Warum haben Autos Lenkräder und keinen Lenker (wie bei Fahrrädern)?

Danke für die A2A. Ich werde zunächst ein paar historische Fakten nennen und dann meine eigenen Spekulationen anstellen.

Im Allgemeinen ist es bequemer und praktischer als ein Lenker. Die frühesten Autos wurden tatsächlich mit einer “Pinne” (wie ein manuelles Ruder in einem kleinen Segelboot) gesteuert. Das erste Lenkrad wurde früh eingeführt und als praktischer als die Pinne befunden (was nicht überraschend sein sollte).

Ich würde spekulieren, dass eine Hauptmotivation für ein Rad und nicht für einen Lenker zu der Zeit darin besteht, dass dies eine natürlichere Drehung der Lenkung ermöglicht – ein Lenker würde die meiste Kraft erfordern, um auf die “nach unten drückende” Hand zu wirken -, nachdem alle Autos (vor der Servolenkung) erforderte viel mehr Drehmoment / Kraft, als ein Fahrrad oder ein Fahrrad benötigt. In moderneren Autos sind für eine vollständige Drehung typischerweise viel mehr als 90 Grad Drehung (des Lenkrads) erforderlich, und eine solche Bewegung ist mit einem Rad viel praktischer als mit Stangen.

Ich stelle mir irgendwo vor, dass es ein frühes Auto geben muss, das Lenker verwendet, aber das Lenkrad hat sich schnell zum Standard entwickelt (ich würde es aufgrund seiner Praktikabilität vorschlagen).

Grundsätzlich kommt es auf das Lenkverhältnis an.

Ein Formel-1-Auto hat das gleiche Lenkverhältnis von 1: 1 wie Fahrräder und Motorräder, sodass das Lenkrad (siehe Abbildung unten) eher dem Lenker ähnelt.

Ein Personenkraftwagen oder ein Bus hat dagegen eine viel höhere Lenkübersetzung in der Größenordnung von 12: 1 bis 20: 1 – eine vollständige Lenkradumdrehung von 360 Grad bewirkt, dass sich die Räder um 24 Grad drehen. das Verhältnis beträgt dann 360: 24 = 15: 1.

Der Grund liegt in der optimalen Steuerbarkeit des Fahrzeugs – PKWs werden aufgrund des weiten Geschwindigkeitsbereichs, den der Fahrer benötigt, um die Richtung des Fahrzeugs zu steuern, mit einer niedrigeren Lenkübersetzung zu “nervös”. Andererseits reagiert ein F1-Auto oder Motorrad langsamer und ist ungenauer, wenn die Lenkübersetzung höher ist.

Formel-1-Lenkrad:

Es ist das Gesetz.

Nach den Motorvorschriften des US-Bundes sollte es rund sein (das wurde mir bei der Konstruktion eines Autos im Jahr 2007 mitgeteilt), aber ich kann das genaue Diagramm derzeit nicht finden.

Was ich jedoch festgestellt habe, ist, dass es auf Ergonomie und Sicherheit ausgelegt ist. Viele Todesfälle ereignen sich aufgrund der konzentrierten Belastung des Gesichts / der Brust des Fahrers. Daher gibt es jetzt Gesetze, nach denen Belastungen bei Frontalaufprallen verteilt werden müssen.

Was bedeutet das?
1. Sie müssen für einen Airbag verpacken
2. Sie müssen die Last verteilen und dürfen nicht von einem kleinen Gegenstand aufgespießt werden.

In der Konstruktion / Konstruktion würden Sie mit dem kleinsten (Kosten / Gewicht) konstruierten Lenkrad beginnen. Dies könnte eine sehr kleine Fahrradstange sein.

HMI
Jetzt sagt das HMI-Team, dass es zu klein ist, um Abzweigungen vorzunehmen, sodass Sie es etwas größer machen.

Ok, fertig.

Sicherheit
Jetzt sagt die Sicherheit, dass Sie einen Airbag hinzufügen und ihn vergrößern müssen, damit die Last bei einem Unfall verteilt wird.

Ok, fertig.

Innenarchitekt (Sie) + Verpackung
Als für das Lenkrad zuständiger Innenarchitekt müssen Sie jedoch auch die zu 90% männlichen Beine, die Tür und die Windschutzscheibe berücksichtigen. Unter Berücksichtigung dieser Faktoren haben Sie jetzt das perfekte Lenkrad für den Fahrradträger entwickelt.

Ingenieure testen
Jetzt fahren die Testingenieure mit dem Auto auf eine Teststrecke für Hochgeschwindigkeits-, Haltbarkeits- und sonstige Tests.

Ihre Antwort: Nicht genug Feedback abwechselnd zu diesem Design – sie können das Auto nicht “fühlen”.

Innenarchitekt (Sie)
Sie müssen es erneut überarbeiten – aber Sie haben Kosten, Gewicht und Fristen … ganz zu schweigen von den Bundesvorschriften (die ich in diesem Fall ignoriert habe).

Und am Ende haben Sie das Lenkraddesign, das Sie heute bei Autos sehen. Für 90% der Bevölkerung ist das Lenkrad das beste für Sicherheit / Ergonomie / Preis / Arbeitssicherheit

Für F1-Fahrer, bei denen Sie sich nicht um das Gesetz oder Konzeptfahrzeuge kümmern müssen, können Sie coole Lenkräder herstellen.

Der Grund, warum Autos keinen Lenker anstelle von Lenkrädern haben, liegt hauptsächlich in den Unterschieden im Regelverhalten.

Die Lenker rasten in ca. 90-Grad-Schritten ein und aus. Das bedeutet, dass in einem Auto die Lenkung beim Fahren mit Autobahngeschwindigkeit sehr empfindlich wäre. Denken Sie daran, dass sich die Vorderräder je nach Fahrzeug um mindestens 90 Grad drehen, um enge Kurven oder paralleles Parken zu ermöglichen. Zum Sperren von Lenkungsänderungen, z. B. beim parallelen Parken, sind möglicherweise einige Umdrehungen am Lenkrad erforderlich.

Auch Lenker neigen dazu, leichter versehentlich zu stoßen und könnten mit der empfindlichen Reaktion gefährlich werden, wenn sie in einem schnell fahrenden Auto verwendet werden.

Warum ist der Lenker auf einem Motorrad, das mit Autobahngeschwindigkeit gefahren wird, nicht empfindlich? Sie sind empfindlich. Da in dieser Situation der Lenker von Motorrädern NICHT gedreht wird , ist nur Druck auf die Seite der Kurve erforderlich. Es heißt Gegenlenkung.

Ein Grund ist, wie bereits erwähnt, der Vorteil der Servolenkung.

Zweitens und ein grundlegenderer Grund ist, dass, wenn die Vorderräder eine Kurve befahren, beide zusammen mit den Hinterrädern ein gemeinsames augenblickliches Rotationszentrum haben müssen, was dazu führt, dass ein Automobil seitwärts kippt. Alle Lenkmechanismen, die eingesetzt werden können, müssen dieses grundlegende Kriterium gewährleisten. Am gebräuchlichsten ist die Ackermann-Lenkgeometrie.

Dies ist technisch nicht möglich, wenn Sie einen Lenker wie in einem Fahrrad verwenden.

Ein Auto lenkt, wenn der Fahrer durch den mechanischen Vorteil des Lenkrads Schlupfwinkel an den Vorderrädern erzeugt. Dies erzeugt Seitenkräfte, die ein Moment um die Gierachse erzeugen, um das Fahrzeug zu drehen, während es sich bewegt, und so bewegt sich das Auto entlang eines Bogens. Ein Fahrrad erzeugt Querkräfte als Reaktion auf Stürze oder aufgrund der Eingaben des Fahrers. Beim Lenken des Fahrrads neigt der Fahrer dazu, die Drehung der Lenkeingabe zu begrenzen. Der Fahrer des Autos benötigt eine Schnittstelle, die es ihm ermöglicht, sich durch eine volle Umdrehung zu drehen, während der Radfahrer dies nicht tut.

Ein Lenkrad ermöglicht eine genauere Steuerung der Radbewegung (fast 2 volle Umdrehungen auf jeder Seite). Dies ist gegenüber einem Motorradgriff vorzuziehen, wenn Sie sich mit einer sehr hohen Geschwindigkeit bewegen. (kleine Lenkänderungen werden bei höheren Geschwindigkeiten verstärkt)
Bei Motorrädern sind die Griffe immer noch besser, wenn wir durch meine Überschriften navigieren. Ein Handgriff wird meistens zum Wenden oder aus dem Stand verwendet, wenn die Geschwindigkeit sehr niedrig ist. Das Lenken mit dem Griff bei höheren Geschwindigkeiten kann tödlich sein, da das Gleichgewicht leicht verloren geht.

Wahrscheinlich eine Sicherheitsfrage neben den anderen Antworten. Dank der Servolenkung können Sie ein Auto mit Lenker anstelle eines Lenkrads bauen. Wenn die Servolenkung ausfällt, gibt es keine Notstromversorgung. Daher ist es bei hoher Geschwindigkeit schwierig und bei niedriger Geschwindigkeit unmöglich, ein schweres Auto mit nur 30 Grad Bewegung mit bloßen Händen zu drehen. Rückkopplungen sind in einem Lenksystem mit geringer Bewegung schwieriger zu reproduzieren, und die Präzision wird ebenfalls verringert.

Autohersteller haben seit langem versucht, ein Auto mit einem Seitensteuerknüppel zu bauen (siehe Ford FX Atmos-Konzeptauto von 1954), wie es in vielen aktuellen Flugzeugen der Fall ist. Flugzeuge sind Autos insofern ein bisschen ähnlich, als das Rad schließlich über einen Steuerknüppel ausgewählt wurde, um die Richtung über Querruder und Höhenruder zu steuern (und auch das Seitenruder in der Ercoupe). Der Hauptgrund ist, dass in größeren Flugzeugen, wie in Autos, das Rad eine größere Hebelwirkung zum Bewegen schwerer Steuerflächen bereitstellen kann.

Mit dem Aufkommen selbstfahrender Autos könnte der Sidestick-Controller (Spurwechselinitiator?) Realität werden.

Historischer Präzedenzfall – Wenn Sie versuchen, ein Auto mit Lenker zu verkaufen, werden die Fahrer verblüfft sein.

In den frühen Tagen der Autos, als sie schwerer wurden, war es offensichtlich, dass die einzige Möglichkeit, die zum Drehen der Vorderräder erforderliche Kraft zu erzeugen, das Schalten und die Verwendung von mehreren Umdrehungen von Anschlag zu Anschlag war. Ein rundes Lenkrad ist die naheliegende Wahl. Bei Booten ist es genauso – kleine Boote haben eine Pinne, größere ein Rad.

Bei der Entwicklung der Servolenkung war es möglicherweise möglich, einen Lenker mit einer Umdrehung oder ein asymmetrisches Rad zu verwenden. Es besteht jedoch immer die Möglichkeit, dass die Servolenkung ausfällt (insbesondere wenn der Motor angetrieben wird), sodass der Fahrer in der Lage sein muss, den Lenker umzudrehen Rad im Notfall.

Fahrräder und Fahrräder haben ein einziges Vorderrad, so dass die Lenkeranordnung sehr einfach zu bedienen ist, während Autos zwei Vorderräder haben und der Fahrersitz nicht genau zwischen den beiden Vorderrädern platziert ist. Wenn in Autos eine griffähnliche Anordnung verwendet wird, ist eine unterschiedliche Kraftanwendung in verschiedenen Richtungen erforderlich.

Ernsthaft !
Wie schwer ist ein Fahrrad, ein Auto?
Welchen Wendekreis haben sie?
Wie viel Platz in der Fahrerposition zum Drehen der Lenker oder des Rades?
Wenn Sie ein Fahrrad neigen, brauchen Sie weniger Lenkerbewegung. Ich würde gerne sehen, wie du ein Auto kippst.
Sie könnten ein 1800 kg schweres Auto nicht mit einem Fahrradlenker steuern.
Es gab und gibt noch kleine, leichte 3-Rad-Transporter mit einem einzelnen Vorderrad, das von einem Motorradmotor angetrieben und vom Lenker gesteuert wird. Sie basieren jedoch vollständig auf einem Motorradfahrgestell und sind nicht besonders schnell, sicher oder leicht zu drehen.

Fahrradlenkung beträgt ca. 10 Grad, Autolenkung kann über 50 Grad betragen, der Radwinkel muss sich drehen

wle

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Es wäre kein Problem, mit Hebelkraft am Lenker zu fahren. Das Problem entsteht, wenn Sie versuchen, sie um mehr als 20 bis 30 Grad zu drehen. Sie können sie nicht wie ein Lenkrad um eine volle Umdrehung und eine Hand vor Ihrem Gesicht und die andere zwischen Ihren Beinen herumführen, und das ist nur eine halbe Umdrehung . Der Lenkbereich eines Autos beträgt etwa 1,! / 4 Umdrehungen zu beiden Seiten, 450 Grad, ein Motorrad wäre bis zu 45 Grad

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