מנגנון ההיגוי - מה גורם להגה לחזור למצב ישר אחרי פניה?

[woodey]

שלום לכולם,

 

רציתי להתייעץ ובכלל להבין איך מנגנון ההיגוי ברכב עובד.

ולהיות ספציפי יותר - מה הנמגנון בהיגוי של הרכב שמאפשר להגה להסתבוב חזרה למצב ישר אחרי פניה ולא להמשיך ולסתות לכיוון הפנימה ביתר שאת.

 

השאלה שלי נובעת מכך שבניתי רכב חשמלי, ונקלעתי לבעיה הזאת בהיגוי שגורמת לכך שהוא מאוד לא בטיחותי לנסיעה ורציתי ללמוד לפעם הבאה שאבנה אחד.

 

אני מקווה שזה המקום לרשום את זה.

תודה מראש לכל העונים באשר הם

[teaman]

אני לא מבין גדול אבל הסטייה בין הזווית של מוט ההגה לבין האנך היא שמיישרת את ההגה על פי הבנתי אפשר לראות את המנגנון הזה בבירור אצל אופנועים שהמזלג תמיד בעל זווית לאנך למרכז הגלגל

[חן ג.]

חזרת ההגה למצב ישר מקורה לא במנגנון ההיגוי עצמו (אם כי התגבור יכול להשפיע עליה) אלא בצמיגים.

 

עקב גמישות הצמיג, הסוליה (והרכב) תמיד פונים בזווית קטנה יותר מהזווית שאליה מופנים הגלגלים הקדמיים. עיקר כוח הפניה של הצמיג מגיע מהנקודה שבה המפתח של זווית ה"החלקה" הוא הגדול ביותר.

 

 

רצה המקרה והנקודה הזו תמיד נמצאת מאחורי אמצע הסוליה, ולכן נוצר מומנט "מחזיר" על ההגה. זווית האופן יכולה להגביר את האפקט או לקזז אותו, כשהיא מתהפכת בנסיעה לאחור.

עריכה אחרונה ב-1 ליוני, 2015 על ידי חן ג.

[Dan-idin]

שלום לכולם,

 

רציתי להתייעץ ובכלל להבין איך מנגנון ההיגוי ברכב עובד.

ולהיות ספציפי יותר - מה הנמגנון בהיגוי של הרכב שמאפשר להגה להסתבוב חזרה למצב ישר אחרי פניה ולא להמשיך ולסתות לכיוון הפנימה ביתר שאת.

 

השאלה שלי נובעת מכך שבניתי רכב חשמלי, ונקלעתי לבעיה הזאת בהיגוי שגורמת לכך שהוא מאוד לא בטיחותי לנסיעה ורציתי ללמוד לפעם הבאה שאבנה אחד.

 

אני מקווה שזה המקום לרשום את זה.

תודה מראש לכל העונים באשר הם

זוויות ההיגוי והמתלה הם האחראים להחזרת ההגה למרכז לאחר סיבוב במיוחד זווית הקסטר והקמבר.

עריכה אחרונה ב-1 ליוני, 2015 על ידי Dan-idin

[Igalz]

כמו שאמר דן זווית הקאסטר היא האחראית העיקרית לכך שהגלגלים תמיד ישאפו לחזור למרכז.

העיקרון הפיזיקאלי העומד מאחורי זה פשוט מאוד:

דמיינו רגע בראש עגלת סופרמארקט או עגלת תינוק. ציר הצידוד של הגלגל בנסיעה קדימה נמצא לפני הגלגל. או יותר נכון נקודת הפגיעה של הציר הזה בקרקע (קו דמיוני מהציר לקרקע) נמצא לפני נקודת המגע של הגלגל בקרקע. זה יוצר מצב שהגלגל כביכול נגרר אחרי הציר ולכן שואף להתיישר עם כיוון הנסיעה ולא להתנגד לו. אם אתה נותנים צידוד של 180 מעלות לגלגל מסויים ויוצרים מצב שציר הצידוד נמצא מאחורי הגלגל מיד הגלגל יצדד, יפריע לכיוון הנסיעה ומהר מאוד יחזור למצבו המקורי מאחור.

 

עיקרון זה עומד לעיני כל מי שמתכנן כלי בעל גלגלים מצדדים, כל דבר בעולם החל מקורקינט, דרך עגלות, רכבים דו תלת ו4 גלגלים ועד לפולטריילרים ומטוסי נוסעים.

ניתן לראות בקלות באופנים או אופנוע שהמזלג לא ניצב לקרקע אלא פונה בזוית קדימה. כלומר אם נמשיך קו דמיוני מהמזלג לכיוון הקרקע נקודת הפגיעה תהיה לפני נקודת המגע של הגלגל.

אותו דבר לגבי מתלה של רכב, אותו דבר לגבי כן נסע של מטוס. אותו עיקרון בדיוק.

 

אחרי שהבנו מדוע הגלגל שואף להתיישר על פי כיוון התנועה של הרכב, נותר רק להבין מדוע הוא שואף דווקא להתיישר.

אם נקח רכב שנמצא בתנועה בקו ישר, לא נפעיל עליו שום כח, הוא ימשיך לנוע ישר (חוק ראשון של ניוטון).

על מנת לגרום לו לפנות אנו צריכים להפעיל עליו כח. לא רק ברגע תחילת הפניה, אלא למשך כל זמן הפניה יש להפעיל כח שמאזן את הכח הצנטריפוגלי של הפניה. במקרה של רכב הכח מאוזן בצורה ישירה על ידי חיכוך הצמיג בקרקע ובצורה עקיפה על ידי הנהג שמחזיק את הצמיג בזוית לכיוון התנועה. ברגע שעוזבים את ההגה הרכב שואף לחזור למאזן כוחות 0, כלומר להמשיך תנועה בקו ישר. הגלגלים נגררים אחרי כיוון התנועה הרצוי שלו ומתיישרים בהתאם.

 

מקווה שההסבר ברור, אם לא אני בטוח שקל מאוד למצוא לכך איורים ברשת, זה פיזיקה 101...

עריכה אחרונה ב-2 ליוני, 2015 על ידי igal_zeltser

[SurfHigh]

ברכבים אמריקאיים בעיקר ישנים, ההגה לא חוזר למרכז.

האם זה בגלל שמנגנון ההיגוי שם חזק ומתגבר על הכוח שמגיע ממערכת המתלים?

או שיש שם תכנון אחר?

[Igalz]

בכל חיי יצא לי לנהוג ב3 רכבים אמריקאים (קורבט, ביואיק לא-סברה, שברולט מליבו), שלושתם יוצרו בתחילת שנות 2000 ובשלושתם ההגה חזר למרכז.

עד כמה ישן אתה מדבר?

[Buki]

דמיינו רגע בראש עגלת סופרמארקט או עגלת תינוק. ציר הצידוד של הגלגל בנסיעה קדימה נמצא לפני הגלגל

 

אגב, caster זה בדיוק שם של הגלגלת הזו באנגלית ומשם הוא הגיע לתחום הרכב במובן של זווית ציר ההיגוי.

 

תוספת קלה להסבר - ברכב הנעה קידמית הגלגלים הקידמיים מושכים את הרכב ולכן על מנת שיתקבל האפקט שתארת נקודת הפגיעה של המשך ציר ההיגוי בקרקע צריכה להיות אחרי נקודת המגע של הגלגל עם הקרקע ולא לפניה.