Un vehículo de tres ruedas basculante , inclinando triciclo , apoyándose triciclo , o incluso sólo tilter , es una de tres ruedas del vehículo y por lo general un vehículo de vía estrecha cuyo cuerpo y o ruedas de inclinación en la dirección de un giro. [1] Dichos vehículos pueden tomar curvas sin volcarse a pesar de tener una vía de eje estrecha porque pueden equilibrar parte o la totalidad del momento de balanceo causado por la aceleración centrípeta con un momento de balanceo opuesto causado por la gravedad, como lo hacen las bicicletas y las motocicletas . [1]Esto también reduce la aceleración lateral experimentada por el ciclista, que algunos encuentran más cómoda que la alternativa. El perfil estrecho puede resultar en una menor resistencia aerodinámica y una mayor eficiencia de combustible . [2] Estos tipos de vehículos también se han descrito como "vehículos para todo el hombre" (MWV). [2]
Al igual que con los triciclos que no se inclinan, hay una variedad de opciones factibles de cómo se colocan las ruedas, qué ruedas se dirigen y qué ruedas se impulsan. Además, hay una variedad de opciones factibles para las cuales las ruedas se inclinan y las que no.
Terminología
Debido a que este es un campo emergente con muchas configuraciones de vehículos diferentes, muchos contribuyentes individuales diferentes y aún no una tecnología claramente dominante, existe una gran cantidad de terminología potencialmente confusa en uso:
- inclinación , inclinación y balanceo se usan de manera un tanto intercambiable, según el contexto y el escritor, generalmente para referirse a la rotación alrededor de un eje longitudinal del vehículo.
- estable y estabilidad se utilizan generalmente en este contexto para caracterizar si el vehículo se inclina, se inclina o rueda como lo desea el conductor. Al igual que con la estabilidad direccional , un vehículo se considera estable alrededor de su eje longitudinal si vuelve a la orientación vertical / recta con las manos libres e inestable si no lo hace. La estabilidad de un vehículo puede variar con su velocidad de avance, y la estabilidad puede ser inherente al vehículo o creada por el conductor o algún otro controlador activo. Por ejemplo, las bicicletas no exhiben estabilidad cuando están paradas, simplemente se caen, pero pueden exhibir autoestabilidad si avanzan a la velocidad correcta, incluso sin un ciclista. Mientras tanto, los volcadores activos exhiben estabilidad de balanceo en todo momento y están diseñados para no volcarse en un giro. Los vehículos basculantes pueden exhibir casi cualquier combinación de los comportamientos anteriores, debido a cualquier combinación de su geometría, distribución de masa, características de suspensión , entrada del conductor o algún otro sistema de control activo .
- activo , pasivo y libre generalmente se refieren a cómo se controla el ángulo de inclinación, directa o indirectamente. El control "activo" generalmente requiere algunos sensores , cierta capacidad para calcular una respuesta, como un controlador de retroalimentación , y algunos actuadores que requieren fuentes de energía. El control "pasivo" y el control "libre" significan que no hay sensores, comparaciones, cálculos de respuesta ni actuadores y que el vehículo se controla como una bicicleta o motocicleta [3] "Libre" y "pasivo" generalmente significan que el vehículo se inclina como un bicicleta o motocicleta, y el conductor debe controlar el ángulo de inclinación indirectamente conduciendo el vehículo.
- directo e indirecto generalmente se refieren a cómo se aplica el control activo. El ciclista en un triciclo de "inclinación libre" y "inclinación pasiva" generalmente puede aplicar un par de dirección directamente, que luego controla el ángulo de inclinación indirectamente, como en bicicletas y motocicletas. El ciclista en un triciclo de "rueda libre", por otro lado, puede aplicar un par de giro directamente, que luego controla el ángulo de dirección indirectamente.
- Highside y Lowside son expresiones que ya se utilizan comúnmente en el mundo de las motocicletas para describir las formas en que las carrocerías de estos vehículos pueden colisionar con el suelo.
Beneficios e inconvenientes
Los beneficios potenciales de la inclinación, en comparación con la alternativa rígida, incluyen:
- La capacidad de equilibrar el momento causado por la aceleración lateral en un giro, debido a la alta velocidad, radio estrecho o ambos, con un contra momento causado por la gravedad, significa que estos vehículos no tienen que ser bajos, anchos y / o lentos. Además, dado que la estabilidad ya no depende de la vía del eje, el centro de masa no tiene que estar ubicado cerca del eje ancho y, en su lugar, puede ubicarse en cualquier lugar entre el eje delantero y trasero para optimizar otras características de rendimiento, como la calidad de marcha o el rendimiento de frenado. .
- Inclinarse en una curva, como hacen las bicicletas y las motocicletas, significa que la aceleración neta experimentada por el vehículo y el ciclista siempre se puede alinear con el plano medio del vehículo. Los pasajeros pueden encontrar esto más agradable que la alternativa, y los componentes del vehículo, como el marco, las ruedas y los neumáticos, pueden evitar grandes cargas laterales.
- Una pista de eje estrecha significa que el vehículo no requiere tanto pavimento y puede experimentar menos resistencia aerodinámica debido a un área de sección transversal más pequeña.
- Dependiendo de cómo se implemente la inclinación, un vehículo inclinable se puede orientar independientemente de la pendiente transversal , como desde la corona en una carretera o un arcén blando .
Los inconvenientes de la inclinación, en comparación con la alternativa rígida, incluyen:
- El mecanismo de inclinación, libre o controlado, requiere más elementos constructivos en comparación con los ciclos de dos ruedas (moto), mientras que la suspensión independiente de los vehículos rígidos de tres ruedas puede ser más compleja.
- El control de la inclinación requiere algún tipo de sistema de control automatizado o un comportamiento diferente por parte del ciclista, como el contraviraje .
Configuraciones
Disposición de la rueda
Como ocurre con los triciclos en general, los dos diseños de ruedas principales son:
- Delta , con una rueda al frente y dos ruedas atrás. Ejemplos notables incluyen Ariel 3 , MEV Tilting Trike , Honda Canopy , Vandenbrink Carver y CLEVER .
- renacuajo , con dos ruedas delante y una rueda atrás. Ejemplos notables incluyen las versiones Tilting Car de TVA Tilting Vehicle Australia de 3 y 4 ruedas , Piaggio MP3 , Yamaha Tricity y Toyota i-Road .
Regla de ruedas gemelas : en muchos países alineados con las regulaciones de la UE, una disposición de dos ruedas en el mismo eje [no necesariamente mantenida coaxial], se trata como una sola rueda siempre que no estén separadas más de 460 mm (18 pulgadas) entre comuníquese con los centros de parches. Esto tiene el efecto de permitir que los vehículos que cumplan con este límite dimensional se clasifiquen como motocicletas. Por tanto, dichos vehículos estarían sujetos a todas las prescripciones técnicas aplicables a las motocicletas en lugar de los triciclos motorizados o los vehículos de cuatro ruedas. [4]
Ruedas dirigidas
La dirección de las ruedas traseras tiende a ser direccionalmente inestable, por lo que la gran mayoría de los triciclos emplean la dirección de las ruedas delanteras. [5] Una excepción notable es el Toyota i-Road . [6] En el caso de la dirección de dos ruedas, generalmente se hacen algunos ajustes para tener en cuenta los diferentes radios de sus trayectorias, como la geometría de la dirección de Ackermann .
Ruedas motrices
Se pueden conducir las ruedas delanteras o traseras, pero conducir una rueda cerca de su fuente de energía suele ser más simple que conducir una rueda en el otro extremo del vehículo, conducir una sola rueda suele ser más simple que conducir un par de ruedas. y conducir una rueda que permanece alineada con su fuente de energía es más simple que conducir una rueda que se inclina o gira en relación con su fuente de energía. Dos configuraciones comunes de unidades son:
- Conduce dos ruedas que no se inclinan en la parte trasera. Ejemplos notables incluyen Ariel 3 , MEV Tilting Trike , Honda Canopy , Vandenbrink Carver y CLEVER .
- Conduce una rueda basculante en la parte trasera. Ejemplos notables incluyen el vehículo inclinable TVA Tilting Vehicle Australia versión de 3 ruedas Tilting car , Piaggio MP3 , Yamaha Tricity y Toyota i-Road .
Las configuraciones de unidad menos comunes incluyen:
- Conduce dos ruedas basculantes en la parte trasera. [7]
- Conduce una rueda basculante en la parte delantera. Un ejemplo es el Rose-Hulman Ragnarök que se muestra a continuación.
Asientos
Al igual que con los triciclos en general, los asientos pueden estar en posición vertical, como en el Piaggio MP3 , o recostados , como en el MEV Tilting Trike . Si el vehículo está diseñado para acomodar a un segundo pasajero, los asientos suelen estar dispuestos en tándem para mantener el perfil estrecho, como en el CLEVER .
Recinto
El piloto puede estar completamente expuesto, como en el Tripendo, detrás de un carenado o parabrisas , como en el Piaggio MP3 , debajo de una capota, como en el Honda Canopy , o completamente cerrado, como en el Vandenbrink Carver .
Energía
La energía puede provenir del conductor, como en el Tripendo, de baterías y motores eléctricos, como en el Toyota i-Road , o de motores de combustión interna convencionales, como en el Yamaha Tricity .
Inclinación
Cualquier número de ruedas puede inclinarse, y las ventajas de inclinar las ruedas son que las ruedas no necesitan soportar grandes cargas laterales, [1] y las llantas montadas en ellas pueden generar un empuje de inclinación , lo que puede reducir la necesidad de un ángulo de deslizamiento para generar fuerza en las curvas . [8] Las configuraciones incluyen:
- Una rueda en la parte delantera y solo la delantera se inclina, lo que se conoce como 1F1T (es decir, una rueda delantera se inclina). Ejemplos notables incluyen Ariel 3 , MEV Tilting Trike , Honda Canopy , Vandenbrink Carver y CLEVER .
- Una rueda en la parte delantera y las tres ruedas se inclinan, lo que se conoce como 1F3T (es decir, una rueda delantera con tres inclinaciones). Se puede ver un ejemplo en el Rose-Hulman Ragnarök que se muestra a continuación y el UWM PantherTrike en la imagen de arriba.
- Dos ruedas delanteras y solo una rueda trasera se inclina, lo que se conoce como 2F1T (es decir, dos delanteras una inclinada). [9]
- Dos ruedas delanteras y las tres ruedas inclinadas, denominadas 2F3T (es decir, dos delanteras tres inclinadas). Ejemplos notables incluyen TVA Tilting Vehicle Australia (vehículo James FTC) versión de 3 ruedas Tilting car , Piaggio MP3 , Yamaha Tricity y Toyota i-Road .
En el caso de que las dos ruedas una al lado de la otra se inclinen, es necesario un enlace mecánico para coordinar su inclinación. Las implementaciones incluyen:
- Alguna forma de uno o más paralelogramos , como en el Tripendo que se muestra arriba y el vehículo conceptual Mercedes-Benz F300 Life Jet que se muestra a continuación. Esto se ha empleado en configuraciones de triciclo de renacuajo y delta.
- Algunos forman un par de basculantes , posiblemente conectados por algún tipo de manivela de campana . [10] Esto tiende a emplearse en configuraciones de triciclo delta.
- Alguna forma de manivela , en cuyo caso las dos ruedas no están directamente una al lado de la otra. [1] Esto tiende a emplearse en configuraciones de triciclo delta.
- Alguna forma de coordinación entre horquillas telescópicas paralelas , como en la Yamaha MWT-9 que se muestra arriba y la Yamaha Niken que se muestra a continuación.
Debido a la inclinación, no hay necesariamente ninguna transferencia de carga de lado a lado entre las ruedas en las curvas, por lo que la regla general sobre el subviraje de los renacuajos y el sobreviraje delta no se aplica necesariamente. [11] Si el mecanismo de inclinación tiene cierta limitación en el ángulo de inclinación, entonces la aceleración lateral del vehículo puede experimentar sin rodar sobre será una función del ángulo de inclinación máxima posible, de vía del eje , y centro de masa ubicación. [11]
Control de inclinación libre, pasivo o activo
- Vehículos basculantes libre y de inclinación pasiva son controlados al igual que con una bicicleta o motocicleta, en cuyo caso countersteering se requiere. [12] Los basculadores controlados de forma activa son aquellos en los que el ciclista o algún otro controlador establece de forma activa el ángulo de inclinación directamente. [13] Los vehículos para los que el conductor tiene control directo sobre el ángulo de inclinación incluyen la máquina Lean de General Motors, en la que el conductor controla la inclinación con pedales, [14] y el Tripendo, en el que el conductor controla la inclinación manualmente con una palanca. . [15] Un controlador activo puede calcular un ángulo de inclinación deseado a partir de alguna combinación de aceleración lateral y entrada de dirección, y puede establecer un ángulo de inclinación deseado con alguna combinación de actuadores mecánicos, eléctricos o hidráulicos. [dieciséis]
- Los vehículos de inclinación libre / inclinación pasiva no poseen estabilidad alrededor de su eje de balanceo cuando están estacionados. Para remediar este problema, algunos inclinadores libres / pasivos usan bloqueos de inclinación o restricciones cuando están a velocidades bajas. Algunos usan un freno aplicado al mecanismo de inclinación, algunos usan ajustes progresivos de estabilidad de balanceo. Los basculadores libres / pasivos poseen estabilidad propia cuando avanzan con suficiente tracción, como ocurre con las bicicletas y las motocicletas , y si se pierde tracción, es probable que el vehículo baje . [13] La separación lateral de las ruedas no evita el vuelco, estos vehículos se comportan y se controlan como vehículos de vía única .
- Los vehículos de inclinación activa como el James FTC (Free To Castor) utilizan la geometría del sistema de suspensión / dirección para controlar la trayectoria direccional del vehículo [17]
- Los vehículos de inclinación activa están diseñados para poseer estabilidad de balanceo en todo momento cuando están detenidos o en movimiento, y si se pierde tracción, los vehículos no bajarán . [16] En estos vehículos, el espaciamiento lateral del juego de ruedas se utiliza eficazmente para crear estabilidad adicional.
En todos los casos, el mecanismo de inclinación puede simplemente bloquearse para facilitar el mantenimiento del vehículo en posición vertical cuando está detenido o estacionado. [18] Además, los sistemas de inclinación pasivos o activos no pueden simplemente contrarrestar el momento de balanceo causado por la gravedad, ya que se ha demostrado que hace que un vehículo sea prácticamente inestable, [19] aunque existe un debate en curso acerca de si es realmente inestable o no. [19]
Recintos
Los recintos pueden proteger a los ciclistas de las inclemencias del tiempo y permitir una menor resistencia aerodinámica .
- Los vehículos no cerrados pueden emplear el control de inclinación libre o pasivo porque el conductor aún puede poner un pie en el suelo cuando se detiene. El ciclista es responsable de controlar la inclinación tal como lo haría en una bicicleta o motocicleta de dos ruedas.
- Los vehículos cerrados, en los que el conductor no puede alcanzar el suelo, deben proporcionar un tipo de control activo de inclinación, ya sea automático o por el conductor, para mantener el vehículo en posición vertical cuando se detiene.
Direccion
La dirección requiere que los ejes de las ruedas delanteras formen un ángulo finito con los ejes de las ruedas traseras, es decir, que no sean paralelos. Esta desalineación se puede lograr de diversas formas, y normalmente la (s) rueda (s) delantera (s) giran alrededor de un eje de dirección con respecto al resto del vehículo y la (s) rueda (s) trasera (s). Una excepción notable, ya mencionada anteriormente, es el Toyota i-Road con dirección trasera . [6]
Contraviraje
Algunos triciclos basculantes se inclinan a la fuerza, como el Carver , donde el operador no controla el contraviraje. Algunas versiones del modelo introdujeron contraviraje automático para aumentar la velocidad de inclinación y reducir la fuerza requerida para inclinar el vehículo. Otros vehículos de inclinación forzada pueden incorporar dirección contraria automática. [20] En 1984 se desarrolló un prototipo de vehículo inclinable de inclinación libre de múltiples orugas que emplea contraviraje automático y no requiere ninguna habilidad de equilibrio. [21]
En los últimos años ha aparecido una gama más amplia de vehículos basculantes de tres ruedas que utilizan el contraviraje controlado manualmente como una motocicleta, como el Piaggio MP3 o el Yamaha Niken .
Libre para castor
Una variación del vehículo es controlar las ruedas direccionales indirectamente inclinándolas, junto con la carrocería del vehículo, y este sistema se conoce como free to castor [FTC]. El control direccional de una rueda FTC no es particularmente fuerte, como lo demuestran las ruedas de un carrito de compras , y las ruedas con ruedas girarán debido a cualquier carga lateral aplicada. Sin embargo, si el eje de la dirección no es vertical, la estabilidad direccional por encima de aproximadamente 10 mph (16 km / h) está fuertemente controlada por las fuerzas dinámicas. Si la rueda con ruedas está unida a la parte delantera de un vehículo de inclinación angosta, la rueda se colocará automáticamente en el ángulo de dirección correcto para la inclinación y la velocidad del vehículo. Se puede usar un sistema por debajo de 10 mph (16 km / h) para mejorar el rendimiento a baja velocidad donde las ruedas direccionales se capturan progresivamente en la acción de inclinación del vehículo a medida que disminuye la velocidad del vehículo. [22]
Ejemplos de
Ariel 3 de 1970. (1F1T)
Triciclo basculante MEV , patentado en 2005. (1F1T)
Honda Canopy utilizado para servicio de entrega (1F1T)
Prototipo CLEVER sin carrocería, junio de 2013. (1F1T)
Flevotrike (1F1T)
Rose-Hulman Ragnarök (1F3T)
Volcador SynergEthic (1F3T)
Triciclo reclinado, inclinable y de vía estrecha de la Universidad de Wisconsin-Milwaukee (1F3T)
Toyota i-Road (2F3T)
Yamaha Tricity (2F3T)
Piaggio MP3 (2F3T)
Piaggio MP3 (2F3T) con techo y carro
Gilera Fuoco (2F3T)
Peugeot Metropolis 400i (2F3T)
Quadro 350D (2F3T)
Vehículo conceptual Mercedes-Benz F300 Life Jet, 1997. (2F3T)
2018 Yamaha Niken . (2F3T)
Ver también
- Dinámica de bicicletas y motocicletas
- Sidecar flexible
- Tren basculante
Referencias
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Control pasivo de inclinación. Los 3W con un grado adicional de libertad que permite al conductor inclinar el vehículo durante el giro se clasifican como 3W pasivos con control de inclinación. Control de inclinación activo. Es necesario realizar un cálculo en tiempo real de la fuerza en las curvas y la fuerza gravitacional, actuando en el CG, para evaluar el ángulo de inclinación requerido durante el control automático de los actuadores.
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[Tenga en cuenta que la incontrolabilidad en gravedad cero solo es cierta para el péndulo invertido linealizado. Los argumentos que excluyen el control dependen en gran medida de la linealidad del sistema, y el péndulo invertido no lineal en gravedad cero parece ser controlable. De hecho, las simulaciones de Philip James ... demuestran que con los movimientos apropiados de la base, se puede mantener una aceleración promedio constante de la base mientras se mantiene el ángulo del péndulo en un rango limitado.]
Cite journal requiere|journal=
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