Наклоняемый трехколесный велосипед

редактировать

Vandenbrink Carver (1F1T)

Трехколесный велосипед Tripendo, наклонный трехколесный велосипед (2F3T)

Yamaha Niken с 2018 года

UWM PantherTrike, узкоколейный наклоняемый лежачий велосипед с приводом от человека (1F3T)

A наклоняемый трехколесный велосипед, наклоняемый трайк, наклоняющийся трайк или даже просто кантователь - это трехколесный автомобиль и обычно узкоколейный транспортное средство, корпус или колеса которого наклоняются в направлении поворота. Такие автомобили могут поворачивать без перекатывания через, несмотря на узкую осевую колею, потому что они могут частично или полностью уравновесить крутящий момент, вызванный центростремительным ускорением с противоположным моментом крена, вызванным силой тяжести, как велосипеды и мотоциклы. Это также снижает поперечное ускорение, испытываемое водителем, что некоторым кажется более комфортным, чем альтернатива. Узкий профиль может привести к уменьшению аэродинамического сопротивления и повышению топливной эффективности. Эти типы транспортных средств также были описаны как «транспортные средства для всего человека» (MWV).

Как и в случае с трехколесными велосипедами, которые не наклоняются, существует множество возможных вариантов расположения колес и колес. управляемые и ведущие колеса. Кроме того, существует множество возможных вариантов того, какие колеса наклоняются, а какие нет.

Содержание

1 Терминология
2 Преимущества и недостатки
3 Конфигурации
- 3.1 Расположение колес
- 3.2 Управляемые колеса
- 3.3 Ведомые колеса
- 3.4 Сиденья
- 3.5 Корпус
- 3.6 Мощность
4 Наклон
- 4.1 Свободное, пассивное или активное управление наклоном
- 4.2 Кожухи
5 Рулевое управление
- 5.1 Противоповоротное управление
- 5.2 Свободно вращающееся колесо
6 Примеры
7 См. Также
8 Ссылки
9 Библиография

Терминология

Поскольку это новая область с множеством различных конфигураций транспортных средств, множеством различных индивидуальных участников и еще не имеющей явно доминирующей технологии, существует используется много потенциально запутанной терминологии:

наклон, наклон и рулон используются в некоторой степени взаимозаменяемо, в зависимости от контекста и автора, обычно для обозначения вращения вокруг продольной оси транспортного средства.
стабильная и устойчивость обычно используются в этом контексте для определения того, наклоняется ли транспортное средство, наклоняется или кренится как всадник пожелания. Как и в случае курсовой устойчивости, транспортное средство считается устойчивым относительно своей продольной оси, если оно возвращается в вертикальное / прямое положение без помощи рук, и нестабильным, если это не так. Устойчивость транспортного средства может варьироваться в зависимости от его скорости движения, а устойчивость может быть присуща транспортному средству или создаваться гонщиком или другим активным контроллером. Например, велосипеды не демонстрируют устойчивости в неподвижном состоянии, они просто падают, но могут проявлять самостабильность, если катятся вперед с нужной скоростью даже без водителя. Между тем, активные кантователи всегда демонстрируют устойчивость к качению и не допускают опрокидывания при повороте. Транспортные средства с опрокидыванием могут демонстрировать практически любую комбинацию вышеуказанного поведения из-за любой комбинации их геометрии, распределения массы, характеристик подвески, действий водителя или какой-либо другой активной системы управления.
активной, пассивный и свободный обычно относятся к прямому или косвенному способу управления углом наклона. Для «активного» управления обычно требуется несколько датчиков , некоторая способность вычислять реакцию, например, контроллер обратной связи и некоторые исполнительные механизмы, которые требуются источники питания. «Пассивное» управление и «свободное» управление означают, что нет датчиков, сравнений, расчета отклика или исполнительных механизмов, и транспортное средство управляется как велосипед или мотоцикл. «Свободное» и «пассивное» обычно означает, что транспортное средство наклоняется как велосипед или мотоцикл., и водитель должен управлять углом наклона косвенно, управляя автомобилем.

прямой и косвенный обычно относятся к тому, как применяется активное управление. Водитель велосипеда с «свободным наклоном» и «пассивным наклоном» обычно может напрямую приложить крутящий момент рулевого управления, который затем косвенно регулирует угол наклона, как на велосипедах и мотоциклах. С другой стороны, гонщик на трайке с функцией свободного поворота может непосредственно прикладывать крутящий момент крена, который затем косвенно регулирует угол поворота.
highside и lowside - это выражения, уже широко используемые в мире мотоциклов для описания способов, которыми тела этих транспортных средств могут столкнуться с землей.

Преимущества и недостатки

Потенциальные преимущества наклона, по сравнению с жесткой альтернативой, включают:

Способность уравновешивать момент, вызванный поперечным ускорением в повороте, из-за высокой скорости, малого радиуса или того и другого, с противодействующим моментом, вызванным силой тяжести, означает, что эти автомобили не имеют быть низким, широким и / или медленным. Кроме того, поскольку устойчивость больше не зависит от колеи оси, центр масс не обязательно должен располагаться рядом с широкой осью, а вместо этого может располагаться в любом месте между передней и задней осью для оптимизации других рабочих характеристик, таких как ходовые качества или эффективность торможения..
Наклон в поворот, как это делают велосипеды и мотоциклы, означает, что чистое ускорение, испытываемое транспортным средством и водителем, всегда может быть выровнено по средней плоскости транспортного средства. Водителям это может показаться более приятным, чем альтернатива, а компоненты транспортного средства, такие как рама, колеса и шины, могут избежать больших боковых нагрузок.
Узкая колея оси означает, что транспортному средству не требуется такое большое количество дорожного покрытия. и может испытывать меньшее аэродинамическое сопротивление из-за меньшей площади поперечного сечения.
В зависимости от того, как реализован наклон, наклоняемое транспортное средство может быть ориентировано независимо от поперечного уклона, например, от короны дороги или мягкого обочины.

К недостаткам наклона по сравнению с жесткой альтернативой относятся:

Механизм наклона, свободный или управляемый, требует большего количества конструктивных элементов по сравнению с двухколесные (мотоциклы), в то время как независимая подвеска жестких трехколесных транспортных средств может быть более сложной
Контроль наклона требует либо какой-то автоматизированной системы управления, либо другого поведения водителя, например противодействие.

Конфигурации

Расположение колес

Как с трехколесными велосипедами в В общем, два основных варианта расположения колес следующие:

треугольник, с одним колесом впереди и двумя колесами сзади. Известные примеры включают Ariel 3, MEV Tilting Trike, Honda Canopy, Vandenbrink Carver и CLEVER.
головастик., с двумя колесами впереди и одним колесом сзади. Известные примеры включают Piaggio MP3, Yamaha Tricity и Toyota i-Road.

Twinned Wheel Rule : во многих странах, согласованных с правилами ЕС, договоренность двух колес на одной оси [не обязательно соосно], рассматривается как одно колесо при условии, что расстояние между ними не превышает 460 мм (18 дюймов) между центрами пятен контакта. Это позволяет классифицировать автомобили, соответствующие этому ограничению размеров, как мотоциклы. Следовательно, на такие транспортные средства будут распространяться все технические предписания, применимые к мотоциклам, а не к моторизованным трехколесным или четырехколесным транспортным средствам.

Управляемые колеса

Управление задними колесами имеет тенденцию быть нестабильным по направлению, и поэтому в подавляющем большинстве мотоциклов используется рулевое управление передними колесами. Заметным исключением является Toyota i-Road. В случае двухколесного рулевого управления обычно делается некоторая корректировка для учета различных радиусов их траектории, например, геометрия рулевого управления Аккермана.

Ведомые колеса

Переднее или заднее колесо (s) может управляться, но движение колеса рядом с его источником питания обычно проще, чем движение колеса на другом конце транспортного средства, управление одним колесом обычно проще, чем движение пары колес, и движение колеса, которое остается выровненным с его источник энергии проще, чем движение колеса, которое наклоняется или поворачивается относительно источника энергии. Двумя распространенными конфигурациями привода являются:

Ведите два не качающихся колеса сзади. Известные примеры включают Ariel 3, MEV Tilting Trike, Honda Canopy, Vandenbrink Carver и CLEVER.
Drive. одно качающееся колесо сзади. Известные примеры включают Piaggio MP3, Yamaha Tricity и Toyota i-Road.

Менее распространенные конфигурации привода включают:

Ведите два наклонных колеса сзади.
Ведите одно качающееся колесо вперед. Одним из примеров является Rose-Hulman Ragnarök, изображенный ниже.

Сидение

Как и в случае с трехколесными велосипедами в целом, сидение может быть вертикальным, как на Piaggio MP3 или лежа, как на наклоняемый трицикл MEV. Если автомобиль предназначен для размещения второго гонщика, сиденья обычно располагаются тандемом для сохранения узкого профиля, как на CLEVER.

Enclosure

. быть полностью открытыми, как на Tripendo, за обтекателем или ветровым стеклом, как на Piaggio MP3, под навесом, как на Honda Навес или полностью закрытый, как на Vandenbrink Carver.

Power

Питание может поступать от гонщика, как на Tripendo, от батарей и электродвигателей, как на Toyota i-Road, или от обычных двигателей внутреннего сгорания, как на Yamaha Tricity.

Tilting

Любое количество колес может наклоняться, и преимущества наклона колес заключаются в том, что колеса не должны нести большие боковые нагрузки, а установленные на них шины могут создавать осевое усилие, что может снизить потребность в угле скольжения для создания поворачивающей силы. Конфигурации включают:

Одно колесо впереди и только переднее наклоняется, обозначается как 1F1T (то есть одно переднее наклоняется). Известные примеры включают Ariel 3, MEV Tilting Trike, Honda Canopy, Vandenbrink Carver и CLEVER.
One. переднее колесо и наклон всех трех колес, обозначаемый как 1F3T (т. е. наклон одного переднего колеса). Пример можно увидеть на изображении Rose-Hulman Ragnarök, изображенном ниже, и UWM PantherTrike, изображенном выше.
Два колеса спереди и только одно заднее колесо наклоняется, называемое 2F1T (т.е. два передних, одно наклонное).
Два колеса впереди и все три колеса наклоняются, обозначается как 2F3T (т.е. два передних и три наклонных). Известные примеры включают Piaggio MP3, Yamaha Tricity и Toyota i-Road.

. В случае, когда два расположенных бок о бок колеса наклоняются, некоторые механические рычаги необходимо согласовать их наклон. Реализации включают:

Некоторая форма одного или нескольких параллелограммов , например, на изображенном выше Tripendo и концептуальном автомобиле Mercedes-Benz F300 Life Jet, изображенном ниже. Это использовалось в конфигурациях «головастик» и «треугольник».
Некоторые из них образуют пару маятников, возможно, соединенных какой-либо формой коленчатого рычага. Это, как правило, используется в треугольных трехколесных конфигурациях.
Некоторая форма кривошипа, и в этом случае два колеса не находятся прямо рядом. Это, как правило, используется в треугольных трайках.
Некоторая форма координации между параллельными телескопическими вилками, как на Yamaha MWT-9, изображенном выше, и Yamaha Niken, изображенном ниже.

Из-за наклона не обязательно происходит передача нагрузки из стороны в сторону между колесами при повороте, поэтому практическое правило относительно головастиков недостаточной поворачиваемости и дельт избыточной поворачиваемости не обязательно. Если механизм наклона имеет некоторое ограничение на угол наклона, то поперечное ускорение, которое транспортное средство может испытывать без опрокидывания, будет функцией максимально возможного угла наклона, колея оси и расположение центра масс.

Управление свободным, пассивным или активным наклоном

Транспортные средства со свободным и пассивным наклоном управляются как с велосипедом или мотоциклом, и в этом случае противодействие требуется. Активно контролируемые наклонные устройства - это то место, где райдер или какой-либо другой контроллер активно устанавливает угол наклона напрямую. Транспортные средства, для которых водитель имеет прямой контроль над углом наклона, включают General Motors Lean Machine, в которой водитель управляет наклоном с помощью ножных педалей, и Tripendo, в котором водитель управляет наклоном вручную с помощью рычага. Активный контроллер может вычислить желаемый угол наклона на основе некоторой комбинации бокового ускорения и рулевого управления, и он может установить желаемый угол наклона с помощью некоторой комбинации механических, электрических или гидравлических приводов.

Транспортные средства с свободным наклоном / пассивным наклоном не обладают устойчивостью относительно оси крена в неподвижном состоянии. Чтобы решить эту проблему, некоторые свободные / пассивные кантователи используют фиксаторы наклона или ограничители на низких скоростях. Некоторые используют тормоз механизма наклона, некоторые используют прогрессивную регулировку устойчивости крена. Свободные / пассивные кантователи обладают самостабильностью при движении вперед с достаточным сцеплением, как в случае с велосипедами и мотоциклами, и если тяга потеряна, автомобиль, скорее всего, перейдет на нижнюю часть. Боковое расстояние между колесами не позволяет избежать опрокидывания, эти автомобили ведут себя и управляются как одноколейные транспортные средства.
Транспортные средства с активным наклоном спроектированы таким образом, чтобы всегда сохранять устойчивость к качению при остановке или движении, а также при наличии тяги. потеряна, автомобили не будут lowside. В этих транспортных средствах поперечное расстояние колесной пары эффективно используется для создания дополнительной устойчивости.

Во всех случаях механизм наклона может просто блокироваться для облегчения удержания транспортного средства в вертикальном положении при остановке или парковке. Кроме того, пассивные или активные системы наклона не могут просто противодействовать моменту крена, вызываемому силой тяжести, поскольку было показано, что это делает транспортное средство практически неуправляемым, хотя продолжаются споры о том, действительно ли он неуправляемый или нет.

Ограждения могут защитить гонщика (-ов) от погодных условий и обеспечить снижение аэродинамического сопротивления..

Незакрытые транспортные средства могут использовать свободное или пассивное управление наклоном, потому что гонщик все еще может поставить ногу при остановке. Водитель несет ответственность за контроль наклона так же, как на двухколесном велосипеде или мотоцикле.
Закрытые транспортные средства, в которых гонщик не может достичь земли, должны обеспечивать какой-либо активный контроль наклона, автоматический или водителем, чтобы удерживать автомобиль в вертикальном положении при остановке.

Рулевое управление

Рулевое управление требует, чтобы ось (оси) переднего колеса (колес) образовывала конечный угол с осью (осями) заднего колесо (а), т.е. не быть параллельными. Это смещение может быть достигнуто различными способами, и обычно переднее колесо (я) вращается вокруг оси рулевого управления относительно остальной части транспортного средства и заднего колеса (колес). Одно примечательное исключение, уже упомянутое выше, - это управляемая задними колесами Toyota i-Road.

Countersteering

Некоторые трициклы с функцией наклона имеют принудительный наклон, например, Carver, где противодействие не контролируется оператором. В некоторых версиях модели введена автоматическая противовесная поворачиваемость для увеличения скорости наклона и уменьшения силы, необходимой для наклона транспортного средства. Другие автомобили с принудительным наклоном могут иметь автоматическое противодействие. В 1984 году был разработан прототип наклоняемого многогусеничного транспортного средства с свободным наклоном, в котором используется автоматическое противодействие рулевому управлению и не требуется навыков балансировки.

В последние годы появился более широкий ассортимент наклонных трехколесных транспортных средств, в которых используется ручное управление противовесом. например, мотоцикл, такой как Piaggio MP3 или Yamaha Niken.

Free to castor

Одним из вариантов транспортного средства является косвенное управление управляемым колесом (колесами) путем их наклона, вместе с кузовом транспортного средства, и эта система известна как free to castor [FTC]. Управление направлением колеса FTC не особенно сильное, что демонстрируется колесами на тележке для покупок, а литые колеса будут вращаться из-за любой приложенной боковой нагрузки. Однако, если ось рулевого управления не вертикальна, курсовая устойчивость на скорости выше 10 миль в час (16 км / ч) очень сильно контролируется динамическими силами. Если кастомное колесо прикреплено к передней части узко наклоняемого транспортного средства, ролик автоматически установится на правильный угол поворота для наклона и скорости транспортного средства. Систему можно использовать на скорости ниже 10 миль в час (16 км / ч) для улучшения характеристик на низкой скорости, когда управляемое колесо (колеса) постепенно захватывается действием наклона транспортного средства по мере уменьшения скорости транспортного средства.

Примеры

Ariel 3 1970 г. (1F1T)
MEV Tilting Trike, запатентовано в 2005 г. (1F1T)
Auto Moto Scooter, 2009 г. (1F1T)
Honda Canopy используется для доставки service (1F1T)
CLEVER прототип без кузова, июнь 2013 г. (1F1T)
Flevotrike (1F1T)
Rose-Hulman Ragnarök (1F3T)
SynergEthic Tilter (1F3T)
University of Wisconsin-Milwaukee узкоколейный наклонный лежачий мотоцикл (1F3T)
Toyota i-Road (2F3T)
Yamaha Tricity (2F3T)
Piaggio MP3 (2F3T)
Piaggio MP3 (2F3T) с крышей и универсалом
Gilera Fuoco (2F3T)
Peugeot Metropolis 400i (2F3T)
Quadro 350D (2F3T)
Mercedes -Benz F300 Life Jet Concept Vehicle, 1997. (2F3T)
2018 Yamaha Niken. (2F3T)