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Triciclo inclinable

Tallador Vandenbrink (1F1T)
Triciclo reclinado Tripendo, un vehículo de tres ruedas inclinable (2F3T)
Yamaha Niken del año 2018
UWM PantherTrike, un triciclo reclinado, inclinable y de vía estrecha impulsado por humanos (1F3T)

Un triciclo basculante , triciclo basculante , triciclo inclinado o incluso simplemente un vehículo basculante , es un vehículo de tres ruedas y, por lo general, un vehículo de vía estrecha cuya carrocería o ruedas se inclinan en la dirección de un giro. [1] Estos 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 conductor, lo que algunos encuentran más cómodo que la alternativa. El perfil estrecho puede resultar en una menor resistencia aerodinámica y una mayor eficiencia de combustible . [2] Este tipo de vehículos también se han descrito como "vehículos para personas de ancho" (MWV). [2]

Al igual que con los triciclos que no se inclinan, existen diversas opciones posibles en cuanto a la disposición de las ruedas, qué ruedas son direccionales y cuáles son motrices. Además, existen diversas opciones posibles en cuanto a qué ruedas se inclinan y cuáles no.

Terminología

Dado que se trata de un campo emergente con muchas configuraciones de vehículos diferentes, muchos contribuyentes individuales diferentes y todavía no hay ninguna tecnología claramente dominante, se utiliza una gran cantidad de terminología que puede generar confusión:

Beneficios y desventajas

Los posibles beneficios de la inclinación, en comparación con la alternativa rígida, incluyen:

Las desventajas de la inclinación, en comparación con la alternativa rígida, incluyen:

Configuraciones

Disposición de las ruedas

Al igual que con los triciclos en general, los dos diseños principales de ruedas son:

Regla de ruedas gemelas : en muchos países que siguen las normas de la UE, una disposición de dos ruedas en el mismo eje [no necesariamente coaxial] se considera una sola rueda siempre que estén separadas entre sí a no más de 460 mm (18 in) entre los centros de contacto. Esto tiene el efecto de permitir que los vehículos que cumplan con este límite dimensional se clasifiquen como motocicletas. Por lo tanto, dichos vehículos estarían sujetos a todas las prescripciones técnicas aplicables a las motocicletas en lugar de a los triciclos motorizados o vehículos de cuatro ruedas. [4]

Ruedas dirigidas

La dirección en las ruedas traseras tiende a ser direccionalmente inestable, por lo que la gran mayoría de los triciclos emplean dirección en las ruedas delanteras. [5] Una notable excepción es el Toyota i-Road . [6] En el caso de la dirección en dos ruedas, generalmente se hacen algunas adaptaciones para tener en cuenta los diferentes radios de sus trayectorias, como la geometría de dirección de Ackermann .

Ruedas motrices

Se pueden accionar tanto las ruedas delanteras como las traseras, pero accionar una rueda cerca de su fuente de energía suele ser más sencillo que accionar una rueda en el otro extremo del vehículo, accionar una sola rueda suele ser más sencillo que accionar un par de ruedas y accionar una rueda que permanece alineada con su fuente de energía es más sencillo que accionar una rueda que se inclina o gira en relación con su fuente de energía. Dos configuraciones de accionamiento habituales son:

Las configuraciones de unidad menos comunes incluyen:


Asientos

Al igual que con los triciclos en general, los asientos pueden estar en posición vertical, como en el Piaggio MP3 , o reclinados , como en el triciclo inclinable MEV . 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 conductor puede estar completamente expuesto, como en la Tripendo, detrás de un carenado o parabrisas , como en la Piaggio MP3 , bajo un toldo, como en la Honda Canopy , o completamente cerrado, como en la Vandenbrink Carver .

Fuerza

La potencia puede provenir del conductor, como en la Tripendo, de baterías y motores eléctricos, como en la Toyota i-Road , o de motores de combustión interna convencionales, como en la Yamaha Tricity .

Inclinación

Cualquier número de ruedas se puede inclinar, y las ventajas de las ruedas inclinables son que las ruedas no necesitan soportar grandes cargas laterales, [1] y los neumáticos montados en ellas pueden generar empuje de inclinación , lo que puede reducir la necesidad de un ángulo de deslizamiento para generar fuerza en las curvas . [8] Las configuraciones incluyen:

En el caso de que las dos ruedas que están una al lado de la otra se inclinen, es necesario algún tipo de conexión mecánica para coordinar su inclinación. Las implementaciones incluyen:

Debido a la inclinación, no hay necesariamente una 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 de los deltas no se aplica necesariamente. [11] Si el mecanismo de inclinación tiene alguna limitación en el ángulo de inclinación, entonces la aceleración lateral que el vehículo puede experimentar sin volcar será una función del ángulo de inclinación máximo posible, la distancia entre ejes y la ubicación del centro de masa . [11]

Control de inclinación libre, pasivo o activo

En todos los casos, el mecanismo de inclinación puede simplemente bloquearse para facilitar que el vehículo se mantenga en posición vertical cuando está detenido o estacionado. [18] Además, los sistemas de inclinación pasivos o activos no pueden simplemente contrarrestar el momento de vuelco causado por la gravedad, ya que se ha demostrado que esto hace que un vehículo sea prácticamente inmanejable, [19] aunque existe un debate en curso sobre si es realmente inmanejable o no. [19]

Recintos

Los cerramientos pueden proteger a los ciclistas del clima y permitir una menor resistencia aerodinámica .

Gobierno

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 maneras y, por lo general, las ruedas delanteras giran sobre un eje de dirección en relación con el resto del vehículo y las ruedas traseras. Una excepción notable, ya mencionada anteriormente, es el Toyota i-Road con dirección en las ruedas traseras . [6]

Contra-dirección

Algunos triciclos basculantes tienen una inclinación forzada, como el Carver , en el que el operador no controla la contradirección. Algunas versiones del modelo introdujeron una contradirección automática para aumentar la velocidad de inclinación y reducir la fuerza necesaria para inclinar el vehículo. Otros vehículos con inclinación forzada pueden incorporar una contradirección automática. [20] En 1984 se desarrolló un prototipo de vehículo multipista con inclinación libre que emplea una contradirección automática y no requiere ninguna habilidad de equilibrio. [21]

En los últimos años ha aparecido una gama más amplia de vehículos de tres ruedas inclinables que utilizan contradirección controlada manualmente como una motocicleta, como el Piaggio MP3 o el Yamaha Niken .

Libre para castor

Una variación del vehículo es controlar la(s) rueda(s) 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 la(s) rueda(s) giratoria(s) girarán debido a cualquier carga lateral aplicada. Sin embargo, si el eje de dirección no es vertical, la estabilidad direccional por encima de aproximadamente 10 mph (16 km/h) está muy fuertemente controlada por las fuerzas dinámicas. Si la rueda giratoria está unida a la parte delantera de un vehículo inclinable estrecho, la rueda giratoria se colocará automáticamente en el ángulo de dirección correcto para la inclinación y la velocidad del vehículo. Se puede utilizar un sistema por debajo de 10 mph (16 km/h) para mejorar el rendimiento a baja velocidad donde la(s) rueda(s) orientables se capturan progresivamente en la acción de inclinación del vehículo a medida que disminuye la velocidad del vehículo. [22]

Ejemplos

Véase también

Referencias

  1. ^ abcd Stephen Nurse; Mark Richardson; Robbie Napper (septiembre de 2015). "Triciclos inclinados impulsados ​​por humanos: principios, diseños y nuevos desarrollos". Foro de investigación de transporte de Australasia . Consultado el 18 de octubre de 2018 .
  2. ^ ab Pauwelussen, JP (1999). "El comportamiento dinámico de vehículos con espacio para personas y mecanismo automático de inclinación activa". TUDelft . Consultado el 12 de noviembre de 2018 .
  3. ^ Jignesh Sindha; Basab Chakraborty; Debashish Chakravarty (7 de febrero de 2017). "Control automático de estabilidad de vehículos de tres ruedas: desarrollos recientes y preocupaciones hacia una tecnología sostenible". Actas de la Institución de Ingenieros Mecánicos, Parte D: Revista de Ingeniería Automotriz . 232 (3): 418–434. doi :10.1177/0954407017701285. S2CID  115787151. Control pasivo de inclinación. Los 3W con un grado adicional de libertad que permite al conductor inclinar el vehículo durante los giros se clasifican como 3W con control pasivo de inclinación. Control activo de inclinación. Es necesario realizar un cálculo en tiempo real de la fuerza de giro y la fuerza gravitacional, que actúan en el CG, para evaluar el ángulo de inclinación requerido durante el control automático de los actuadores.
  4. ^ "Propuesta de enmiendas a la Resolución consolidada sobre la construcción de vehículos" (PDF) . Comisión Económica para Europa de las Naciones Unidas. 8 de enero de 2019. Consultado el 16 de diciembre de 2019 .«Ruedas gemelas»: dos ruedas dispuestas sobre un mismo eje, que se consideran una sola rueda, siendo la distancia entre los centros de las zonas de contacto con el suelo igual o inferior a 460 mm.
  5. ^ Timothy Smith (30 de enero de 2009). "Esta es una descripción de cómo construir un triciclo con dirección en las ruedas traseras y tracción delantera". Asociación Internacional de Vehículos Propulsados ​​por Humanos . Consultado el 27 de octubre de 2018. Los movimientos bruscos de dirección hacen que el peso se desplace en el giro y alteran la estabilidad del triciclo.
  6. ^ de Alex Davies (13 de noviembre de 2015). "El Toyota i-Road Funky no se parece a nada que haya conducido jamás". Wired . Consultado el 16 de diciembre de 2019. A bajas velocidades, la única rueda trasera es la que hace la dirección.
  7. ^ Edelmann; Plöchl; Lugner (18 de mayo de 2011). "Modelado y análisis de la dinámica de un vehículo de tres ruedas basculante". Dinámica de sistemas multicuerpo . 26 (4): 469–487. doi :10.1007/s11044-011-9258-7. S2CID  119512934 . Consultado el 15 de noviembre de 2018 .
  8. ^ Dan Roe (4 de noviembre de 2016). "Los experimentos de este profesor con bicicletas podrían cambiar tu forma de andar en bicicleta". Ciclismo . Consultado el 5 de noviembre de 2018 . El empuje de inclinación es la capacidad de un neumático de generar fuerza cuando se inclina durante un giro.
  9. ^ Sahil; Oza; Malankiya (2015). "Diseño y estabilidad de un triciclo reclinado" . Consultado el 2 de noviembre de 2018 .
  10. ^ Ben Coxworth (11 de marzo de 2011). "Deliver-E Trike se enfrenta silenciosamente a terrenos irregulares". New Atlas . Consultado el 27 de octubre de 2018 .
  11. ^ ab Robert Q. Riley; Tony Foale (23 de julio de 2018). "La estabilidad dinámica de los vehículos de tres ruedas en aplicaciones de tipo automotor". Robert Q. Riley Enterprises . Consultado el 5 de noviembre de 2018 . El diseño de una sola rueda delantera sobrevira naturalmente y el diseño de una sola rueda trasera subvira naturalmente.
  12. ^ James Robertson (febrero de 2014). "Active Control of Narrow Tilting Vehicle Dynamics (PhD Thesis)" (PDF) . Universidad de Bath . Consultado el 26 de diciembre de 2019. Como sucede con el control pasivo de inclinación, se requiere un mecanismo de estabilización adicional a velocidades muy bajas y cuando el vehículo está parado.
  13. ^ de Berote; van Poelgeest; Darling; Edge; Plummer (2014). "La dinámica de un vehículo inclinado de tres ruedas y vía estrecha" . Consultado el 2 de noviembre de 2018 .
  14. ^ "General Motors Lean Machine". Small Cars Club. 21 de mayo de 2017. Consultado el 13 de julio de 2019 .
  15. ^ Craig J. Cornelius (29 de noviembre de 2018). "Aerion: un triciclo eléctrico peatonal optimizado para todo tipo de clima" . Consultado el 2 de noviembre de 2018 .
  16. ^ por Adrian Padeanu (2 de mayo de 2018). "Un vehículo de tres ruedas con motor de Clase A, tracción trasera y una carrocería que se inclinaba en las curvas". Motor1.com . Consultado el 27 de octubre de 2018 .
  17. ^ Philip James (23 de noviembre de 2019). «Análisis dinámico y control de vehículos de vía estrecha mediante un enfoque de modelado multicuerpo» . Consultado el 23 de noviembre de 2020 .
  18. ^ Adam Ruggiero (18 de marzo de 2015). "El futuro del transporte a motor es el triciclo". GearJunkie . Consultado el 27 de octubre de 2018 .
  19. ^ ab O. Dong; C. Graham; A. Grewal; C. Parrucci; A. Ruina (30 de septiembre de 2014). "Una bicicleta en gravedad cero puede equilibrarse o dirigirse, pero no ambas cosas" (PDF) . Dinámica de sistemas de vehículos . 52 (12): 1681. Bibcode :2014VSD....52.1681D. doi :10.1080/00423114.2014.956126. S2CID  17873675 . Consultado el 6 de noviembre de 2018 . [Nota: 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 movimientos apropiados de la base, se puede mantener una aceleración promedio constante de la base mientras se mantiene el ángulo del péndulo dentro de un rango limitado.]
  20. ^ Poelgeest, A; Edge, KA; Darling, J. (noviembre de 2007). Desarrollo de un controlador de inclinación de dirección para un vehículo inclinable de tres ruedas.
  21. ^ Mike McCarthy (enero de 1987). "Futuro rentable para los coches económicos". Revista Wheels . pp. 12-13 . Consultado el 18 de noviembre de 2014 .
  22. ^ Jeffrey Too Chuan TAN; et al. (2016). "Dinámica de dirección de un vehículo de vía estrecha con inclinación y diseño pasivo de rueda delantera". Journal of Physics: Conference Series . 744 (1): 012218. Bibcode :2016JPhCS.744a2218T. doi : 10.1088/1742-6596/744/1/012218 .

Bibliografía