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自由発想・自由デザインの自作自転車キット
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レモンのキャスターアングル(CA)を変化させたとき、ステアリンク特性がどのように変化するかアップライトなママチャリポジションでの予備テストを行いました。この結果から、いろんな参加者のデータを基に実験計画法で要因分析を行い主効果を求めること、および乗り手の交互作用の分析をしてみることで基本的な設計パラメタを取得する方向に向かうことができそうです。

90d4e18b.jpeg78度はハンドルが軽く手放しで走行ができます。
72から75度は乗りやすく手放しハンドルで走行ができます、この角度が私にとって最適です。65度も試して見ましたが手放しハンドルでの走行は難しくなります、この角度が常用限界と感じました。
60度は乗ることはできますが、ハンドルは重たく途中からの切れ込みが強くなります。54度も乗れないわけではありませんが、この設定で乗ることはありません。
この角度に付いては個人差があると考えられます、いろんな人のデータを集めて解析してみようと思いますのでご協力ください。
KitLegonの利用で基本的な走行特性を実験で確かめることができます。次はシートアングルの可変実験とシートポストのたわみについての適正値を確かめてみたいと思います。
また、高速走行をする場合を想定してドロップハンドルを取り付けたロードバイクポジションについても確かめる予定です。

自転車の設計で重要なポイント

キャスターアングル
p1010064.jpg小径車は手放しハンドルが困難といわれるが次の写真に示すように仲間のKHSにはじめて乗った時自転車でも、高い精度て組み立てられたものは手放しハンドルは容易に出来ます。

ハンドリング特性を左右するトレール値はキャスターアングルとオフセットの適正値を決めることです。この要素が個人の持つ感性とマッチした時はじめて自分に合目的な自転車が出来たということになる、といえるぐらい重要なポイントである。

トレール値は大きすぎても小さすぎても良い結果を得ることはできません。進路保持性能と進路変更性能の二つの特性バランスが取れているのがよいトレール値と言うことが出来ます。この裏づけは競技用の自転車700Cのバイクからも推論することができる。その値を調べてみると700Cのバイクで、55~58が標準値とされる。許容範囲としては50~64まで。これらの範囲でバランスが取れていると言われています。

大きいフレームサイズだとトレール値は55~58に納めてある。しかし全てのサイズにおいて適正値を実現することは困難である。そこで可能な限り適正値に近づける許容範囲のための設計を行っている。それをLemonの女性モデルなど小さいモデルでは55~58という範囲を超えてしまう。それはオフセットを多く取りすぎると重心が前に行きすぎ、ハンドルを振るのが重くなってしまうため。そのため男性よりも筋肉量に劣る女性には向かない設計となってしまう。そのバランスをとるために63.4(オフセット量は55)という数値を採用した例もある。

トレール値が変化するとどのような状態になるのか? 
それは、トレール値が大きい(キャスター角は小[寝る]、オフセット小[短い])場合。自動操縦性が強くなる。ハンドルを傾けたとき切れ込みは大きいが、前輪の自己復元機能(ハンドルをまっすぐに戻す機能)も強いため進路保持性が強くなる。結果、自転車の自動操縦に逆らう操作をすると重くなると言うのが一般論。

いわゆる『鈍い』動きになる。自転車任せと表現することもできる。逆にトレール値が小さい(キャスター角は大[立つ]、オフセット大[長い])場合。ふらつき感が現れる。ハンドルを傾けたときの切れ込みは弱く、進路保持性は弱い。
フロント周りの操作は軽くなるが、直進を維持するための乗り手の負担が大きくなる。いわゆる『軽すぎる、ふらつく』動きになる。この兼ね合いが必要でありその要求は人の感性とこれまだの体験による所が大きいといえる、従ってこの値の最適化が設計において大きな鍵を握っているといえる。


セルフステア

クルマのセルフアライニングトルクという言葉をヒントに、この言葉を「辻 司 さん」が使い始めた造語のようですが、うまく説明できるので利用します。自転車でUターンなど低速で小さく曲がるときは、乗り手ががハンドルを切る。そうして腕の力でハンドルを切る行為を操舵という。一方、普通のコーナリングでは、車体を傾けると傾けた側へ自然にハンドルが切れる。

多くの乗り手は意識していないし、速度が上がると舵角はとても少なくなるが、程度の差こそあれ必ず、傾けた側へハンドルは切れている。その自然にハンドルがイン側へ切れる挙動を自然操舵、あるいはセルフステアという。そこで生まれるハンドルの切れ角が“自然舵角”と呼ぶ。同じ半径のコーナーを曲がるにしても、自転車によってセルフステアの挙動や自然舵角はそれぞれ異なる。自動車と違い、自転車は舵角以外の要素で曲がる部分も多いという特徴があります。また同じ自転車でも乗り方によって変わる。

自転車が向きを変える性能、あるいはその特性のこと。向きが変わりやすいものを旋回性が高い、あるいは旋回性がいいという。旋回性を生み出す力が旋回力で、これは例えば前輪アライメントなどにも大きく左右される。一般的にはキャスター角が立っていてトレール寸法が短く、ホイールベースが短いほど、安定性は落ちるが旋回性は高い傾向にあるとされる。だが実際には、車体重量配分やフレームの剛性バランス、タイヤの特性など、かなり多くの要素が複合的に絡み合う。

そして、自転車で旋回性を最も大きく左右するのは「乗り手の性能」。コーナリング時に自転車の頭=フロントまわりがイン側に向いて回り込んでいく性能や、その特性のことを“回頭性”という。これも旋回性のことだが、車体の傾きやすさや舵角の付き方など、旋回特性を細かく分析していく場合に使われることがある。傾くだけで曲がらない、バンクさせると平行移動的に車体全体がインへ寄っていく傾向が強いといった特性を解説するときに「回頭性は低い」という使い方がある。


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