Jaki jest powód, dla którego kierownica pasuje do motocykla, a kierownica pasuje do samochodu?

22

Z jakiego powodu kierownice są montowane w motocyklach, a kierownice w samochodach?

Zwróć uwagę, że sposób korzystania zarówno z kierownicy, jak i kierownicy jest dość podobny, ale kierownica pozwala na znacznie większy obrót niż kierownica podczas kontrolowania pojazdu.

Proszę podać powód, dla którego masywny pojazd powinien używać kierownicy, a lekki pojazd powinien używać kierownicy?

Przyczyną mogą być przyczyny naukowe, związane z bezpieczeństwem lub projektowe.

fronthem
źródło
Pojazdy ATV lub czterokołowe mają kierownicę i przedni układ kierowniczy. Myślę, że niektóre czołgi mają również kierownicę.
jjack
Motocykle i autorickshaw mają jedno przednie koło, które można obracać kierownicą. Są również wystarczająco lekkie. Samochody mają dwa przednie koła, które należy kierować. Potrzebowałbyś więc sterowania zębatką.
Jesvin Jose
1
Kierownica motocykla obraca kołem i widelcami. Kierownica samochodu musi obracać cięższe koła, zawieszenie itp., Aby uzyskać większą masę. W grę wchodzi dźwignia: obrócenie koła kierownicy o pełny okrąg powoduje obrót opon o mały kąt.
Jesvin Jose
Proponuję dokładnie przestudiować opis Dave'a Tweedsa, w jaki sposób motocykl „steruje” w sytuacjach innych niż przy niskiej prędkości - wydaje się, że stosunkowo niewiele osób zdaje sobie sprawę z dynamiki i są one niezbędne do właściwego zrozumienia „jak działa dwukołowiec” . Dotyczy to również rowerów. Przy bardzo niskich prędkościach można obracać kołem za pomocą „brutalnej siły”, a automatycznie wprowadzane są takie zmiany równowagi ciała, jakie są potrzebne do wytworzenia „kierowania w miejscu, w którym celujesz”. Wraz ze wzrostem prędkości zmieniają się stosunki sił względnych i dominuje metoda opisana przez Dave'a. ...
Russell McMahon,
... Oto prosty test, który (mam nadzieję :-)) przekonuje cię. Podróżuj na dwukołowcu po poziomej powierzchni z „rozsądną prędkością”, powiedzmy 10 km / h. Wiecej znaczy lepiej. Delikatnie połóż dłonie na kierownicy - nie chwytaj - po prostu dotykaj. Odsuń teraz powiedz lewą rękę od kierownicy i delikatnie i powoli dociśnij prawą dłoń do prawej kierownicy. Kierownica będzie naciskać na dłoń z WIĘKSZĄ siłą, niż wywierasz, i przesunie się do tyłu, a „maszyna” pochyli się DO PRAWA. Jest to sprzeczne z większością intuicji lub oczekiwań większości ludzi.
Russell McMahon,

Odpowiedzi:

24

W rzeczywistości kierownica i kierownica są mniej podobne, niż mogłoby się wydawać.

Gdy pojazd dwukołowy porusza się wystarczająco szybko, aby wyważyć, przednie koło nigdy nie jest obracane o więcej niż kilka stopni. Podstawowym mechanizmem kierowania jest pochylanie pojazdu, a nie obracanie przedniego koła.

Na przykład, aby skręcić w prawo, faktycznie szarpiesz krótko po lewej stronie kierownicy. To powoduje, że koła ślizgają się na lewo od środka masy, co z kolei powoduje, że rower pochyla się w prawo. To odchylenie powoduje zmianę kierunku, przy jednoczesnym zachowaniu równowagi - całkowita siła wywierana na środek masy roweru wciąż przechodzi przez łaty kontaktowe między oponami a drogą. Podczas skrętu przednie koło jest zasadniczo proste w stosunku do ramy motocykla, a geometria tego, w jaki sposób opony stykają się z drogą, wspomagana lekkim naprężeniem prawej kierownicy, sprawia, że ​​rower się obraca.

Aby wyjść z zakrętu, pociągasz nieco więcej za prawą kierownicę (nie za lewą), co powoduje, że opony przesuwają się w prawo, ustawiając je bardziej pionowo w stosunku do środka masy. To powoduje, że rower przestaje się pochylać i przestaje się obracać.

Jest to tak intuicyjne, gdy używasz kierownicy, większość ludzi nawet nie myśli o szczegółach tego, co się właściwie dzieje.

Jedynym momentem, w którym kierujesz rowerem, przesuwając kierownicę w dużych ilościach, jest to, że poruszasz się tak wolno, że masz jedną lub obie stopy na ziemi (trzymając rower pionowo) i próbujesz manewrować w ciasnej przestrzeni.


Dodatkowe punkty w odpowiedzi na komentarze:

Niedoświadczony rowerzysta przy niskich prędkościach gwałtownie skręci kierownicę do tyłu, starając się utrzymać równowagę, ale nie nazwałbym tego „sterowaniem”. Głównym powodem, dla którego pojazd dwukołowy pozostaje w pozycji pionowej, jest efekt żyroskopowy obracającego się przedniego koła. Jeśli rower zacznie się pochylać, koło napotka siłę, która kieruje go w kierunku pochylenia, co koryguje pochylenie. Jeśli rower porusza się powoli, efekt ten jest znacznie zmniejszony, a kierowca musi użyć kierownicy, aby zachować równowagę.

Ponadto na rowerze jeździec ma zwykle około 90% masy systemu (rower + jeździec), a doświadczony jeździec może sterować, przesuwając ciężar bez dotykania kierownicy. Na motocyklu kierowca może mieć jedynie około 25% całkowitej masy lub mniej, co sprawia, że ​​korzystanie z kierownicy jest prawie obowiązkowe.

Dave Tweed
źródło
+1. To jest idea „kontrpartnerstwa”.
tc
4
@DaveTweed - efekty żyroskopowe mają niewiele wspólnego z balansowaniem na rowerze. W jednym eksperymencie rower zaprojektowano tak, aby negował efekty żyroskopowe, a mimo to był całkiem łatwy do jazdy. Nawet w trybie głośnomówiącym geometria motocykla jest najbardziej znaczącym efektem, a nie żadnym efektem gryoskopowym.
Johnny
1
@DaveTweed: Przeprowadzono również eksperyment na rowerze z małymi (1 calowymi?) Kołami, które były stabilne. Nie potrzebujesz efektu żyroskopowego, aby rower był stabilny. Musisz tylko nieco pochylić przednie koło.
slebetman
2
@DaveTweed Dzięki za zmiany Mogłem być bardziej przejrzysty, ale nie miałem na myśli używania kierownicy do wyważania roweru, ale (bardzo) kierowanie z małą prędkością. Być może spędziłem zbyt dużo ostatniego tygodnia jeżdżąc na ścieżkach wspólnych dla pieszych, ale szybki test dziś rano + obserwacje wskazują, że przy <~ 5 km / h ubóstwo jest niezauważalne i dominuje kierowanie. Około dwa razy większa jest dominacja Lean, ale ja (nie obserwowałem tego) nadal lekko skręcałem na zakręcie. Przy dużej prędkości jest dokładnie tak, jak powiedziałeś. Może to być nieistotne w pierwotnym kontekście motocykli.
Chris H
3
@DaveTweed: Efekty żyroskopowe pomagają, ale nie stanowią stabilności w rowerze / motocyklu.
DevSolar,
8

Samochód, będąc cięższy, wymaga większej siły do ​​kierowania, co jest zapewnione przez przekręcenie kierownicy w dół, tak że potrzeba kilku obrotów od zamka do zamka.

Były samochody ze sterowaniem rumpla , bez wątpienia odziedziczone po praktyce żeglarskiej (tylko do tyłu), gdzie długość rumpla dawała wystarczającą dźwignię.

Nie mam pojęcia, jak ich promień skrętu w porównaniu z rówieśnikami z kierownicy lub jaki rodzaj przemocy kierowca wyrządził pasażerowi na przednim siedzeniu w tym procesie, ale pomysł nie do końca się przydał!

Brian Drummond
źródło
promień skrętu można obliczyć, rysując linię przez oś tylną i przednią przy maksymalnym odchyleniu, a następnie mierząc odległość pojazdu od punktu przecięcia. W tym pojeździe wydaje się, że odległość od najbliższego koła wynosi 2 szerokości pojazdu.
maniak zapadkowy
Jeśli muzeum pozwala popchnąć sterownicę do pełnego ugięcia ...
Brian Drummond,
Wygląda na to, że wyświetla się z maksymalnym praktycznym ugięciem dla kierowcy po lewej stronie
maniak zapadkowy
5

Podczas kierowania samochodem, w zależności od stopnia skrętu, czasami konieczne jest obrócenie kierownicy o duży łuk. Łatwiej jest to zrobić za pomocą okrągłej kierownicy, szczególnie gdy koło trzeba obrócić ręką. Nie można tego łatwo zrobić za pomocą półkolistych kierownic, kierownic typu samolotowego lub kierownicy, jeśli jest używana.

Kierownicę motocykla rzadko obraca się do maksymalnego kąta łuku, przy którym obracają się koła samochodowe. Ponadto, na zakrętach o dużym promieniu, motocykliści używają swojego kąta ciała, aby pochylić się na zakrętach, aby pomóc w kierowaniu. Kierowcy samochodów mają jednak tylko kierownicę do kierowania samochodem, a poruszanie ciałami nie ma wpływu na układ kierowniczy.

Motocykliści podczas jazdy są narażeni na działanie czynników atmosferycznych i muszą balansować na dwóch wąskich kołach i siedzieć na wąskim siedzeniu. Niewielkie skręty kierownicy mogą prowadzić do poważniejszych konsekwencji dla motocyklistów niż podobne niewielkie skręty kierownicy w samochodzie.

Trzymając kierownicę, jeździec tworzy jeden wierzchołek trójkąta, co zwiększa jego stabilność. Gdyby motocykle miały koła kierownicy, kierowcy nie mieliby takiego samego poziomu stabilności, jak w przypadku kierownicy. Dodatkowo próba kierowania kierownicą podczas balansowania na dwóch wąskich kołach wymaga kłopotów. Zmniejszyłoby to stabilność jeźdźca, ponieważ podczas obracania drążków kierownicy do obracania koła w tej samej płaszczyźnie wykorzystywane są różne mięśnie ciała; poszczególne mięśnie tułowia.

Standardowa konfiguracja dla samochodów produkowanych seryjnie to cztery koła na ziemi, jest to stabilna i zrównoważona konfiguracja. Również kierowcy samochodów siedzą na szerszych siedzeniach, w porównaniu do motocyklistów. Kierowcy samochodów są w stabilnej sytuacji podczas jazdy. Kierowcom samochodów łatwiej jest kontrolować samochód za pomocą kierownicy, niż gdyby musieli używać kierownicy.

Fred
źródło
2
Dodaj zwykłe tarcie mechaniczne. Obróć kierownicę samochodu bez wspomagania, gdy samochód jest nieruchomy. Ułożenie dwóch szerokich kół mocno i obciążonych silnikiem w celu skrętu pod tym samym kątem wymagałoby sportowca, jeśli nie użyłby przekładni, która zmienia znacznie szerszy zakręt w mniejszy. Z motocyklami nie ma takiego problemu.
SF.
Nie wierzę, że jeźdźcy pochylają się, aby skręcić. Przeciwnie, pochylenie jest konsekwencją kontrataku, aby wejść w zakręt. Kątowy i liniowy pęd motocykla przy dużych prędkościach oznacza, że ​​pochylanie miałoby niewielki wpływ na zaburzenie równowagi motocykla.
tc
4

mechanizm napędowy!

Siła potrzebna do zmiany położenia przednich kół samochodu przy niskiej prędkości jest tak duża, że ​​istnieje mechanizm zębatkowy, który pozwala na wykonanie tego nawet przez kierowcę o niskiej wytrzymałości.

Nie stanowi to problemu ze wspomaganiem układu kierowniczego - w latach 50. XX wieku było kilka samochodów, które miały kierownicę, JEDNAK odkryto, że kierowcy zbyt łatwo było nieumyślnie wprowadzić gwałtowne zmiany przy prędkości

Podobnie jak w przypadku motocykli, gdy samochód porusza się z dużą prędkością, zmiany kierowania są minimalne.

Z tego powodu (bezpieczeństwo) systemy wspomagania kierownicy kierownicy szybko przestały być stosowane w samochodach na rzecz układu przekładniowego wymagającego dużych zmian kąta koła, aby spowodować zmiany kąta koła przedniego.

Bezpieczeństwo jest również powodem, dla którego wypróbowano automatyczne przyciski zmiany biegów, a następnie je upuszczono. Znacznie łatwiej jest zainstalować blokady na dźwigni, aby zapobiec przesunięciu samochodów z (D) rive na (R) everse podczas ruchu.

W systemach elektronicznych selektory przycisków mogą powrócić, ponieważ złożone blokady mechaniczne nie są już potrzebne, a solenoid wykona zadanie.

Możliwe jest również, że dzięki układom kierowniczym wrażliwym na prędkość i sterowaniu elektronicznemu konfiguracja kierownicy może być bezpiecznie wdrożona - jest jednak tak nietradycyjna, że ​​prawdopodobnie stanowiłby poważne ryzyko ubezpieczeniowe z powodu katastrofalnych błędów kierowców.

stoatwblr
źródło