카운터스티어링

Countersteering
자동차에 사용되는 유사한 이름의 기법은 카운터스티어링(자동차)을 참조하십시오.

카운터스티어링은 자전거 및 오토바이 운전자와 같은 단일 트랙 차량 운영자가 원하는 방향으로 순간적으로 카운터스티어링("좌회전 방향 조향")하여 주어진 방향으로의 회전을 개시하는 데 사용됩니다.선회를 성공적으로 협상하려면 먼저 승차자와 단선 차량의 결합된 질량 중심이 선회 방향으로 기울어야 하며, 반대 방향으로 짧게 스티어링하면 [1]기울어집니다.탑승자의 카운터스티어링 동작을 "조향 명령"[2][3]: 15 이라고 부르기도 합니다.

과학 문헌은 카운터스티어링의 명확하고 포괄적인 정의를 제공하지 않는다.사실, "스티어 토크와 스티어 각도 사이의 적절한 구분이 항상 [4]이루어지는 것은 아니다."

건식 아스팔트에서의 가상의 곡선

구조

다양한 카운터스티어링 단계를 보여주는 이미지 몽타주.여기서 스쿠터는 왼쪽으로 돌기 위해 역주행한다.

좌회전하기 위해 카운터스티어링을 하면 다음 작업이 수행됩니다.[5][6]

  • 우측 핸들 바에 토크가 적용됩니다.
  • 그러면 프론트 휠이 우측의 스티어링 축을 중심으로 회전하고 타이어가 우측의 접점 패치에 힘을 생성합니다.
  • 기계는 전체적으로 오른쪽으로 쏠린다.
  • 접촉 패치의 힘은 지면 레벨이기 때문에, 이 경우 바퀴가 "아래에서" 오른쪽으로 당겨져 왼쪽으로 기울게 됩니다.
  • 승차자 또는 대부분의 경우 자전거의 고유한 안정성은 프론트 휠을 좌측으로 원하는 회전 방향으로 되돌리는 데 필요한 스티어링 토크를 제공합니다.
  • 자전거는 왼쪽으로 돌기 시작한다.

이것은 복잡한 동작의 연속인 것처럼 보이지만 자전거를 타는 모든 아이들에 의해 행해진다.전체 시퀀스는 대부분의 선수들에 의해 대부분 알아차리지 못하기 때문에 일부 선수들은 그렇게 [6]하지 않는다고 주장합니다.

또한 특정 턴에 필요한 린을 시작하는 데 필요한 스티어링 토크와 턴을 종료할 때까지 일정한 반지름과 린 각도를 유지하는 데 필요한 지속적 스티어링 토크 및 스티어링 각도를 구별하는 것도 중요합니다.

  • 초기 조향 토크와 각도는 모두 원하는 턴 방향과 반대이다.
  • 지속 조향 각도는 턴과 같은 방향이다.
  • 조향 각도를 유지하는 데 필요한 지속 조향 토크는 전진 속도, 자전거 형상, 자전거와 승차자 질량 분포에 따라 방향[7] 전환 방향과 반대입니다.

몸을 구부릴 필요가 있다

자전거는 자전거와 승차자의 질량 중심이 회전 속도와 회전 반경에 적합한 각도로 회전 안쪽으로 기울 때에만 곡선을 조정할 수 있습니다.

서 vv는 속도, r 은 회전 반경 g\g는 [8]중력 가속도입니다.

속도가 빨라지고 회전 속도가 빠를수록 린 각도가 커집니다.질량을 먼저 턴으로 기울이지 않으면 라이더와 자전거의 관성으로 인해 타이어가 커브를 따라 아래에서 트랙아웃할 때 직선으로 계속 주행하게 됩니다.직선 주행에서 턴 협상으로의 전환은 자전거를 턴으로 기울이는 과정이며, 자전거를 기울이는 가장 실용적인 방법은 지지점을 먼저 [9]반대 방향으로 이동하는 것입니다.

안정된 린

안정적인 범위(이 경우 6m/s)에서 정방향 조향 토크(오른쪽)로 이동하며, 그렇지 않으면 제어되지 않는 일반 자전거의 단순화된 모델의 린 및 조향 각도 반응을 보여주는 그래프.이것은 초기 조향 각도를 오른쪽으로, 왼쪽으로 기울게 하고, 최종적으로 안정 상태 기울기를 왼쪽으로, 조향 각도를 왼쪽으로, 따라서 왼쪽으로 돌게 합니다.

원하는 각도에 접근하면 일반적으로 프론트 휠을 회전 방향으로 조정하여 각도를 유지해야 하며, 그렇지 않으면 자전거는 옆면이 지면과 접촉할 때까지 중력에 의해 계속 기울어져 속도가 증가합니다.대부분의 자전거는 스티어링 시스템의 형상이 앞바퀴가 기울어진 방향으로 강하게 방향을 잡도록 설계되어 있기 때문에 이 과정은 종종 물리적 힘을 거의 필요로 하지 않습니다.

안정된 상태의 회전을 유지하기 위해 운전자가 핸들 바에 적용해야 하는 실제 토크는 자전거 형상, 질량 분배, 승차자 위치, 타이어 특성, 회전 반지름 및 전진 속도의 복잡한 기능입니다.저속에서는 스티어링 각도가 턴 방향이어도 승차자에게 필요한 스티어링 토크는 대개 음의 값으로, 턴 방향과 반대입니다.고속에서는 필요한 입력 토크의 방향이 방향 [7][10]전환과 같은 방향인 양수가 되는 경우가 많습니다.

저속 주행시

저속에서는 카운터스티어링도 마찬가지로 필요하지만, 카운터스티어링이 매우 미묘하여 자전거의 균형을 잡을 때 이루어지는 연속적인 보정에 의해 가려지고, 종종 승차자의 지각의 단지 눈에 띄는 차이 또는 임계값 아래로 떨어집니다.저속에서의 카운터스티어링은 턴 [citation needed]방향에서 가능한 훨씬 더 큰 스티어링 각도에 의해 더욱 은폐될 수 있다.

자이로 효과

앞바퀴를 돌리는 효과 중 하나는 자이로스코프 세차운동으로 인한 롤링 모멘트입니다.이 순간의 크기는 앞바퀴의 관성 모멘트, 회전 속도(전진 운동), 운전자가 핸들 바에 토크를 가하여 앞바퀴를 돌리는 속도, 스티어링 축과 [10]수직 사이의 각도의 코사인 등에 비례합니다.

0.6kgm의 관성 모멘트를 가진 22m/s(50mph)로 이동하는 샘플 모터사이클의 경우, 앞바퀴를 0.5초 동안2 1도 돌리면 3.5Nm의 롤링 모멘트가 생성됩니다.이에 비해 앞바퀴가 오토바이 아래에서 트랙아웃할 때 앞바퀴에 가해지는 횡력은 최대 50N에 이른다.이는 질량 중심의 0.6m(2ft) 높이에 작용하여 30Nm의 [10]롤링 모멘트를 생성합니다.

자이로력에 의한 모멘트는 이 중 12%에 불과하지만, 휠이 트랙 밖으로 나갈 때 더 천천히 쌓이는 대신 탑승자가 토크를 가하는 즉시 작용하기 때문에 상당한 역할을 할 수 있습니다.이것은 특히 오토바이 [10]경주에서 도움이 될 수 있다.

오토바이

안전한 오토바이 주행에는 고의적인 역조향이 필수적이며, 그 결과 일반적으로 모터사이클 안전 재단, 캐나다 안전 위원회 또는 호주 Q-Ride 제공업체와 같은 기관이 운영하는 안전 주행 코스의 일부입니다.일부러 오토바이를 역조향하는 것이 단순히 [3]: 15 기대는 것보다 훨씬 더 효율적인 조종 방법이다.고속에서는 자전거의 자체 균형 특성이 더 강해지고 핸들 바에 주어진 입력 힘이 가해져 희박 [3]: 16 각도의 변화가 더 작아집니다.

트레이닝

오토바이 코너링 기술의 대부분은 그립을 코너로 효과적으로 밀어 넣는 방법과 턴을 통해 적절한 린 각도를 유지하는 방법을 배우는 것입니다.긴급상황에서 갑자기 한쪽으로 급선회할 필요가 생겼을 때, 이전 관행을 통해 카운터스티어링이 오토바이의 [3]: 16 진로를 바꾸는 가장 효율적인 방법이라는 것을 알아야 한다.이 기술을 주의 깊게 개발하지 않은 숙련된 라이더들이 예상치 못한 장애물을 만났을 때 많은 사고가 발생한다.

카운터스티어링 관련 현상에 대한 이해를 높이기 위해 포지티브 스티어링이라는 문구를 [11][12]사용하는 경우가 있습니다.다른 문구로는 "PRESS – 턴하려면 오토바이가 기울어야 한다", "오토바이 기울이려면 핸들을 턴 방향으로 누르십시오", 또는 "Press left – lean left – go reft"[13] 등이 있습니다.

오토바이 안전 재단은 모든 오토바이 경주 학교들과 마찬가지로 모든 학교의 모든 학생들에게 카운터스티어링을 가르친다.카운터스티어링은 워싱턴,[14] 뉴저지,[15] 캘리포니아,[16][17] 미주리 등의 미국 주 오토바이 운전자 매뉴얼 및 테스트에 포함되어 있습니다.

안전.

허트 리포트에 따르면, 미국의 대부분의 오토바이 라이더들은 충돌을 피하기 위해 열심히 노력할 때 뒷바퀴를 오버브레이크로 미끄러뜨리고 앞바퀴를 언더브레이크로 밟는다.많은 오토바이 [18]운전자들에게는 역스티어와 선회 능력이 근본적으로 결여되어 있었다.자전거를 기울이는 데 필요한 초기 카운터스티어링 입력량이 0.125초 정도로 적기 때문에 많은 승객들이 [19]이 개념을 알지 못합니다.

멀티트랙 차량

베스파 스쿠터의 사이드카
경사진 삼륜차인 삼륜차 Trippendo recumbent 세발자전거

기울일 수 없는 3륜 오토바이는 카운터스티어링할 필요가 없으며, 한 방향으로 초기 조향 토크가 자동으로 다른 방향으로 회전하지 않는다.여기에는 자동차가 자전거에 단단하게 장착되는 사이드카 리그가 포함됩니다.세 바퀴의 BRP 캔암 스파이더 로드스터는 기울지 않는 두 개의 앞바퀴를 사용하므로 [20]자동차처럼 조향한다.

사이드카는 사이드카와 독립적으로 오토바이를 기울일 수 있고, 사이드카는 오토바이와 평행하게 기울어져 있는 경우도 있다.이러한 차량은 단독 오토바이와 [21]동일한 방식으로 역조향되어야 합니다.3륜 Piaggio MP3는 기계식 링크를 사용하여 프론트 휠 2개를 리어 프레임과 평행하게 기울여 이륜 오토바이와 [20]동일한 방식으로 카운터스티어링합니다.

자유경사형 멀티트랙 차량은 선회 전에 역스티어링을 통해 균형을 맞춰야 한다.Carver와 같이 강제 틸트된 다중 트랙 기울기 차량은 제어 장치를 역조향하지 않고 기울어져 있고 작업자가 균형을 잡지 않습니다.이후 버전인 Carver는 자동 카운터스티어를 통해 틸트 속도를 높이고 차량을 틸트하는 데 필요한 힘을 줄입니다.다른 강제 틸트 차량은 자동 카운터스티어링을 [22]사용할 수 있다.시제품 틸팅 멀티 트랙 프리 리닝 차량은 1984년에 개발되었으며 자동 카운터스티어링을 채택하여 어떠한 균형 [23]기술도 필요하지 않습니다.

중량 시프트에 의한 카운터스티어링

충분히 가벼운 자전거(특히 자전거)를 사용하면 일부 [8][24][25][26]저자에 의해 카운터 린이라고 불리는 체중을 이동시킴으로써 핸들 바를 사용하지 않고도 기울기를 시작하고 회전할 수 있습니다.기록된 물리적 실험에 따르면 무거운 자전거(많은 오토바이)에서 체중 이동이 [27]기울기를 시작하는 데 덜 효과적입니다.

중량 시프트를 사용하여 좌회전 시 카운터스티어링을 수행할 때 다음 작업이 수행됩니다.

  • 탑승자는 다리를 통해 좌석이나 몸통에 순간적인 토크를 가하여 자전거 자체가 오른쪽으로 기울게 합니다.
  • 자전거와 라이더의 결합된 질량 중심은 낮아지고 밖으로 이동되지 않지만, 자전거의 앞부분이 스티어링 축을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있는 경우, 오른쪽으로 기울어지면 자이로스코프 세차, 지면 반력, 질량 축 중심에서 벗어난 중력의 조합에 의해 오른쪽으로 방향을 잡게 됩니다.특정 자전거의 정확한 형상 및 질량 분포, 토크 양 및 [8][28]적용 속도에 따라 축 외 질량 중심의 너티아.
  • 이 우측 카운터스티어링은 자전거가 전진할 때 지면 접촉이 질량 중앙의 우측으로 이동하여 좌측으로 기울어지게 합니다.마지막으로 프론트 엔드가 왼쪽으로 조향하고 자전거가 왼쪽으로 진입합니다.

좌회전 속도와 회전 반경에 적합한 좌회전 기울기 균형을 맞추기 위해 필요한 좌회전 조향의 양은 좌석 또는 몸통에서 탑승자가 발생시키는 토크에 의해 제어된다.

턴을 벗어나 다시 똑바로 서려면 승차자가 진입 절차를 역순으로 진행하면 됩니다. 즉, 자전거가 왼쪽으로 더 많이 기울어지게 되고, 이로 인해 휠 접촉 패치가 왼쪽으로 더 멀리 이동하게 되고, 결과적으로 좌측으로 기울어지지 않게 되어 턴을 빠져나갑니다.

미국 도로 교통 안전국의 연구는 라이더 린이 무거운 [29]오토바이보다 가벼운 오토바이에 더 큰 영향을 미친다는 것을 보여주었고, 이것은 왜 핸즈 없이 운전하는 것이 무거운 오토바이에서 덜 효과적인지를 설명해준다.자전거에 대해 몸통을 기울이는 것은 자전거가 가장 얕은 회전 외에는 아무것도 발생하지 않을 만큼 충분히 기울어지게 하지 않는다.노핸드 라이더들은 무거운 자전거를 차선 중앙에 두고 얕은 고속도로 턴을 협상할 수 있을지는 모르지만, 다른 많은 것은 할 수 없다.

가벼운 기계라도 제어 권한이 [24]부족하기 때문에 무게 이동만으로는 복잡한 조작이 불가능합니다.충분히 가벼운 자전거(특히 자전거)에서 탑승자는 [8]체중을 이동시킴으로써 기울기와 회전을 시작할 수 있지만,[27] 복잡한 조작을 체중만으로 수행할 수 있다는 증거는 없습니다.

기타 용도

모터사이클 스피드웨이 레이싱

카운터스티어링이라는 용어는 또한 상당한 뒷바퀴 [10]미끄러짐에 대한 대응으로 제어력을 유지하기 위해 회전 방향의 반대 방향(부정적 조향 각도)으로 조향해야 하는 자전거의 필요성을 언급하기 위해 일부 저자에 의해 사용되기도 한다.오토바이 스피드웨이 레이스는 흙, 석탄재 또는 셰일의 표면이 느슨한 타원형 트랙에서 열린다.라이더는 회전 내내 유지되는 극단적인 형태의 카운터스티어링을 사용하여 회전 중에 기계를 옆으로 미끄러뜨리거나 파워슬라이딩 또는 브로드사이드로 미끄러뜨립니다.이것은 고급 기술이지만, 느슨하거나 미끄러운 노면의 자전거에서도 전원이 공급되지 않습니다.

이 용어는 드리프트라고 불리는 자동차 운전 기술에 대한 논의에서도 사용된다.

라이트 형제

Wilbur Wright는 다음과 같이 카운터스티어링을 설명했습니다.

나는 자전거 타는 사람들 수십 명에게 어떻게 왼쪽으로 꺾는지 물어봤다.처음 물어봤을 때 모든 사실을 정확하게 말한 사람은 한 명도 없었다.그들은 거의 변함없이 왼쪽으로 돌기 위해 핸들 바를 왼쪽으로 돌렸고 그 결과 왼쪽으로 돌았다고 말했다.그러나 더 많은 의문을 제기할 때, 일부는 처음에 핸들바를 오른쪽으로 조금 돌린 다음 기계가 왼쪽으로 기울어지면서 핸들바를 왼쪽으로 돌렸고 그 결과 원이 [30][31]안쪽으로 기울어졌다는 데 동의할 것입니다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ Sheldon Brown. "Countersteering". Retrieved 9 November 2012. "Countersteering" refers to the momentary motion of the handlebars in the opposite direction of the desired turn.
  2. ^ "Curriculum for driving licenses A1, A2 and A"/"Læreplan Førerkortklasse A1, A2 and A" (PDF). Norwegian Public Roads Administration. 2013. p. 55.
  3. ^ a b c d Leif Klyve; Henry Enoksen; Gunnar Kubberød. Full Kontroll (PDF). Norwegian Motorcycle Union. p. 15. ISBN 82-92276-00-9. Archived from the original (PDF) on 8 October 2008.
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  5. ^ Jones, David (1970). "The Stability of the Bicycle" (PDF). Retrieved 31 March 2009.
  6. ^ a b "More on countersteering", Cycle World: 71, October 1985, [A] motorcycle has to lean to turn, and countersteering to the left steers the front wheel out from under the motorcycle, causing the motorcycle to lean to the right. So the basic sequence for the right turn is this: turn the bars to the left to start the turn, and then let them swing back to the right as you settle into a steady cornering attitude. Many (if not most) motorcyclists are not consciously aware of this sequence, and find it slightly incredible... [but] it is the only way to make a motorcycle turn quickly.
  7. ^ a b V. Cossalter 페이지 1343–1356: "전문가 시험 탑승자의 주관적인 의견과의 상관관계를 통해, 좋은 느낌을 가지기 위해, 그리고 가급적 회전 방향과 반대되는 의미에서 핸들 바에 낮은 토크 힘을 가해야 한다는 것을 알 수 있었습니다."
  8. ^ a b c d Fajans, Joel (July 2000). "Steering in bicycles and motorcycles" (PDF). American Journal of Physics. 68 (7): 654–659. Bibcode:2000AmJPh..68..654F. doi:10.1119/1.19504. Retrieved 4 August 2006.
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레퍼런스

외부 링크