Neden bazı bisikletlerin çoğu motosikletten daha büyük tekerlekleri var?

Bir dağ bisikleti ve bir motosiklet düşünelim. Her birinin mümkün olduğunca kullanılabilir olması ve engelleri daha etkili bir şekilde aşması gerekir. Daha büyük tekerlekler genellikle daha büyük arazi yetenekleri anlamına gelir. Peki genellikle motosikletlerden daha büyük tekerleklere sahip bisikletlerin arkasındaki teori nedir?

Dişli tek faktör olmamasına rağmen, bir faktördür. Ortak tekerlek boyutları, hem ön hem de arkada uygun boyutlu dişlilere izin verir. Bisiklet endüstrisi her zaman yarışçıların ihtiyacı olan şey tarafından yönlendirilir ve profesyonel bisikletçiler yokuş aşağı 100 km / s'ye ulaşabilir. Ne kadar yüksek vitese sahip olursanız, "dönme" olasılığınız o kadar düşük olur ve artık etkili bir şekilde pedal çeviremezsiniz. Tekerlek ne kadar büyük olursa, bir devrimde o kadar fazla hareket edersiniz. İçten yanmalı motor, insan bacaklarının sürdüğünün üstünde bir büyüklük sırası olan 1000s RPM'ye ulaşabilir, bu da en azından bir laboratuar ortamında 100 rpm civarında verimliliği kaybetmeye başlar ( http://link.springer.com/article/10.1007 % 2Fs00421-004-1175-5) ve belirli bir noktanın üstünde (belki de kendi sorusunun konusu olan), anlamlı bir güç uygulasa da, pedallara ayak uyduramaz. Bu yüzden penny-farthing tarzı bisikletlerin böyle büyük tekerlekleri vardı, kranklar doğrudan tekerleğe bağlandığından, daha hızlı gitmenin tek yolu daha büyük bir tekerlek elde etmekti.

Zincir tahriki ve dişliler bu sorunu gidererek daha küçük ve daha hafif tekerleklere ve ağ yüksekliğinin altında bir üst tüpe olanak tanır. Ancak aynakol dişlisinin ne kadar büyük ve arka dişlinin ne kadar küçük kullanabileceğinize dair pratik sınırlar vardır. Çok büyük bir aynakol dişlisi esnetmeye başlayacaktır (bu modern malzemelerden önce daha fazla sorun olmuştur) ve şu anda standart bir kasetteki en küçük arka dişli 11 diştir, eski 5 vitesli serbest tekerleklerde genellikle 14 diştir. 25 mm lastikli 700c tekerleği standart yarış 53 diş aynakol dişlisi ve 11 arka dişli ile 120 dev / dak kadansa ~ 73 km / s hıza ulaşabilir. Aynı dişliyi elde etmek için, 20 "BMX tekerleğin çapı yaklaşık 12" olan 75 diş aynakol dişlisine ve 16 inçlik katlanır bisiklet tekerleğinin 83 diş, 14 "çaplı aynakol dişlisine ihtiyacı olacaktır.

Ve bazı bisikletlerin aslında katlanabilir bisikletler gibi çok küçük tekerlekleri var. Ancak azami hızları sınırlıdır. 9 diş en küçük dişliye sahip bazı arka kasetler yapılmıştır (Bkz. Http://www.sheldonbrown.com/capreo.html ), ancak mühendislik kaygıları pahalı ve aşınmaya yatkındır. Ve o zaman bile, standart 26 "ve 28" (aka 700C aka 29 ") tekerlek boyutları 100+ yıl önce belirlendi ve katlanır bisikletler, daha geleneksel bisikletlere kıyasla insanlara" aptal "görünme eğilimindeydi ve UCI, modern yarış bisikletleri, bir elmas çerçeve ve 55 ila 70 cm arasındaki tekerlekler de dahil olmak üzere 70'lerde olduğu gibi kabaca aynı forma sahiptir.

Dağ bisikletçilerinin 26 "inç jantlar üzerinde 29" tekerlekleri tercih etmelerinin bir başka standart nedeni de "daha iyi yuvarlanma "larıdır. Daha büyük çap, küçük kesiklerde ve deliklerde daha az sıkışıp kaldığı anlamına gelir, aşağı doğru değil, üzerine yuvarlanır. Daha büyük lastikler aynı zamanda daha fazla hava hacmi ve dolayısıyla daha az süspansiyon ihtiyacı anlamına gelir. Motosikletler zaten çok daha ağır (çok daha fazla ağırlık taşımak için gerekli güçle), bu nedenle süspansiyonun güçlendirilmesi daha az sorun. 26 "vs 29" (vs 27.5 ") sorusu çözülmüş olmaktan uzak, ancak eğilim daha küçük olanlara değil, daha büyük tekerleklere doğru ilerliyor.

Ben "çok daha büyük" uygun bir açıklama olduğunu sanmıyorum:

En fazla, bisiklet tekerlekleri "biraz daha büyük" olma eğilimindedir.

Ve her iki durumda da bir sınırlayıcı faktörün "bekleme yüksekliği" olduğu belirtilmelidir - binicinin en alçak konumu (nispeten düz bir çerçeve stili için) temel olarak tekerlek boyutu ile sınırlıdır. Daha büyük tekerlekler ya binici üzerinde daha uzun bacaklar, tuhaf top tasarımları (bisikleti daha uzun ve daha kullanışsız hale getirir) ya da "kuruşlu" tarzı montaj / demontaj gerektirir.

Özet: Motosikletlerin daha ağır tekerlekleri vardır, bu da onları daha küçük yapmak onları daha manevra kabiliyetine sahiptir. Motosikletler daha hızlı gider, bu nedenle hava direnci daha önemlidir ve daha büyük tekerlekler daha fazlasına sahiptir. Motosikletlerin çok daha fazla gücü var ve daha hızlı gidiyorlar, bu nedenle süspansiyonun taşınması hem daha kolay hem de daha gerekli.

Bununla birlikte, sadece çarpmalardan daha fazla husus var. Evet, daha büyük tekerlekler darbelere karşı küçük tekerleklerden daha iyi işler. Sadece tekerlek boyutunun sadece satın alabileceğiniz tekerleklerle sınırlı olacağını düşünüyorsanız - 36 "/ ISO787 tekerlek boyutunun bazı bölgelerde popüler olmasının nedeni budur. Daha büyük tekerlekler elde edebilirsiniz, ancak lastikleri bulmak çok zorlaşır ve büyük olasılıkla lastik, tüp ve jant yapmak zorunda kalacaksınız.

Daha büyük tekerlekler aynı ağırlık için daha zayıftır ve ağırlık bir bisiklet için çok önemlidir. Aynı miktarda malzemeyi daha büyük bir jant ve lastiklerin üzerine etkili bir şekilde yayarsınız, böylece her şey incelir. Aynı zamanda, bisikletler en azından oldukça sınırlı bir göbek genişliğine sahip olduğundan, tekerlek yanal olarak zayıflar çünkü sol ve sağ tekerlek teli arasındaki açı, kol kolu büyüdükçe aynı anda küçülür.

Daha büyük tekerlekler daha fazla hava direncine sahiptir çünkü daha fazla ön alana sahiptirler. Elbette, bunun üzerinde çalışabilirsiniz, ancak biraz tekerleğin hava direncini azaltmak için yapabileceğiniz her şey küçük bir tekerleğe de yapabilirsiniz ... ve Battle Mountain bisikletlerine bakarsanız, aynı teknikleri kullanırlar. UCI bisikletleri küçük tekerleklerinde.

Örneğin, bir Moulton küçük tekerlekli bisiklet tarafından ayarlanan bisiklet dünyası hız rekoru :

1986'da Jim Glover, bu bisikletin bugüne kadar olan bir dünya hız rekorunu kırmak için 200 metrelik bir uçuş rotasında 51 mph hızında bisiklete bindi.

Peki neden bisikletlerin daha büyük tekerlekleri var?

Dediğiniz gibi, daha büyük tekerlekler darbelere daha iyi dayanır. Bu, özellikle süspansiyon (yol bisikleti) çok az olduğunda veya hiç olmadığında geçerlidir, ancak dağ bisikletleri için de geçerlidir. Daha büyük bir tekerlek düşüşe kadar düşmez, bu nedenle süspansiyona daha az enerji kaybedersiniz.

Motosikletler bisikletlerden daha hızlı gider ve daha yüksek hızlara sahiptir. Bundan çok şey geliyor.

Bu, motosikletlerin , bisikletler için isteğe bağlı olduğu süspansiyona sahip olması gerektiği anlamına gelir . Bir motosiklet bir çarpma yapar ve havalanırsa, bu heyecan verici ve olağandışıdır. Ancak birçok bisiklet sürücüsü bile bisiklet tekerleklerinin yerden düştüğünden habersizdir, çünkü bu sadece bisikletinizi sürmenin bir parçasıdır (bisikletin çarpmalarda "seleğini kaldırırsınız ve vücudunuzu süspansiyonun bir parçası olarak kullanırsınız). Ancak süspansiyonunuz olur olmaz, daha büyük tekerleklerin çarpma avantajı büyük ölçüde ortadan kalkar.

"Daha büyük tekerlekler zayıf" ın çevirme tarafı, motosikletlerin tekerleklere çok daha fazla baskı yapmasıdır . Daha ağır, daha fazla güç ve daha hızlı gidiyorlar. Ayrıca daha uzun mesafeler kat ediyorlar - 1000 km'lik bir bisiklet yolculuğu uzun bir yol ve günler sürüyor, ancak istisnai faktörler olmadıkça bir motosiklette dikkat çekici değil. Birçok motosiklet sürücüsü, örneğin, motosikletle yılda 50.000 km'den daha fazla seyahat ediyor, ancak neredeyse hiç bisiklet sürücüsü bunu yapmıyor. Bu nedenle bir motosiklet, gücü daha önemli hale getiren bir bisikletten daha uzun süre dayanmalıdır. Arızalar daha yüksek hızlarda ve bir çarpışmada sürücüye düşebilecek daha ağır bir motosikletle daha tehlikelidir. Yine, daha güçlü önemlidir ve küçük tekerlekler daha güçlüdür.

Daha büyük lastikler daha fazla kauçuğa sahiptir, bu nedenle daha uzun süre dayanırlar . Bisiklet lastiklerinin ince olması gerekir, bu nedenle esnetilirler, bu da daha uzun ömür elde etmek için lastikleri daha kalın hale getirmenin motosiklet çözümü gerçekten işe yaramaz demektir. Bu, daha büyük bir tekerleği birkaç seçenekten biri yapar.

Pürüzlü yüzeylerde sürüş konforu ve verimliliği her ikisi de önemli bir rol oynar. Daha büyük bir tekerlek her ikisine de yardımcı olur - konfor için tümsekleri yumuşatır ve dikey hareketi azaltır (boşa giden enerji).

Katlanabilir bisikletler gibi küçük tekerlekli bisikletler pürüzsüz yüzeylerde tolere edilebilir, ancak arazi kabiliyeti, konfor veya hız açısından ünlü değildir.

Büyük tekerleklerde aşırı olan, doğrudan tahrik tekerleği ile uygun "dişli" sağlayan Sıradan bisiklet (aka kuruş farthing) idi - ama aynı zamanda dönemin yapılmamış yollarında konfor ve verimlilik (çok fazla güvenlik!) Sağladı.

Vitesler pratik ve kabul edildiğinde, kolaylık ve güvenlik için tekerlek boyutları azaldı - gerçekten de, dişli bisikletler "Sıradan" bisikletlerin aksine "Güvenlik" olarak biliniyordu - ancak şimdiye kadar, engebeli yollarda konfor ve verimlilik ihtiyacı nedeniyle.

Motosikletler, oynamak için 1/4 beygir gücünden biraz daha fazlasına sahip oldukları için aynı verimlilik gereksinimine sahip değiller, böylece daha da konforlu süspansiyon ve daha yumuşak lastikler kullanabilirler. daha küçük tekerlekler.

Daha şişman lastikler, bisikletçilerin normalde deneyimlemediği hızlarda daha iyi yol tutuşu için de önemlidir.

Yani her iki taşıma şekli de koşullarını en iyi karşılayan tekerlek boyutuna yerleşmiş görünüyor.

Önceki cevaplar farklı dişli oranları, farklı dayanıklılık ve farklı konfor konularını ele alıyor. Başka sebepleri de var.

1. dönme momenti

tl; dr Bisiklet ritim ile daha sınırlıdır; motosiklet malzeme nihai gerilme mukavemeti ile sınırlıdır.

Morotbike motorlar, krank milinde nispeten küçük torkla 12.000 RPM çalıştırabilir. İnsan nispeten yüksek tork ile 100 RPM yapabilir. Motosiklette motor ve tekerlek arasında dişliler, şanzıman ve zincir dişlisi (kardan dişli) bulunur. Tüm dişliler açısal hızı (kısmi dev / dak) azaltır, ancak torku arttırır. Adamın bacağı ve tekerlek arasındaki dişliler hızı arttırır ve torku azaltır.

İçin Yamaha YZF-R1 (2003) dişli oranı (krank / aks) 10.6 arasında değişir: 1 ila 4.7: 1 arasındadır. İlk vites için; yani, tekerlek motordan 10 kat daha düşük RMP yapıyor ve tork, tekerlek aksında krank milinden 10 kat daha yüksek.

11 - 25 kasetli ve 26 - 48 aynakollu bisiklet için vites oranları (ayak / aks) 0,96: 1 (1: 1,04) ila 0,22: 1 (1: 4,36) arasındadır.

Torkun aksta ölçüldüğünü varsayalım (kuvveti sadece tekerlek çevresine bölün) ve üst dişli. Bu Yamaha'nın maksimum torku , aksta yaklaşık 100 Nm'dir, bu da krank milinde 21.28 Nm ve 1. vites uygulandığında aksta 225.57 Nm'dir. 80kg insan aynakolda 140 Nm ve aksta 30.8 - 134.4 Nm üretebilir.

Bisiklet tekerleğinden (700x38C, 2117 mm) 1.05 kat daha küçük olan motosiklet tekerlek boyutunu (190/55 R17, 2013 mm) kullanmak istersek, 29,3 - 127,8 Nm.
Bisiklet tekerleği boyutunu kullanmak istiyorsak, 105.2'den 237.2 Nm'ye kadar motor tarafından üretilen torka neden olan dişli oranını artırmamız gerekir.

2. Manevra Kabiliyeti

Motorcu-bisiklet sisteminde motorcu ağır kısımdır. Motorcu-motosiklet sisteminde bisiklet genellikle daha ağırdır, bazen bisikletçilerin ağırlığı neredeyse önemsizdir. Daha büyük tekerlek daha büyük momentum ve daha büyük jiroskopik etki anlamına gelir. Bisikletler için daha iyi denge anlamına gelir; Düşmeye veya vahşi dönüşlere daha az kaba davranıyorsunuz. Motosikletler için daha yüksek direnç ve daha kötü manevra kabiliyeti sağlar.

3. Yüzey hassasiyeti

tl; dr Daha küçük jantlar sıkışmak için daha büyük jantlara göre daha hassastır.

Bu zaten belirtilmişti, ancak daha fazla genişleteceğim. Daha küçük tekerlekler, büyük olanlardan daha kolay bir delikte sıkışabilir. Küçük paralar için büyük paralar açmak gibi.
Küçük tekerlek bir çarpma noktasına geldiğinde, daha büyük tekerleğe göre daha büyük bir tutturma açısına sahiptir. Daha küçük tekerlek bu çıkıntıda durma eğiliminde olacaktır, ancak daha büyük tekerlek onu aşma eğiliminde olacaktır. Bir exteme örneği olarak, bir paten kaldırımındaki patenci ve bisikletçiyi karşılaştırın.
Daha küçük tekerlekler, daha büyük olanların yumuşak yüzeylerde (çamur, kum, kar) sıkışmış olma eğilimindedir. Aynı penetrasyon derinliği için, daha büyük tekerlek daha fazla malzemeye sahiptir, böylece yükü daha büyük alana dağıtır ve daha küçük tekerleği daha iyi bir saldırı açısına sahiptir. Daha büyük tekerlekler de enkazdan daha fazla zincire sahiptir.

Motosikletler daha ağırdır ve bisikletçilerden daha fazla güç / torka sahiptir. Sıkıştığında, motosikletin alt kütle merkezinde (ön tekerleğin etrafında dönmesi daha az zorlanır), daha yüksek momentumda (çamurun içinden geçeceği) ve güçte (kazılacaktır) avantajı vardır. Motosikletler çok daha uzmanlaşmıştır - neredeyse yol bisikleti offroad kullanamaz ve tam tersi. Öte yandan bisikletler yolda ve engebeli arazide rahatça koşabilir.