Том (2006). "Перелистывание вил и изменение угла наклона" (PDF) . Архивировано 17 мая 2008 года (PDF) . Проверено 30 мая 2008 года .
  25. ^ «ГЛАВА 39-27 МОТОЦИКЛОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ» (PDF) . 2006 . Проверено 14 декабря 2006 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Геометрия рулевого управления мотоцикла
  • Длина велосипедной вилки
  • Иллюстрация размера, который иногда называют углом ролика на велосипедах.
  • Мотоциклетные грабли, след и смещение.