Tallador Vandenbrink (1F1T)Triciclo reclinado Tripendo, un vehículo de tres ruedas basculante (2F3T)Yamaha Niken de 2018UWM PantherTrike, un triciclo de propulsión humana, inclinable, reclinado y de vía estrecha (1F3T)
Un vehículo de tres ruedas basculante , un triciclo basculante , un triciclo inclinado o incluso simplemente un 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 una curva. [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 motocicletas . [1] Esto también reduce la aceleración lateral experimentada por el ciclista, que algunos encuentran más cómoda que la alternativa. El perfil estrecho puede dar como resultado una resistencia aerodinámica reducida y una mayor eficiencia de combustible . [2] Este tipo de vehículos también se han descrito como "vehículos de hombre" (MWV). [2]
Al igual que con los triciclos que no se inclinan, existe una variedad de opciones factibles sobre cómo están dispuestas las ruedas, qué ruedas se dirigen y qué ruedas se accionan. Además, existe una variedad de opciones posibles para determinar qué ruedas se inclinan y cuáles no.
Terminología
Debido a que este es un campo emergente con muchas configuraciones de vehículos diferentes, muchos contribuyentes individuales diferentes y aún no hay ninguna tecnología claramente dominante, existe una gran cantidad de terminología potencialmente confusa en uso:
inclinación , inclinación y balanceo se usan de manera algo 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, inclina o rueda según lo desee el conductor. Al igual que con la estabilidad direccional , un vehículo se considera estable respecto de su eje longitudinal si regresa 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 muestran estabilidad cuando están paradas, simplemente se caen, pero pueden mostrar autoestabilidad si avanzan a la velocidad adecuada, incluso sin un ciclista. Mientras tanto, los basculantes activos exhiben estabilidad de balanceo en todo momento y están diseñados para no volcarse en un giro. Los vehículos que se inclinan pueden exhibir casi cualquier combinación de los comportamientos anteriores, debido a cualquier combinación de su geometría, distribución de masa, características de suspensión , acciones 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 algún sensor , alguna capacidad para calcular una respuesta, como un controlador de retroalimentación , y algún actuador que requiere 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 ciclista debe controlar el ángulo de inclinación indirectamente dirigiendo el vehículo.
Directo e indirecto generalmente se refieren a cómo se aplica el control activo. El ciclista de un triciclo de "inclinación libre" y de "inclinación pasiva" generalmente puede aplicar un par de dirección directamente, que luego controla el ángulo de inclinación indirectamente, como en bicicletas y motocicletas. Por otro lado, el ciclista de un triciclo con ruedas libres puede aplicar un par de balanceo directamente, que luego controla el ángulo de dirección indirectamente.
highside y lowside son expresiones que ya se utilizan habitualmente en el mundo de las motocicletas para describir las formas en que las carrocerías de estos vehículos pueden chocar con el suelo.
Beneficios y desventajas
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 una curva, debido a la alta velocidad, el radio estrecho o ambos, con un contramomento 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, sino que puede ubicarse en cualquier lugar entre el eje delantero y el trasero para optimizar otras características de rendimiento, como la calidad de marcha o el rendimiento de frenado. .
Inclinarse en una curva, como lo hacen las bicicletas y motocicletas, significa que la aceleración neta experimentada por el vehículo y el conductor siempre puede estar alineada con el plano medio del vehículo. Los conductores pueden encontrar esto más agradable que la alternativa, y los componentes del vehículo, como el bastidor, las ruedas y los neumáticos, pueden evitar grandes cargas laterales.
Una vía 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 inclinado se puede orientar independientemente de la pendiente transversal , como por ejemplo desde la cima de una carretera o un arcén suave .
Las desventajas de la inclinación, en comparación con la alternativa rígida, incluyen:
El mecanismo de inclinación, libre o controlado, requiere más elementos constructivos en comparación con las (motocicletas) de dos ruedas, 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 conductor, como el contraviraje .
Configuraciones
Diseño de ruedas
Como ocurre con los triciclos en general, los dos diseños principales de ruedas son:
renacuajo , con dos ruedas delante y una detrás. Ejemplos notables incluyen el TVA Tilting Vehicle Australia con versiones de 3 y 4 ruedas , el Piaggio MP3 , el Yamaha Tricity y el 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 mantenidas como coaxiales] se trata como una rueda siempre que no estén separadas más de 460 mm (18 pulgadas) entre ellas. póngase en contacto con los centros de parches. Esto tiene el efecto de permitir que los vehículos que cumplan este límite dimensional se clasifiquen como motocicletas. Por tanto, dichos vehículos estarían sujetos a todas las prescripciones técnicas aplicables a las motocicletas y no a los triciclos motorizados o a los vehículos de cuatro ruedas. [4]
ruedas direccionales
La dirección de las ruedas traseras tiende a ser direccionalmente inestable, por lo que la gran mayoría de los triciclos emplean 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 algunas adaptaciones para tener en cuenta los diferentes radios de sus trayectorias, como la geometría de dirección de Ackermann .
ruedas motrices
Se pueden accionar las ruedas delanteras o traseras, pero conducir una rueda cerca de su fuente de energía suele ser más sencillo que conducir una rueda en el otro extremo del vehículo, conducir una sola rueda suele ser más sencillo que conducir un par de ruedas, y conducir una rueda que permanece alineada con su fuente de energía es más sencillo que conducir una rueda que se inclina o gira en relación con su fuente de energía. Dos configuraciones de unidad comunes son:
Conduzca una rueda basculante en la parte trasera. Ejemplos notables incluyen el TVA Tilting Vehicle Australia versión de 3 ruedas , el Piaggio MP3 , el Yamaha Tricity y el Toyota i-Road .
Las configuraciones de unidades menos comunes incluyen:
Trae dos ruedas basculantes en la parte trasera. [7]
Conduzca una rueda basculante en la parte delantera. Un ejemplo es el Rose-Hulman Ragnarök que se muestra a continuación.
Asientos
Como ocurre con los triciclos en general, los asientos pueden ser erguidos, como en el Piaggio MP3 , o reclinados , como en el MEV Tilting Trike . Si el vehículo está diseñado para acomodar a un segundo pasajero, los asientos generalmente están dispuestos en tándem para mantener el perfil estrecho, como en el CLEVER .
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 las ruedas basculantes son que las ruedas no necesitan soportar grandes cargas laterales, [1] y los neumáticos montados 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 al frente y las tres ruedas inclinadas, lo que se conoce como 1F3T (es decir, una inclinación de las tres delanteras). Se puede ver un ejemplo en el Rose-Hulman Ragnarök que se muestra a continuación y en el UWM PantherTrike que se muestra arriba.
Dos ruedas delanteras y solo una rueda trasera inclinable, denominada 2F1T (es decir, dos delanteras, una inclinada). [9]
Dos ruedas delante y las tres ruedas inclinadas, lo que se conoce como 2F3T (es decir, dos ruedas delanteras tres inclinadas). Ejemplos notables incluyen el 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 algún 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 renacuajo y delta.
Algunos forman un par de basculantes , posiblemente conectados por alguna forma de manivela . [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 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 trayectoria del eje y la ubicación del centro de masa . [11]
Control de inclinación libre, pasivo o activo
Los vehículos de inclinación libre y pasiva se controlan como una bicicleta o una motocicleta, en cuyo caso es necesario contravirar . [12] Los basculantes controlados activamente son aquellos en los que el ciclista o algún otro controlador establece activamente el ángulo de inclinación directamente. [13] Los vehículos en los que el conductor tiene control directo sobre el ángulo de inclinación incluyen General Motors Lean Machine, en el que el conductor controla la inclinación con pedales, [14] y el Tripendo, en el que el conductor controla la inclinación con la mano 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 respecto de su eje de balanceo cuando están parados. Para solucionar este problema, algunos inclinadores libres/pasivos utilizan bloqueos o restricciones de inclinación cuando se encuentran a bajas velocidades. Algunos usan un freno aplicado al mecanismo de inclinación, otros usan ajustes progresivos de estabilidad del balanceo. Los basculantes libres/pasivos poseen autoestabilidad cuando avanzan con suficiente tracción, como ocurre con las bicicletas y 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 son controlados 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 con inclinación activa están diseñados para poseer estabilidad de balanceo en todo momento cuando están parados o en movimiento, y si se pierde tracción, los vehículos no bajarán . [16] En estos vehículos se aprovecha eficazmente la distancia lateral entre los ejes para crear una estabilidad adicional.
En todos los casos, el mecanismo de inclinación puede simplemente bloquearse para facilitar el mantenimiento del vehículo en posición vertical cuando está parado 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 esto hace que un vehículo sea prácticamente inestable, [19] aunque existe un debate en curso sobre si es realmente inestable o no. [19]
Los vehículos no cerrados pueden emplear control de inclinación libre o pasivo porque el conductor aún puede poner un pie en el suelo cuando está parado. 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 algún tipo de control activo de inclinación, ya sea automático o por parte del conductor, para mantener el vehículo en posición vertical cuando está parado.
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 maneras y, normalmente, las ruedas delanteras giran alrededor de un eje de dirección con respecto al resto del vehículo y las ruedas traseras. Una excepción notable, ya mencionada anteriormente, es el Toyota i-Road con dirección trasera . [6]
Contraviraje
Algunos triciclos basculantes tienen inclinación forzada, 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 necesaria para inclinar el vehículo. Otros vehículos de inclinación forzada pueden incorporar contraviraje automático. [20] En 1984 se desarrolló un prototipo de vehículo inclinable de múltiples vías que emplea contraviraje automático y no requiere ninguna habilidad de equilibrio. [21]
En los últimos años ha aparecido una gama más amplia de vehículos de tres ruedas basculantes que utilizan un contraviraje controlado manualmente como una motocicleta, como el Piaggio MP3 o el Yamaha Niken .
libre para echar
Una variación del vehículo es controlar las ruedas direccionales indirectamente inclinándolas, junto con la carrocería del vehículo, y este sistema se conoce como libre de ruedas [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 giratorias girarán debido a cualquier carga lateral aplicada. Sin embargo, si el eje de dirección no está vertical, la estabilidad direccional por encima de aproximadamente 16 km/h está fuertemente controlada por las fuerzas dinámicas. Si la rueda giratoria está montada en la parte delantera de un vehículo con inclinación estrecha, la rueda 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 las ruedas direccionales se capturan progresivamente en la acción de inclinación del vehículo a medida que la velocidad del vehículo disminuye. [22]
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Vehículos basculantes de tres ruedas - Patentes
Diseño, implementación y análisis de vehículos motorizados de tres ruedas basculantes. Tesis, Choa-Chin Weng. 18 de julio de 2005. Chino. Resumen en inglés.
Estabilidad dinámica de vehículos de tres ruedas en aplicaciones de tipo automotriz. Robert Q. Riley.
tallador uno
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con los triciclos basculantes .
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![Quadro 350D [Delaware] (2F3T)](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1b/Quadro350D_1.jpg/1280px-Quadro350D_1.jpg)
