¿Cómo ayuda el vehículo basculante mientras se turna?

Answer 1

Tomemos una motocicleta girando a la izquierda.

Tan pronto como comience a girar, debe inclinarse para evitar caerse hacia la derecha. Eso es porque en el marco de referencia del piloto, hay una fuerza centrífuga hacia afuera que debe equilibrarse de alguna manera (esta es una forma de verlo).

Por lo tanto, el ciclista debe inclinarse para que el peso de la bicicleta + ciclista equilibre el momento de esta fuerza centrífuga sobre el parche de contacto.
La fricción proporciona el equilibrio de fuerza para la fuerza centrífuga (el peso solo equilibra su momento)

Pero la fricción tiene un valor límite, lo que significa que la fuerza centrífuga, mv ^ 2 / r tiene un valor límite. Por lo tanto, si gira demasiado rápido o demasiado fuerte, descenderá. Además, el ángulo de inclinación requerido puede ser imposible de alcanzar.

Ahora, un automóvil no tiene que hacer nada de esto, porque tiene un segundo juego de neumáticos que puede proporcionar una reacción vertical adicional alrededor de un giro para oponerse al momento de la fuerza centrífuga. Además, las ruedas adicionales significan más fricción en una esquina, lo que permite giros en G más altos. Esta es la razón por la cual los autos son más rápidos en una curva que las motocicletas, y explica la enorme diferencia en los tiempos de vuelta de MotoGP y F1 a pesar de las aceleraciones y velocidades máximas comparables.

A diferencia de una motocicleta, es más probable que un automóvil gire alrededor de una vuelta (cuando las ruedas externas ya no pueden oponerse al momento de la fuerza centrífuga) mucho antes de que alcance su punto de fricción límite (que es lo que sucede en una motocicleta).

Sin embargo, esto generalmente no es un problema, y ​​cuando lo es, aumentar el ancho de la pista o reducir el peso son soluciones más fáciles de lo que sigue.

Entrar en carros basculantes. Un vehículo basculante proporciona la fricción de cuatro ruedas (o tres) con la capacidad de basculamiento de una motocicleta.
¿Por qué inclinar cuando tienes cuatro ruedas? La inclinación puede brindarle la potencia combinada de la inclinación y la reacción vertical de las ruedas exteriores para contrarrestar ese molesto momento de fuerza centrífuga, lo que permite que su automóvil gire más bruscamente.
Esto, por supuesto, será ridículamente complicado en el lado mecánico, y por lo general no valdrá la pena, a menos que desee un automóvil con un ancho de vía muy pequeño.

Que hay un Merc.

Además, el automóvil debe poder inclinarse libremente (simplemente inclinando las ruedas significará que el peso del automóvil es esencialmente soportado por las ruedas y no está equilibrado por la fuerza centrífuga, igual que un automóvil normal) para que el automóvil se caiga hacia un lado sin algún arreglo de bloqueo o soporte como una bicicleta.

Hasta ahora ha habido vehículos conceptuales pero nada comercialmente exitoso, aunque el Piaggio MP3 es una notable excepción, y aparentemente se vende porque es divertido.

Answer 2

Las bicicletas se inclinan durante un turno para equilibrar las fuerzas relevantes: gravitacional, inercial, de fricción y de apoyo en tierra. El ángulo de inclinación, θ , se puede calcular fácilmente utilizando las leyes del movimiento circular:
donde v es la velocidad de avance, r es el radio de giro yg es la aceleración de la gravedad. [43] Esto es en el caso idealizado. Es posible que se requiera un ligero aumento en el ángulo de inclinación en las motocicletas para compensar el ancho de los neumáticos modernos a la misma velocidad de avance y radio de giro. [40]
Por ejemplo, una bicicleta en un radio de giro constante de 10 m (33 pies) a 10 m / s (36 km / h, 22 mph) debe estar en un ángulo de 45,6 °. Un ciclista puede inclinarse con respecto a la bicicleta para mantener el torso o la bicicleta más o menos erguida si lo desea. El ángulo que importa es el que se encuentra entre el plano horizontal y el plano definido por los contactos del neumático y la ubicación del centro de masa de la bicicleta y el ciclista.
Esta inclinación de la bicicleta disminuye el radio real del giro proporcionalmente al coseno del ángulo de inclinación. El radio resultante se puede aproximar aproximadamente (dentro del 2% del valor exacto) mediante:
donde r es el radio aproximado, w es la distancia entre ejes, θ es el ángulo de inclinación, δ es el ángulo de dirección y φ es el ángulo de giro del eje de dirección. [9] A medida que una bicicleta se inclina, los parches de contacto de los neumáticos se mueven más hacia un lado y causan desgaste. Las porciones en cualquier borde de un neumático de motocicleta que permanecen sin usar al inclinarse en las curvas a veces se denominan tiras de pollo.
El ancho finito de los neumáticos altera el ángulo de inclinación real del cuadro trasero desde el ángulo de inclinación ideal descrito anteriormente. El ángulo de inclinación real entre el cuadro y la vertical debe aumentar con el ancho del neumático y disminuir con la altura del centro de masa. Las bicicletas con neumáticos gruesos y bajo centro de masa deben inclinarse más que las bicicletas con neumáticos más delgados o centros de masa más altos para negociar el mismo giro a la misma velocidad. [9]
El aumento en el ángulo de inclinación debido a un espesor del neumático de 2 t se puede calcular como
donde φ es el ángulo de inclinación ideal, y h es la altura del centro de masa. [9] Por ejemplo, una motocicleta con una llanta trasera de 12 pulgadas de ancho tendrá t = 6 pulgadas. Si el centro de masa combinado de la bicicleta y el ciclista está a una altura de 26 pulgadas, entonces una inclinación de 25 ° debe incrementarse en 7.28 °: un aumento de casi 30%. Si los neumáticos tienen solo 6 pulgadas de ancho, entonces el aumento del ángulo de inclinación es de solo 3.16 °, un poco menos de la mitad.

(Wikipedia, pensé que podría responder mejor que yo 😉)

Answer 3

La inclinación es la naturaleza básica de un vehículo de vía única. Cuando una bicicleta se inclina en un ángulo desde la vertical, una fuerza en el punto de contacto empuja la bicicleta en la dirección de la inclinación. Esta fuerza es igual al peso de la bicicleta y la tangente del ángulo y generalmente se llama fuerza de inclinación.

En una esquina, la fuerza de inclinación es la fuerza principal que equilibra la aceleración lateral. También habrá fuerzas de ángulo de deslizamiento presentes, pero a diferencia de un automóvil, la fuerza del ángulo de deslizamiento trasero tiende a reducir la efectividad de la fuerza de inclinación porque apunta hacia el exterior del giro y se vuelve más fuerte con giros más cerrados y ángulos de inclinación más profundos. Para evitar que la bicicleta se deslice, el conductor también tiene que dirigir la rueda delantera hacia afuera.

Answer 4

La flexión mueve el contacto desde el centro más plano del neumático a los dos conos que forman cada lado, lo que permite la inclinación en la dirección del giro dependiendo de la diferencia de diámetro de los bordes interno y externo del cono. Esta forma de cono ayuda a generar la fuerza opuesta necesaria a la fuerza centrífuga que intenta arrojar al piloto fuera del giro.