Skills:摩托车的动态平衡

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Skills:摩托车的动态平衡

当小A开始动手写骑行会这个系列的时候,才意识到这个主题的庞杂繁复。

貌似,是要从内燃机原理甚至摩托车发展史开始谈起。

这样下去,只怕要写成阿甘的《中级光学》。哦,阿甘本来不也说过,那本书看起来就像是中国人写的么……

可是……可是……小A还要去骑摩托车呢!小A还要去旅行呢!

那么,小A的骑行会还是集中在Enduro车型的范畴。

相关的内容分成两类,Tips对于比较容易混淆的知识点进行讨论。

希望小A写写的问题,请到《小A的会客厅》留言;不出门的时候,每个周二晚19:00~21:00,小A也会在微信上,在《微信周二见》有扫描加入的二维码。

微信或者微博的篇幅限制,不便展开详细讨论,也不便阅读,只是做为一个沟通的渠道。

另一类Skills,则是针对某一主题的详细讨论,小A争取每个季度写一篇。

从今天开始。

Skills:摩托车的动态平衡

对于骑行技术,老鸟和菜鸟之间,里程还真的不是决定性因素。

单以里程论英雄的话,Moto3新秀未必赢得过曼谷街头摩的大叔。

多年以前,小A就说过一句话:骑车也是要用脑的。

不知道是否真的是时代的差异,想想当年小A也没有闹过什么中二病,倒是解得了微积分搞得定皂化反应,还囫囵吞枣啃了量子物理。

不过骑车这件事是很开心的,远没有那么复杂。

涉及的理论部分,把中二的物理和数学课本搞定就够了。所以小A也不过多的来讲这些基本理论,家里或者亲戚有孩子正在这个阶段的,可以借课本看看。

没有的,问度娘吧……

Skills:摩托车的动态平衡

只要拧开油门,摩托车自己就会保持直线行驶,即使你松开手把——如果需要调整方向,只要将摩托车朝行驶方向倾斜就行了。这种自然的“肌肉记忆”,就是我们在最初的骑行中跌跌撞撞积累出来的。

试着回想一下你第一次骑自行车的经历——小A自己因为不会转向,最后撞在了操场上的篮球架……

在这个资讯爆炸的时代,除了“骑自行车的蠢货”外,要在互联网上找到“骑摩托车的蠢货”类型的视频也很简单。甚至,微博或者朋友圈里也能看到“挂掉的蠢货”之类的真人秀,每年都有。

抱歉,对于小A来说,在没有泡泡池、还有对向行驶车辆的国道上飙190——不论现在挂掉没有——怎么看也都还是蠢货。

至于在转向时歪歪扭扭冲向弯道外侧,或者在地上拖着一只脚来平衡的骑士——他们不是蠢货,只是新手罢了。

每个人都明白转向时摩托车要向内侧倾斜。

新手只是无法理解控制转向与平衡的实际上是前轮。

Skills:摩托车的动态平衡

在《图解》里,传递了一个错误的理论:“前轮不能转向内侧,摩托车哪能转弯!”“人和车体同时向内侧倾斜”。而对于其中的物理原理,却用一句模模糊糊的“我们暂不去探讨更深的道理”带过——毕竟是时代的限定。

难怪Keith Code要在《圣经》里几乎用咆哮的方式强调反手转向(Counter Steer)和非身体转向(No Body Steering),呵呵呵呵……

反手转向,简单而言,就是要向右侧倾斜车体,就推右把手;反之推左把手。

这种推,是如太极云手那样非常轻柔的小幅度推动,而非伏地挺身的大力动作。如果你在骑行中发现自己距离右侧的汽车过于接近,那么向前推左把手,摩托车就会自动向左侧行驶。

了解反手转向,上路实践之前,你还要记住凡事皆有特例。

小A自己曾经很悲惨的从吐鲁番返回乌鲁木齐时在小草湖遇上了侧风。那个地方刮风不是很多,也就一年200多天;小A遇上的也不算大风,也就10级左右……所以小A能做的就是顶住上风头方向的右侧车把,让车子向右侧倾斜,甚至一度倾斜到因为缺乏足够的摩擦力导致摩托车在路面上开始横移。即使在这种情况下,摩托车也没有右转,而是仅能勉强沿着笔直的公路前进。

所以,对于以后讨论的更多技术问题,最好的验证方式还是自己进行练习。

Skills:摩托车的动态平衡

重要的基本原理:平衡的打破都是由于运动状态的改变所造成的。

运行中的摩托车平衡问题源于自行车平衡理论,而自行车的平衡理论,跟自行车本身差不多一样古老:早至19世纪初, Karl von Drais就展现了自行车可通过前轮保证平衡;到了1970年,David E. H. Jones在《今日物理》上发表的一篇刊物则提出防止翻车的主要原因是车轮的陀螺效应;而到了2011年, Kooijman等人提出的一个物理模型则展现了两轮车辆超出陀螺效应及其他既有理论的复杂自平衡性。

好吧,就此打住,再写又成了《中级光学》!

简而言之,你如果有观察经过水洼后的摩托车轮印,就不难发现实际上前后两轮的轨迹并不完全重叠:摩托车在自己找回平衡,并恢复直线行驶。

所以,只要记住,摩托车的平衡,是动态的平衡就好了。不论摩托车是直行还是侧倾状态,驾驶的终极目标都是保持动态中的自平衡。

Skills:摩托车的动态平衡

影响这种自平衡动力的,包括精心设定的前倾角、拖曳距以及轮胎规格。

站在摩托车的侧面看看前减震的角度,显然易见的是,前减震与地面并不是完全垂直的。再进一步仔细观察,就会看到前减震的中心线并不完全与转向轴承的中心线重叠。将车把左右转动,你就会感觉到前减震的中心,也叫做转向轴。

在一台摩托车参数里,往往被国内媒体有意无意忽略的两个数字就是前倾角(Rake)/拖曳距(Trail)。前倾角即转向轴线与垂直方向的夹角,拖曳距则是前轮接触点和转向轴延长线在地面交汇点之间的距离。关于前倾角与拖曳距对操控的影响的关系,可以参考网路上相关的文章

大致来说,如果一个试车员说“转向沉重”,表示这台车直线很稳定,但是在侧倾转向的时候要多费一点力气。相对的另一种类型,则在改变侧倾角度的时候很省力,但直线上相对稳定性就会下降。两者之间是一种微妙的平衡,所有的设计师都要在这个问题上绞尽脑汁。

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任何一款使用轮胎的机械,在行驶中都需要依靠轮胎的接触面(Contact Patch)维持运动状态。如果给摩托车轮胎做两个拓片,大致的形状就类似上面这张图片。

接触面的面积,普通道路行驶状态下,并不比两张信用卡大多少。这个接触面的工作状态,与橡胶的性能、路面的材质、干湿等很多因素有关。

所以,好轮胎是值得花钱的。

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在驶过颠簸路面时,CP的位置会随着起伏产生变化。所以平衡的打乱,并不简单的归于上下颠簸导致的冲击,更多的是CP超出转向轴的影响。

如果你把摩托车放在侧踢上,从靠近地面的高度观察前轮,你会发现CP偏离了轮胎的中心线。所以当摩托车在弯道内发生侧倾的时候,在内侧的胎面上会有更多的牵引力产生,阻止前轮转向弯道:这种阻力将有助于防止车子侧倾过快或者角度过大。

回头来看直线行驶状态:当摩托车因为某种因素,比如超车瞬间的侧风,造成侧倾。CP将由轮胎的中心线向倾倒的内侧移动,内侧胎面的阻力增大,从而前轮会自动的产生逆向的反手转向修正动作,从而将前轮拉回重心位置,与此同时摩托车将恢复垂直状态。这种自反馈也是自平衡动力的要素之一。

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说到这里,就可以理解K 50装备了更宽大的前胎。相比之下,装备较窄的圆形胎,如老款Airhead的3.25 x 19,在侧倾时CP的横移量明显较少。而较扁平的宽胎在侧倾时CP的便宜量更大,从而转向效果也更明显。由于摩托车在侧倾时前后胎不可避免的要同时发生CP横移,因此前后胎的尺寸规格是相互关联的。重点是,更换不同尺寸规格的轮胎可能影响操控,所以最好还是使用原厂推荐的轮胎尺寸。

Skills:摩托车的动态平衡
现在,让我们跨上摩托车。在转动车把的时候,你应该会同时注意到转向轴承同时发生横向偏移。将车把向右转动的时候,因为前悬挂的移轴结构所以转向轴——包括整个摩托车前部都会横向偏移到CP的右侧。这就能理解当转动前轮的时候,整个摩托车前部的中心都会朝向转向的方向移动。当然,在行驶状态中涉及的作用力要更复杂的多。

除了前面提到过的陀螺效应,维护直线行驶的稳定性的要素还有惯性——和骑士的德性一点关系都没有……在中二物理中,也会讲到这是一种匀速运动所具有的动量。

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这种动量将尽量的保证物体,就是我们的摩托车和我们自己,维持匀速的直线运动。当某种作用力试图改变物体的运动方式时,动量将有助于维持运动的稳定性.

 

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