Nojapyöräfoorumi

TKorho kirjoitti:

Toki ihan ryömitettäessä - esim yritettäessä minimaalisen pientä silmukkaan - ratti kääntyy myös sisään. Sama siis polkupyörissä. En tiedä riittääkö vain nopeus selitykseksi eroksi tuosta fiiliksestä sisäänohjaamisesta tai sen puuttumisesta.

Jeps, autokoulussa tuo pärräkouluttaja puheli tuosta 30kmh taika luvusta jotta jonka jälkeen suuremmin olisi hyötyä tuosta vastaohjauksesta.
varmaan Jori voi antaa luennon nuista kineetisen energian ja painon vaikutuksista tietyssä nopeuksissa..

TKorho kirjoitti:

No, polkupyörissä tiedämme että painolla ohjaus kuitenkin onnistuu. Mutta se tapahtuu silti tuolla vastaohjausperiaatteella.

Suurin kummastukseni on lähinnä se että miksi prätkässä oikeastaan ei ohjata mutkaan sisään ollenkaan, vaan vastaohjaamalla alkusuuntaa vastaan pyörä päinvastoin nostetaan takaisin pystyyn ja suoraan. Pitäisi olla jotain kulma-antureita ja prätkän liikkeen mittaus että näkisi kääntyykö ratti koskaan myötäsuuntaan. Ei se ainakaan maantiellä siltä tunnu, vaan aina mutkassa painan sisäpuolen kahvasta eteenpäin. Fiilis on että etupyörä kinnaisi vähän ulkosuuntaan koko ajan (hyvin vähän). Prätkässä tuohon ohjausgeometriaan vaikuttaa varmasti paljon myös eturenkaan varsin suuri paksuus, jolloin jo pelkästään se aiheuttaa tukipisteen siirtymistä kallistettaessa.

Tuo tukipisteen siirtyminen ja samalla vierintävastuksen vaikutusalueen siirtyminen ohjausakselin linjalta sisäkaarteen puolelle kääntää etupyörää sisäkaarteeseen ja täytyy siis kovan vauhdin kaarteessa kompensoida ohjaamalla ulos päin. Toinen samaan suuntaan vaikuttava mekanismi johtuu MP renkaan poikkileikkausmuodosta. Kallellaan vierivä MP rengas on tiekontaktialueensa sisäreunassa vierintäkehältään pienempi kuin kontaktialueen ulkoreunassa. Rengas vierii siis kuten kartio, eli kaartaa omia aikojaan. Sisäkaarteen pienempi kehä ehtii lyhyemmän matkan kuin ulkokaarteen pitempi kehä, joten liukumatta vieriminen saa kartion kaartamaan. Tätä kaartamista täytyy tietyn, geometriasta riippuvan, ajonopeuden jälkeen vastustaa ohjaamalla vastasuuntaan, eli kaarteesta ulos päin. Mitä suuremmalla nopeudella ajetaan, eli mitä enemmän pyörää kallistetaan ajolijan kaarteen sädettä kohti, ja sitä enemmän pyörää pitää ohjata ulos kaarteesta, jotta kaarre jatkuisi.
Samalla tavoin vaikuttavia mekanismeja on pitkä lista, ja niiden kaikkien ominaisuutena on kääntää etupyörää sisemmäs kaarteeseen, eli nostaa pyörä pystyyn. Kaikkia näitä täytyy kompensoida ohjaamalla ulos kaarteesta, jos halutaan säilyttää kaarto. Suurissa nopeuksissa myös hyrrämomentti pyrkii nostamaan kaartavaa pyörää pystyyn, joka täytyy sekin kompensoida ulos ohjaamalla. Ympyrävanteella on hyrrävoimista johtuva nopeus-kaartosäde suhde. Jos ajonopeus poikkeaa tästä, vapaan ympyrärenkaan luonnollisesta nopeudesta tietyllä kaartosäteellä, täytyy se kompensoida ohjaamalla.

MP vs. PP
Moottoripyörä tuntuu erilaiselta kuin polkupyörä koska se on paljon painavampi, joten kuskin painon siirtäminen aiheuttaa moottoripyörän rungolle paljon pienemmän kulmanmuutoksen kuin kevyelle polkupyörälle. MP renkaat ovat leveämmät, joka aiheuttaa tukipisteen siirtymistä pyörää pystyssä pitävään suuntaan (keinutuoli), joka taas yhdessä suuren massan kanssa aiheuttaa merkittävän tukimomentin, jota vastaan täytyisi painon siirtäjän taistella aikaansaadakseen kallistuskulmaa pyörän ja tien välille.
Siis painon siirrolla saadaan pyörä kallistumaan pois painopisteen ja maan kontaktipisteen linjalta, mikä aiheuttaa ohjausliikkeen (vastaohjaus), joka kallistaa pyörän rungon vastakkaiseen suuntaan, joka taas aiheuttaa samojen mekanismien takia vastaliikkeen toiselle puolelle jne. Painon siirto kytkeytyy siis kaksipyöräisen ohjaukseen kiinteästi ja saumattomasti lukuisten mekanismien kautta.

Nämä rajanopeudet ja muut nyrkkikaavat eivät pidä paikkaansa. Kaikki mekanismit toimivat koko ajan niiden suhteet vaan muuttuvat portaattomasti nopeuden ja kaartosäteen /-kulman mukana. Ihan hitaassa vauhdissa vastaohjaus sotkeutuu tasapaino-ohjauskiemurteluun niin saumattomasti, ettei sitä voi sieltä havaita. Suurilla nopeuksilla tasapainokiemurtelu vähenee, jolloin vastaohjaus on helppo havaita.

Ainakin seuraavat mekanismit kääntävät kallistuvan tai kallellaan olevan kaksipyöräisen etu- (ja takapyörää) samaan kallistuksen suuntaan: Kaikki nämä ilmiöt vaikuttavat kaikissa peräkkäispyöräisissä riippumatta niiden käyttövoimasta. Mekanismien suhteellinen voimakkuus toistensa suhteen riippuu osien mitoista, painoista ja ajonopeudesta.

1. Hyrrämomentti ja sen suuntautuminen
2. Kartiovierintä
3. Kitkaperäiset vaikutukset renkaan ja tien välissä mm. kumikitkan hystereesi
4. Renkaan leveys ja keinutuolivaikutus.
5. Ohjaavan pyörän sijainti
6. Positiivisen jättämän vaikutus
7. Vinon ohjausakselin vaikutus
8. Jättämä, yhdessä vinon ohjausakselin kanssa
9. Vierintävastuksen vaikutuskeskipisteen siirtyminen

Jori

http://socrates.berkeley.edu/%7Efajans/ ... ikeAJP.PDF

Tuossa on tuo Fajansin "Steering in bicycles and motorcycles". Siinä on ihan mittaustuloksia piirretty käyriksi siitä, miten kaksipyöräisiä ajetaan käytännössä. Voi olla vähän raskasta luettavaa, siinä on matematiikkaa.

Kiitos pojat!
Juuri näiden asioiden ylös saamista löydettävään paikkaan tässä threadissa hainkin! Noiden kahden viimeisen postin jälkeen threadin voikin unohtaa! Erinomaista!

Olin kyllä lukenut asiasta moottoripyöräforumeilta, mutta esim tuon kartiovierinnän unohdin kokonaan. Se selittänee tuon mainitsemani ulosohjauksen yhdeksi syyksi. Se tuntuu aika hyvältä selitykseltä esittämääni.

Matikkaa en pelkää, olen kuitenkin fyysikko. Nykyinen nörtti. Nää asiat vaan vaatii asiaan huolella paneutumista, ja esim jättöjen tai hyrrämomenttien tapauksissa ehkä jopa laskemista joka taas vaatii jotain realistisia arvoarvioita.

No selvisikö noista että pitääkö pythonia vastaohjata?

Jukka

Tuosta ilman käsia ajelusta oma huomioni shockproofin kanssa on se että polkea ei voi mutta rullailu onnistuu kyllä ilman käsiä. Luulisin että johtuu siitä että jalat on korkealla ja aiheuttaa heiluntaa. Tuskin sekään mahdotonta kuitenkaan olisi.

jviirret kirjoitti:

No selvisikö noista että pitääkö pythonia vastaohjata?

Kaikki kaksipyöräiset, myös pythonit, ovat mekanismimielessä käännettyjä heilureita. Käännetyn heilurin saa kaatumaan (kallistumaan) haluttuun suuntaan vain siirtämällä alapäätä vastakkaiseen suuntaan - eli vastaohjaamalla. Fysiikka ei välitä tajuaako kuski vastaohjaavansa vai ei.

Jori

No lähinnä ajattelin, että suuri jättö ja painopisteen siirtyminen käänettäessä päinvastaiseen suuntaan kuin yleensä tekisi tapauksesta erilaisen. Mutta ilmeisesti se ei sitten kuitenkaan pohjimmiltaan oo niin kovin erilainen.

Jukka