La geometría de bicicletas y motocicletas es el conjunto de medidas clave (longitudes y ángulos) que definen una configuración particular de bicicleta. Los principales son la distancia entre ejes , el ángulo del eje de dirección, el desplazamiento de la horquilla y la trayectoria. Estos parámetros tienen una gran influencia en el comportamiento de una bicicleta . [1]
La distancia entre ejes es la distancia horizontal entre los centros (o los puntos de contacto con el suelo) de las ruedas delanteras y traseras. La distancia entre ejes es función de la longitud del bastidor trasero, el ángulo del eje de dirección y el desplazamiento de la horquilla. Es similar al término distancia entre ejes utilizado para automóviles y trenes.
La distancia entre ejes tiene una influencia importante en la estabilidad longitudinal de una bicicleta, [ se necesita aclaración ] junto con la altura del centro de masa de la bicicleta y el ciclista combinados. Las bicicletas cortas son mucho más adecuadas para realizar caballitos y paradas .
El ángulo del eje de dirección se llama ángulo de avance cuando se mide desde el eje vertical o ángulo de la cabeza cuando se mide desde el eje horizontal. El eje de dirección es el eje alrededor del cual gira el mecanismo de dirección (horquilla, manillar, rueda delantera, etc.). El ángulo del eje de dirección suele coincidir con el ángulo del tubo de dirección .
En las bicicletas , el ángulo del eje de dirección se mide desde la horizontal y se denomina ángulo de la cabeza ; un ángulo de cabeza de 90° sería vertical. Por ejemplo, Lemond [2] ofrece:
Debido a la suspensión de la horquilla delantera, las bicicletas de montaña modernas , a diferencia de las bicicletas de carretera , tienden a tener ángulos del tubo de dirección más flojos, generalmente alrededor de 70°, aunque pueden ser tan bajos como 62° (dependiendo de la configuración de la geometría del cuadro). [3]
Al menos un fabricante, Cane Creek, ofrece un juego de dirección sin rosca en el mercado secundario que permite cambiar el ángulo de la cabeza. [4]
En las motocicletas , el ángulo del eje de dirección se mide desde la vertical y se llama ángulo de avance , ángulo de inclinación o simplemente inclinación ; [5] una inclinación de 0° es, por tanto, vertical. Por ejemplo, Moto Guzzi [6] ofrece:
El desplazamiento de la horquilla es la distancia perpendicular desde el eje de dirección al centro de la rueda delantera.
En las bicicletas , el desplazamiento de la horquilla también se denomina inclinación de la horquilla . Las horquillas para bicicletas de carreras tienen un desplazamiento de 40 a 50 mm (1,6 a 2,0 pulgadas). [7]
El desplazamiento se puede implementar curvando las horquillas, agregando una pestaña perpendicular en sus extremos inferiores, desplazando los alojamientos de las hojas de la horquilla de la corona de la horquilla delante del tubo de dirección, o montando las horquillas en la corona en ángulo con respecto al tubo de dirección. El desarrollo de las horquillas con curvas se atribuye a George Singer . [8]
En motocicletas con tubos de horquilla telescópicos , el desplazamiento de la horquilla se puede implementar ya sea mediante un desplazamiento en el árbol triple , agregando un rastrillo de árbol triple [9] (generalmente medido en grados desde 0) a los tubos de la horquilla a medida que se montan en el árbol triple, o Una combinación de los dos. [10] Otras horquillas de motocicleta menos comunes , como las horquillas con eslabón de arrastre o de eslabón delantero, pueden implementar un desplazamiento según la longitud de los brazos de eslabón.
La longitud de una horquilla se mide paralela al tubo de dirección desde el cojinete inferior de la corona de la horquilla hasta el centro del eje. [11]
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La trayectoria es la distancia horizontal desde donde la rueda delantera toca el suelo hasta donde el eje de dirección cruza el suelo. La medición se considera positiva si el punto de contacto con el suelo de la rueda delantera está detrás (hacia la parte trasera de la bicicleta) de la intersección del eje de dirección con el suelo. La mayoría de las bicicletas tienen una trayectoria positiva, aunque algunas, como la bicicleta con patines de dos masas y la Python Lowracer, tienen una trayectoria negativa. [12]
La trayectoria se cita a menudo como un determinante importante de las características de manejo de la bicicleta, [13] [14] y, a veces, aparece en los datos de geometría de los fabricantes de bicicletas. Wilson y Papodopoulos [ cita necesaria ] sostienen que el rastro mecánico puede ser una variable más importante e informativa, [15] aunque ambas expresiones describen casi lo mismo.
La trayectoria es una función del ángulo del eje de dirección, el desplazamiento de la horquilla y el tamaño de la rueda. Su relación se puede describir mediante esta fórmula: [16]
donde es el radio de la rueda, es el ángulo de la cabeza de la bicicleta medido desde la horizontal, es el ángulo de inclinación de la motocicleta medido desde la vertical y es el desplazamiento de la horquilla. La trayectoria se puede aumentar aumentando el tamaño de las ruedas, disminuyendo o aflojando el ángulo de la dirección o disminuyendo el desplazamiento de la horquilla . La trayectoria disminuye a medida que aumenta el ángulo de la dirección (se vuelve más pronunciada), a medida que aumenta el desplazamiento de la horquilla o a medida que disminuye el diámetro de la rueda.
Los motociclistas tienden a hablar de trayectoria en relación con el ángulo de inclinación . Cuanto mayor sea el ángulo de inclinación, mayor será el rastro. Tenga en cuenta que, en una bicicleta, a medida que aumenta el ángulo de inclinación, el ángulo de la dirección disminuye.
La trayectoria puede variar a medida que la bicicleta se inclina o gira. En el caso de la geometría tradicional, la trayectoria disminuye (y la distancia entre ejes aumenta si se mide la distancia entre los puntos de contacto con el suelo y no entre los bujes) a medida que la bicicleta se inclina y gira en la dirección de inclinación. [17] La trayectoria también puede variar a medida que se activa la suspensión, en respuesta al frenado, por ejemplo. A medida que las horquillas telescópicas se comprimen debido a la transferencia de carga durante el frenado, la distancia entre ejes y la distancia entre ejes disminuyen. [18] [¿ fuente autoeditada? ] Al menos una motocicleta, la MotoCzysz C1 , tiene una horquilla con recorrido ajustable, de 89 a 101 mm [3,50 a 3,98 pulgadas]. [19]
La trayectoria mecánica es la distancia perpendicular entre el eje de dirección y el punto de contacto entre la rueda delantera y el suelo. [20] También puede denominarse sendero normal . [21] En cada caso, su valor es igual al numerador en la expresión de sendero.
Aunque la comprensión científica de la dirección de bicicletas sigue siendo incompleta, [15] tenemos una buena comprensión general de las complejidades dinámicas interdependientes. [22] La trayectoria mecánica es sin duda una de las variables más importantes a la hora de determinar las características de manejo de una bicicleta. Un rastro de cero puede ofrecer algunas ventajas: [23]
Los ciclistas expertos y alerta pueden tener más control del camino si el camino mecánico es más bajo, mientras que se sabe que un camino más alto hace que una bicicleta sea más fácil de manejar "sin manos" y, por lo tanto, más subjetivamente estable.
La caída de la rueda se refiere al comportamiento de la dirección en el que una bicicleta o motocicleta tiende a girar más de lo esperado debido a que la rueda delantera "se tambalea" cuando se gira el manillar. La caída de la rueda se produce cuando se baja la parte delantera de una bicicleta o motocicleta cuando el manillar se gira desde la posición "recta". Este fenómeno de descenso se produce según la siguiente ecuación:
dónde:
Debido a que la caída de la rueda implica el descenso de la parte delantera de una bicicleta o motocicleta, la fuerza debida a la gravedad tenderá a hacer que la rotación del manillar continúe con una velocidad de rotación creciente y sin que el ciclista intervenga adicionalmente en el manillar. Una vez que se gira el manillar, el ciclista debe aplicar torsión al manillar para devolverlo a la posición recta y llevar la parte delantera de la bicicleta o motocicleta a la altura original. [24] La inercia rotacional de la rueda delantera disminuirá la gravedad del efecto de caída de la rueda porque da como resultado que se requiera un par opuesto para iniciar o acelerar el cambio de dirección de la rueda delantera.
De acuerdo con la ecuación mencionada anteriormente, aumentar la trayectoria y/o disminuir el ángulo de la dirección aumentará el factor de caída de la rueda en una bicicleta o motocicleta, lo que aumentará el torque requerido para llevar el manillar nuevamente a la posición recta y aumentará la tendencia del vehículo. desviarse repentinamente de la línea de una curva. Además, aumentar el peso soportado por la rueda delantera del vehículo, ya sea aumentando la masa del vehículo, el conductor y la carga o cambiando la relación de peso para desplazar el centro de masa hacia adelante, aumentará la gravedad del efecto de caída de la rueda. Aumentar la inercia rotacional de la rueda delantera aumentando la velocidad del vehículo y la velocidad de rotación de la rueda tenderá a contrarrestar el efecto de caída de la rueda.
Generalmente se considera deseable una cierta cantidad de caída de la rueda. La revista Bicycle Quarterly afirma: "Una bicicleta con muy poco movimiento de las ruedas reaccionará con lentitud a los movimientos del manillar. Una bicicleta con demasiado movimiento de las ruedas tenderá a desviarse de su línea a velocidades bajas y moderadas". [25]
Las horquillas podrán modificarse o sustituirse, alterando así la geometría de la bicicleta.
Aumentar la longitud de la horquilla, por ejemplo cambiando de rígida a suspensión, eleva la parte delantera de una bicicleta y, por tanto, disminuye el ángulo de su dirección. [11] Alargar la horquilla tendría el efecto contrario en la inclinación de una motocicleta, ya que la inclinación se mide en la dirección opuesta.
Una regla general es que un cambio de 10 mm en la longitud de la horquilla produce un cambio de medio grado en el ángulo del eje de dirección.
Aumentar el desplazamiento de una horquilla reduce el recorrido y, si se realiza en una horquilla existente doblando sin alargar las hojas, acorta la horquilla. [26]
El estado de Dakota del Norte (EE.UU.) tiene requisitos mínimos y máximos sobre inclinación y recorrido para "la fabricación, venta y operación segura de una motocicleta en las vías públicas". [27]
"4. Todas las motocicletas, excepto las de tres ruedas, deberán cumplir las siguientes especificaciones en relación con la geometría de las ruedas delanteras:
Las especificaciones del fabricante deben incluir la inclinación y el recorrido específicos para cada motocicleta o clase de motocicletas y el director debe definir los términos "inclinación" y "recorrido" mediante reglas adoptadas de conformidad con el capítulo 28-32".
Para otros aspectos de la geometría, como la ergonomía o el uso previsto, consulte el artículo sobre cuadros de bicicletas . Para las motocicletas, los otros parámetros geométricos principales son la altura del asiento y la ubicación relativa del reposapiés y el manillar.
Detalles de GeoMetron: ángulo de cabeza de 62 a 63,5°, dependiendo del amortiguador y la longitud de la horquilla.
La inclinación es el ángulo, en grados, en el que el cabezal de dirección del marco... está inclinado hacia atrás desde la vertical.
{{cite web}}: |author=tiene nombre genérico ( ayuda )Las horquillas delanteras curvas de una bicicleta son una patente de George Singer y todavía se utilizan en la actualidad.
la distancia entre la zona de contacto con el suelo y el eje de dirección medida en ángulo recto con respecto a ese eje. La SAE se refiere a [esto] como 'Sendero Mecánico'
La trayectoria normal es la distancia perpendicular entre el punto de contacto delantero y el eje del cabezal de dirección.