Quais são as vantagens de ter duas rodas à frente em vez das traseiras de um veículo de três rodas?

Fiz-me a mesma pergunta antes de conceber um novo chassis de carro de corrida movido a energia solar na faculdade.

">p>Sim, pensei que era tão fixe.

Para responder à sua pergunta, devemos primeiro definir os diferentes designs de veículos de três rodas:
Delta: Uma roda à frente, duas atrás.
Tadpole: Duas rodas na frente, uma na traseira.

Agora vamos comparar os dois desenhos para algumas características desejáveis diferentes de desenho do veículo.

Estabilidade Dinâmica
Quando se diz que um veículo é dinamicamente estável, significa que ele reage de forma segura e previsível sob várias condições de condução.

Ao desenhar um chassis, podemos escolher como o carro irá reagir quando virar demasiado rápido. Uma de duas coisas irá sempre acontecer: ou as rodas do carro escorregarão em relação ao chão, ou o veículo irá capotar. Obviamente, o deslizamento é o resultado desejado. Tenha isto em mente por agora.

Quando o carro escorrega numa curva rápida, podemos desenhá-lo de forma a sabermos se as rodas dianteiras ou traseiras vão escorregar primeiro. Isto é importante porque se as rodas traseiras escorregarem primeiro, o veículo corre o risco de ficar fora de controlo (sobreviragem). Se as rodas dianteiras escorregarem primeiro (subviragem), não se roda para fora e é mais fácil recuperar o controlo. A subviragem é considerada uma resposta dinâmica segura ao deslizamento em uma curva e é projetada para todos os veículos comerciais. O problema para veículos delta é como distribuir o seu peso e controlar a sua transferência de peso durante uma curva para evitar resultados indesejáveis. Se você projetar a distribuição de peso para um viés frontal pesado para alcançar a subviragem, você aumenta o risco de tombar. Se você aumentar a distribuição de peso nos pneus traseiros, o veículo irá sobrevoar em curvas difíceis.

Também temos de considerar o mergulho com o nariz, que é exactamente o que parece. Quando você bater nos freios o mais forte possível, o veículo irá ou derrapar para uma parada ou as rodas traseiras irão se levantar do chão. Isto também é uma função de distribuição e transferência de peso. Parece que o desenho do delta tem aqui uma vantagem porque se presta naturalmente a ter uma distribuição de peso parcial traseira. Mas no mundo real, uma paragem dura não' nem sempre ocorre quando se viaja em linha recta. Se você parar com força suficiente ao virar com um veículo delta, o peso irá transferir para a roda dianteira o suficiente (apesar dos desenhos de suspensão para evitar isso) para fazer com que o veículo se vire em ângulo. Veja o vídeo da Reliant Robin abaixo.
Vencedor da Categoria: Girino

>p>Braking:
As rodas dianteiras em qualquer veículo fornecem a maior parte da sua potência de paragem (algo como 60-70%). O delta está em desvantagem considerando as questões de distribuição de peso discutidas acima e o fato de ter menos um pneu dianteiro para frear.

Vencedor da Categoria: Girino

Simplicidade de Desenho:
A direcção é definitivamente mais fácil de desenhar para o delta. Nenhuma consideração especial precisa ser levada em conta para evitar o deslizamento lateral da roda nas curvas. O design do girino tem de incorporar ligações extra para a geometria aproximada da direcção Ackermann, como se vê abaixo, para evitar o deslizamento da roda.

O design da suspensão frontal é definitivamente mais fácil no delta. A melhor escolha é o garfo telescópico. O desenho da suspensão traseira pode ser qualquer número de opções.
>br>O inverso é verdadeiro para o girino. Estão disponíveis várias opções para a suspensão dianteira, enquanto que a suspensão traseira é muito mais fácil de desenhar (sendo o braço oscilante a escolha óbvia).

Imagine desenhar um triciclo de brinquedo para uma criança. Já alguma vez viu um design de girino para isto?

Categoria Winner: Delta

Aerodinâmica:
O design do girino presta-se melhor à queda aerodinâmica com a correcta relação comprimento/largura mais facilmente do que o delta. (A relação ideal entre a largura/largura da gota de lágrima é de 0,255) A imagem abaixo mostra como a forma correta se encaixa mal no desenho do delta. Além disso, você teria que preencher mais espaço vazio com o delta.
Categoria Winner: Tadpole

Powertrain:

O desenho do delta tem mais desvantagens ao seleccionar a sua roda motriz. Se você optar pela tração dianteira, você corre o risco de colocar muito peso na frente do veículo. Se escolher a traseira, precisa de adicionar uma mudança diferencial às rodas traseiras. Mesmo um motor eléctrico é problemático. Se o motor estiver na frente, você não'não quer as baterias pesadas lá em cima por razões de peso. Mas se as baterias estão na parte de trás, você tem que passar os cabos de energia principais para o motor de tração a uma longa distância e através da cabine de passageiros. De qualquer forma você tem um desincentivo para ter muito peso na roda dianteira, então você perde a tração potencial.
>br> Um girino com tração traseira obtém o melhor dos dois mundos. Nenhum diferencial é necessário e você pode manter um bom 30% do peso do veículo na roda motriz para manter uma boa tração.
Categoria Winner: Girino

Conclusão: Para a maioria dos veículos, o girino é claramente a melhor opção em três rodas. No entanto, o delta terá sempre valor para aplicações de nicho...

UPDATE: Obrigado pelo feedback positivo! Se você gostaria de ler mais sobre a engenharia de um chassi para veículos de 3 rodas, confira o meu Artigo de Instruções aqui. Mais coisas boas no meu blog a cada mês no EngineerDog.com.