Modelling of motorcycle dynamics in straight running and steady cornering for lateral stability analysis.

Abstract

Motorcycles are systems with complex dynamic behaviour that can become unstable under certain driving conditions. Avoiding such instabilities from the design stage is not trivial since they depend on various interrelated parameters, one of which is aerodynamics. Aerodynamic forces in a vehicle can be essentially described by its longitudinal (drag) and vertical (lift) components acting in a point known as the centre of pressure (CoP). Further, the lift force, which has been used importantly in sports motorcycles in recent years, can also influence stability, however, its effect has not been described in the literature. Therefore the aim of this research is to develop a stability model that considers downforce and different CoP positions. To this end, we implemented a basic stability model and extended it to fulfil our requirements. We consider the aerodynamic lift created by the inverted wings and the position of the CoP. Additionally, we developed a model that is capable of considering steady cornering conditions. The result contributes to the understanding of motorcycle dynamics and can serve as an initial approach to motorcycle stability studies.

Las motocicletas son sistemas con un comportamiento dinámico complejo que pueden volverse inestables en determinadas condiciones de conducción. Evitar estas inestabilidades desde la fase de diseño no es trivial, ya que dependen de varios parámetros interrelacionados, uno de los cuales es la aerodinámica. Las fuerzas aerodinámicas en un vehículo pueden describirse esencialmente por sus componentes longitudinal (arrastre) y vertical (sustentación) que actúan en un punto conocido como centro de presión (CoP). Además, la fuerza de sustentación, que se ha utilizado de forma importante en las motocicletas deportivas en los últimos años, también puede influir en la estabilidad, sin embargo, su efecto no se ha descrito en la literatura. Por lo tanto, el objetivo de esta investigación es desarrollar un modelo de estabilidad que tenga en cuenta la fuerza de sustentación y las diferentes posiciones del CoP. Para ello, implementamos un modelo básico de estabilidad y lo extendimos para cumplir nuestros requisitos. Consideramos la sustentación aerodinámica creada por las alas invertidas y la posición del CoP. Además, desarrollamos un modelo capaz de considerar condiciones de curvas constantes. El resultado contribuye a la comprensión de la dinámica de la motocicleta y puede servir como aproximación inicial a los estudios de estabilidad de la motocicleta.