2011年9月4日日曜日

何故バイクは後輪が舵を切るの?



何故バイクは後輪が舵(カジ)を切るの?

ずっとずっと考えていました。
いつもいつも考え続けていました。
電車に乗っている時も食事をしているときもいつもです。
考え始めると結論が出るまで納得できないのです。

自分なりにそうかな?  なんとなくわかったので書いてみますね。コワコワ~

正解かどうかわからないところがミソです。( ´艸`)

間違ってるとこがありましたらコメント入れてください。←ココまぢですよ。


【手放し運転について】
自分は2歳のときから補助輪を取った自転車に乗っていました。
子どもの頃は自転車がとにかく大好きで、毎日毎日友だちと乗り回していたのです。
手放し運転とか大好きで、友だちとどこまで手放し運転できるのかよく競争したものです。
前輪が舵をきるわけじゃないのです。
後輪が舵を切るので交差点でも手放し運転で、自転車で直角に曲がることができたわけです。


バイクの場合はそうはいきません・・・
手放しすれば右手が離れアクセルスロットルが戻りトラクションが切れかつ、エンブレが効きます。
トラクションが切れるにしたがってバイクは不安定になりますので、直線の手放し運転などは徐々に難しくなります。


だから、バイクで安定した手放し運転をするには、
めちゃ加速したあとニュートラルにして惰性で走っている状態がいいわけです。(実際にはしませんけどね(笑))


自転車の場合は両手を放しても、脚で常にこぎ後輪にトラクションを与え続けられるので、
安定して連続的に手放し運転ができるのです。

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みなさんの身の回りにもたくさんあると思います。

キャスター

自分の家にもありました。


台所にある
ゴミ箱

左 ピンク 空き缶空き瓶

中 黄色 プラスチックごみ

右 水色 生ごみ燃えるごみ

その周りには
これらを自由に引き出したり
ひっこめたりするための
パイプフレームがついています。



パイプフレームの脚の部分に

キャスターがついています。

車輪の中心点から
オフセットされた形で
軸がついています。

ここが最大のポイントです。

あとで
ちゃんと説明しますね。



2Fに上がってみました(ρ_-)o
カメラを持ってウロウロです(笑)

娘の学習用のイス

最近の子どもは
いいもん使ってますね。


将来
女性ライダーになるように
オヤジアキナカ
ひそかに作戦を練っています。
( ´艸`)



イスの脚の先にも

やはりキャスターが!

これも同じようにオフセットされた形状のものがついていますね。

全部で5輪

そりゃもう
自由自在に動き回りますよ。

クルクルクル~
スィスィスィ~


今回は実験用にコレを購入です。SKK-CASTER
75×20
JAPAN

最高のベアリング内蔵で
信頼性の日本製

80円でゲットしたんですが
送料に600円かかりました(泣)

自分が納得できるまで
何度も何度もいじったので
安いものです!!(●`ε´●)
(つよがり)

軸の部分を手持ちします。

軸は地面に向かって垂直です。


右の方に動かしてみます。

  







軸の進む方向


つまり右方向に
確実に車輪がついてきます。

とても安定しています。









キャスターの上には
通常なにかのモノが乗っています。

さっきの例でいえば
ゴミ箱のパイプフレーム
学習用のイス
他にも・・・
トランクケースや掃除機など
身の回りにはたくさんあります。

絶対にグラグラしないで
軸の進む方向に確実にそして素直に車輪が付いてきます。
(ココめちゃくちゃ重要です!)
だからキャスターをつけるんです。



次は

右旋回を開始します


あはは

もうすでにバイクの話に(笑)

このキャスターは
バイクの前輪ですからね。

よく見ててください。




 指が

軸に対して入力














 どうですか

くるんと回るでしょう?

当たり前のことなんだけど

あらためて見ると
なるほどなぁって感動します

軸の方向(入力された方向)に
キャスター(前輪)が
確実についてきます。


接地点も確実に追随してくれます。





 回転軸の方向が車輪のアスクルシャフトとズレている場合
つまり
オフセットされたキャスターの場合には
軸の持ち手部分に確実に車輪が追随してくるという原理がここで確認できました。


その原理を活用したものがコレです。

手押し台車
これ!めちゃめちゃ便利ですよね! お仕事で使ってる人も多いのではないでしょうか。



手押し台車の基本的なメカニズム

後輪(オフセットなし)の真上に
ステアリング(ハンドル)がついています。
台車(ボディ)に固定された前輪(オフセットあり)がついています。

まっすぐ手押しすれば直進します。

曲がりたいときは
変えたい方向にハンドルへ入力します。
つまり後輪が先にターンして、それに追随する形で前輪が向きを変えてきます。
後輪が先で前輪があとです!


とても安定した滑らかな動きです。
一切グラグラしていません。
前輪は後輪に従って動きます





この手押し台車を左右真っ二つに分断してみると・・・

はい! バイクのできあがり!
バイクの基本的構造は
この手押し台車の左右真っ二つのモノと同じです。



アキナカオリジナルバイク模型

せっかくプレゼントしようとしたのに
誰もいらないらしいので(笑)
ここでも大活躍です(●`ε´●)

後輪とボディ(フレーム)は
完全に固定されています。

今は
リアサスのことは
考えないでください





 前輪を付ければ

バイクの出来上がりです!

ちょっと待てよ!
アキナカ!!
騙しは許さん!!(●`ε´●)

前輪の形状が
市販バイクと全く違うやなぃかぃ!

そうです・・・
今回わかりずらかったのは
ココです。

前輪を静止させます。

右が→
進行方向と思ってください。


キャスター角0°

ステアリングヘッドから直線を延ばしたところの路面接地点と
タイヤ接地点との距離である
トレール量は+(プラス)の数値です

ここまではいいですよね?(笑)





この状態でタイヤを

左右に動かしてみます。












前輪は

右側に クルリ

軽い力で向きを変えます












左側にも クルリ


同じように

軽い力で向きを変えます.

キャスター角はステアリングの軽さに影響を与えますね。

でもこれだとクルクルまわりすぎです。


実験①

今度はキャスター角をつけます。

ステアリングヘッドが
上部にくるパターンの形です。

この場合は

トレール量が
かなり+(プラス)の数値です。

市販バイクではない形です





ステアを切ろうとしても
相当重くて
なかなか動きません・・・

キャスター角もかなりある
オフセット量も多く
結果トレール量もかなりあります。

でも
ステアリングヘッドを左右に傾けると・・・ちゃんとセルフステアします
とても不思議な現象です


実験②
次に見慣れたバイクの前輪の形状パターンにします。

ステアリングヘッドが下にくるパターンです。

今回の実験の場合
写真でもわかるようにトレール量がかなり-(マイナス)の数値で出ています。すいません、買ったキャスターのオフセット量がちょっと大きすぎましたね(汗)





右側に

クルリ♪

とても軽快に向きを変えます









同じように
左側にもクルリ♪

キャスター角&オフセット量で
ハンドリングの重い軽いの差が出るのがよくわかりました。
(前回の復習+オフセット量のある場合の体感です)

実験①と②により
ステアリング軸から前方にオフセットした形状じゃないと(実験②)、現実的にはバイクという乗り物にならないことがわかりました。


よりイメージがわくように
リアルな前輪を作ってみます。

割り箸を折って
フロントフォークを付けていきます。

カッター
両面テープ(強力タイプ)
割り箸(家にあるもの)
キャスター




フロントフォークを

ステアリングヘッドステムに
平行になるようにつけていきます。












厚紙を用意して


3ケ所
穴を空けていきます。


上ふたつがフロントフォーク用

下が
ステアリングステム用








装着して完成♪


トップブリッジです。


みなさんが見慣れたフロント部分ですね。
わかんない人はバイクにダッシュ!( ´艸`)

←これは
オフセット量がかなりあります(笑)




バイクの前輪部分
完成しました。

ハンドルつければ終わりですが

今はハンドルは
全くいりませんので
省略です(笑)










①ボディに跨ります。

②舵を切るように後輪に荷重をかけていきます。ハンドルなんて一切切らないでよい。

③後輪が向きを変えるのと同時に
ステアリングヘッドが傾きます。

④ステアリングヘッドの傾きに合わせてセルフステアが始まります。

バイクが自然に曲がっていく瞬間です。前輪はあくまでも後輪に従って
動いて行くだけなのです。





前輪は後輪に押されるのではありません。

ステアリングヘッドから伸びた延長線(ステアリングステムを直線に延ばした架空の補助線)の方向にタイヤ接地面はひっぱられるのです。(多分・・・(笑))

それは+(プラス)のトレール量・・・ ほんのわずかなこのメカニズムがとても大事な気がします。


つまり前輪は後輪を含めたボディ(フレーム)にひっぱられているのではないでしょうか。

グラグラしたものが前についているわけではないのです。

グラグラしている前輪を後輪やボディが押しているという
不安定なイメージは捨てたほうがいいようです。


後輪に絶対的に従属している前輪

後輪が舵を切った方向に対して自然に追随してくれるのです。

あの安定した手押し台車に乗っているというイメージです。(後輪舵が先→前輪があとから追随)



だから・・・


バイクは後輪が舵を切ると言える


のではないかと思います。



超低速やUターンは別として・・・

普段のターンにおいては後輪をいかにうまく操作していくか

前輪が後輪に追随しているところをいかにライダーが邪魔をしないでいくかが

それがターンの基本になるような気がします。

バイクの基本的な構造を理解して、バイクが走りたいように走らせてあげる。

自分が走りたい走り=バイクが走りたい走り  この実現こそが一体化なのです。
それが自分の理想とする、綺麗なライディングの基礎にしたいところなのです。


アキナカ~
もうそんなつまらん話しは
ええから
ええから!!
走りに
行きまっしょい!!
ハーレーイエイ!







うっせぃっつの!!QPだまれ!!
(●`ε´●)





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