趣味のゴール

レジャーフィロソフィー

余暇の対象は趣味とスポーツが両横綱であろう、趣味は余暇を自分自身のため生かすし､職業は他人のために行う行為あるいは仕事といえる。だから趣味は知的挑戦とか楽しみの追及ということであり無限の時間と資源を投入することが出来る。また、他者との関係に影響を受けないで意のままに行うことが出来る。一方の仕事は、ある枠組みの範中で他人のアイデアを含めて共同作業（collaboration）と言うことになり投入する資源･期間というような制限があり協調性の意識がなければ成功しない。だから総てを自分の思い通りに実現することは難しい。ならば趣味で何でもやればよいかというと、個人で実現できるものならよいが大規模なテーマを多くの人々が協力し合って行うようなビッグプロジェクトは出来ない。

仕事が趣味という人もいるようだが、仕事は余暇に行うものではない。このように発言する人は、単に自分の力を人に見せて自慢したいというようなエンターテ イメントに属するようなケースが多い。趣味は決して人に見せびらかすものではなく、あくまで個人の獲得した情報･知識を基にした創作活動である。思考を現 実化することの楽しみは企画というビシネスで使われる用語に類似する部分も確かにある。他人に出来ないことを実現できるように筋書きを書くことができるプ ランニングスタッフという役割を担う人は欧米では高度なエリートとして社会的地位も高い。創作活動をすることは、小説を書くことにも似た面があるが、それ ぞれニュアンスが異なるものである。趣味を持たない人は、一生働き詰で終わることになる。

趣味とスポーツは､その人の固有の能力に応じた愉しみ方がある。興味を持つことから消極的な参加が始まり、次第にスキルとか技術･知識レベルの向上と相俟って最終的には創造的楽しみを味わうようになる。この成長過程における多大の苦労は達成した喜びを感じることによって解消され常に自身の限界に挑戦することによって自分の世界が開花して行く、この限界の一歩手前に導く指導者がある意味で優れた教育者といえるのかもしれない。少なくとも趣味は観察力と学問的な基礎知識が備わっていなければ楽しみを持つことは難しい。勉強はいやだといっている子供たちも興味を持つことによって変身することは十分ありうることだと思うしそれを導くのが親として､また指導者としての役割ではなかろうか。

文字離れと科学離れに対する危惧が最近の報道で取り上げられている。わたし達もこれまでに電気とか電子・原子というような目に見えないものについて教えられたことはある。だがその概念はつかみ難く､単に数式とか文字の羅列を記憶するという教育を受けてきた者にとって記憶あるいは理解の限界に達したところで挫折した経験が多くの人にあるのではなかろうか。微分方程式を自由に操り、数式でコミュニケーションの出来る人とか、マルチリンガルで多くの人たちと不自由なく会話の出来る人もいる。音楽とか絵画など芸術についても人と人との心の対話が出来る楽しみを持つ人もいる。これらを何の抵抗もなく実行できる人は少数派といわれるかもしれないが、生まれながらにして獲得した能力ではなく多分､興味を持つところにスタートラインがあるように感じる。

ＴａｓｕｋｅⅠ活動を、はじめてみて、わかつたことは、ものごとの因果関係と依存関係を確かめる事が中心で、謎に満ちた世界で真理を捜し求める想像力の冒険を楽しんでいるようなものだ。われわれの業績は正しい解答を与えるものではなく、正しい問いを発するためのものであるという見かたができる。だから、「どうなっているのか」であつて「どうあるべきか」ではない。これらの元ねた情報はインターネットを通じて誰もが利用できる。その情報から知識化されたものを科学と表現し、まだ知識化されていないものは哲学であるともいえる。ということは、趣味とはいえ科学を楽しむことは明日のテクノロジーにつながるともいえる。

個人の楽しみにとどめずここに記した記録は、多くの人々と楽しみを共有できることを目的にしている。現在､実用的に利用しているものとか製作中のものもあれば、次世代に向けたアイデア自転車もある。多くの仲間たちが集まって地球環境に優しい自転車社会に繋がっていくことを望んでいる。個人の趣味で出発したが、市場に流通していない特殊な部品を作るとか入手しにくいパーツ類の調達には、やはり企業とか専門家の力を借りなくてはならない場合もある。企業と付き合うには相手にも利益の見込めるメリットが必要だ。1個で終わりという物の製作では相手にされない。だが､グループで100とか1000の単位で共同購入することが出来れば引き受けてくれるところもある。最初は微々たる物が次第に力をつけ、そのうち世界に広がっていく事象をファジーの世界ではバタフライ効果という。「中国で蝶ガはばたくと、やがてアメリカで竜巻が起こる」というような話を指す。

ニュートン力学を下敷きにしたような原理と内容について解説したようなものだから新しいことは何も無く、ドライジーネをはじめに、これまでの先駆者の業績を活用させていただいているので、多くの人が理解している周知の知識である。だが一緒に想像してみてください、リュックサックに詰め込んだ自転車を背負って登山バスに乗る。例えば乗鞍岳の山頂近くにある神秘的で美しい鶴が池から眺める朝の太陽を背にスカイラインをダウンヒルする、途中高山植物を愉しみながら白樺林に囲まれた美しい平湯温泉までの距離にして約15キロメートルのダウンヒル、これまでに無い爽快な旅をクリエイトすることが出来ます。その昔ローラースケートで体験したことがあります。今では危ないから絶対にするなと言われるでしょう。だがこの体験はスリルに満ちた貴重な記憶として残っています。「仲間ではじめた自転車が､やがて世界中に広がることになる」・・・かもしれない。

自転車をカートに仕立てて電車に乗せ富士を取り巻く湖のポタリングはどうだろうかこれまでに無い活動範囲が広がりと自動車では見過ごしがちな、きめ細かい地域のよさを発見することも出来る。日常生活に溶け込んだプロムナードなどストレスから開放されたレジャーを愉しむ、これがここに掲げたテーマのゴールである。そして、次のテーマは、ソーラージャケットをつくる、ウエアラブルＰＣとＧＰＳ・ハイビジョンビデオとかカメラを活用する。高性能な電池と軽量な電動モータが出現したときに電動アシストを追加する予定である。そして、子供のときから大人になるまで一生一台という考え方の自転車も計画中である、自転車は自分の体の延長線上にあるようなもので自分の体のサイズにぴったりのものが望まれる。さあ、みんなでつくろう。子供たちとともゼネレーションギャップを感じないで対話できる環境を。

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片持ち梁の振動

片持ち梁の1次モードの固有振動数ωは(1.875/L)^2*√(ρA/EI)で求まります。
ここで、L:梁の長さ、ρ:密度、A:断面積、E:ヤング率、I:断面二次モーメント。
但し、ωの単位はrad/secですから、周波数に直します。

ωは角速度です。周波数に直すには、ω＝2πf、ここに、πは円周率、fは周波数。

1.先端加重のない片持ち梁

固有値決定式 1+cos(λL)*cosh(λL)=0
λ1*L=1,875→ω1=λ1^2*√(EI/ρA)→(1.875/L)^2*√(EI/ρA)

2.先端に加重がある場合

固有値決定式　μ*λ*L=[1+cos(λL)*cosh(λL)]/[sin(λL)*cosh(λL)-cos(λL)*sinh(λL)]
μ=m/(ρAL)

ですので、加重なしのとき（μ=0）、固有値方程式は一致します。

連続体の固有振動数の計算式は、参考文献として機械力学の教科書、一例として「谷口修著、（改訂）振動工学（標準機械工学講座5、コロナ社）」があります。

片持ち梁の振動応力 
  
略図のような片持ち梁に荷重をかけた時の固有振動数を求めます。

｜
｜＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝●　　　　●：重り
｜　　　　　　　　　　　　　　　             ＝：梁

材質：SUS304
梁形状　長さ：300mm　径：Φ32mm
重り：50ｋｇ
振動加速度：2G
というような想定　

簡単なモデルで、上下運動させる、その上下運動の具体的は周波数はいくらなのでしょうか？　
固有振動数とはその1次曲げモードを言っているのでは？

また、固有振動数とその時の荷重とのことですが、固有振動数とは上記の通り構造物固有のものであり、荷重を掛けなくても存在します。荷重の絶対値に関係するのではなく、上下運動の加振周波数に依存します。これが固有振動数であれば、梁のたわみは急激に大きくなります。少なくとも上記条件であれば、強制振動になります。

ρA(∂^2・Y/∂t^2) + EI(∂^4・Y/∂x^4) = F(x,t)

ρ：密度
A：梁の断面積
E：ヤング率
I：断面2次モーメント
Y：たわみ
F：強制荷重

F(x,t)=0として解析した場合、固有振動数となります。そして、基本モードの整数倍で固有値が計算出来ます。

あと荷重については、実際の振動方向が切り替わる場合は慣性力が発生するため、少しややこしいが、上記強制荷重をmα・sinωt(m:質量、α：加速度、ω：加振角周波数)で考えてみること。　

SUS304のヤング率Eを190[GPa]と仮定した場合、上記モデルでの固有振動数fは？？.？[Hz]となります。

上記モデルを減衰考慮の1自由度系モデルと仮定した場合、

m(d^2・Y/dt^2)+c(dY/dt)+k・Y = fsinωt ・・・(1)

Y：たわみ
m：おもり質量
c：減衰係数
k：バネ定数(=3EI/(L^3))
f：強制荷重
ω：加振角周波数

が成立します。これを解き、必要な梁荷重P、つまり(1)式の左辺第3項に代入すると、荷重振幅のみを考えた場合、

P / f = ωn^2 / √{(ωn^2-ω^2)^2 + (2ζωn・ω)^2} ・・・(2)

ωn：固有角周波数
ζ：減衰比 (=c/{2√(mk)})

と計算されます。もし減衰を考慮しないならば、ζ=0です。
f=mαとすれば、固有振動数を含めた上記条件での荷重計算ができます。

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有限要素法による応力解析

大型コンピューターでなければ利用できなかった有限要素法による数値解析が、パーソナルコンピューターの性能向上及び解析ソフトのユーザーインターフェースの向上によって身近なものになってきました。現在の製造業では、３次元ＣＡＤで設計図を描き、引き続きコンピューター上で強度解析を行って試作に入ることが多くなりました。この強度解析によく用いられる数値解析手法が有限要素法（ＦＥＭ） を用いた応力解析と呼ばれるものです。

自由発想・自由デザインを目的としたシステムを開発の一環に取り入れようとしています。自転車に必要なフレームの機能部品をいろんな種類について製作しておきます、あとは必要なものを取り出してパイプでジョイントすれば実用的に乗ることが可能なものになるのです。

デザインモデルを製作するための部品群とそれらを組み合わせた参考例のスタイルブック、そしてＣＡＤを利用して図面と構造力学計算が可能なシステムを検討しています。力学問題はＦＥＭという有限要素法を活用します。数学が中心になりますが人手では困難な計算処理はコンピュータの発達により今ではＰＣを利用していろんなことができる時代です、誰もが簡単に有限要素法を利用できる時代です。

有限要素法を理解するには、多少の基礎知識が必要です。有限要素法には、空力・流体力学、伝熱学、弾性力学などと、数学関連でベクトル演算、マトリックス 演算、テンソル演算、連立方程式の解法、数値積分と数値微分などを扱うのでシステムを製作するには勉強が必要な人もいるかもしれません。もう一つ素材の物 性値が必要ですが、これはデータベースを利用します、これを読んだ途端に尻込みするか諦めてしまう人がいるかも知れません。

だが、自転車のデザイン画（スケルトン図）をＰＣで描くとフレームの力学計算の結果を知らせてくれるシステムをこれから作ろうとしています。このシステム によってオンリーワンの自作自転車が作れるようになればお役に立つのではないかと思います。いろんな分野の知識と経験を求めています、扱うフレーム素材 は、アルミ合金、ステンレス、クロームモリブデン、カーボン繊維等を利用します。

素材物性・材料力学・構造力学・流体力学・機械設計・加工技術・接着技術・板金加工・切削加工・精密鋳造・カーボン・実験計画・要因分析・力学試験・ ＣＡＤ・ＦＥＭこれらに関してご協力のお申し出をくださいますよう、よろしくお願いいたします。
有限要素法による応力解析の仕組みはを簡単に説明すると。金属の棒などは、力学的には連続体とみなしますが、複雑な構造物を連続体として応力や変位を計算 することは非常に難しいものがあります。そこで、連続体である構造物を有限の小さな要素に分割し、隣り合う要素を接点で結合することで近似的に構造物を表 現します。そうすると個々の要素はマトリクス（行列） で表すことができるようになりますので、構造物全体を組み合わせたマトリクスで表し、あとはコンピューターに計算させることで応力や変位を求めることがで きるという仕組。

有限要素法による応力解析では、コンピューター上に現物と同じモデルさえ作ってしまえば自由に荷重の大きさ、方向などを変えて何度もシミュレーションする ことができます極めて便利なものといえます。以前に台湾でレモンを設計してみてはという誘いがありました、この相手先では一般に利用されているダイアモン ドフレーム以外はできませんでした。モデルを作成することは私にとっては難しいことではありません、レモンのようにこれまでに無い特殊モデルの作成ができ ない相手であったので実現はしませんでした。

構造解析プログラム
Nastran のソースコードをベースにいろんな製品が開発されています、入出力フォーマットも同じ汎用構造解析プログラムがありますのでその概要を拾い出してみました。 Nastran は主要製造分野で幅広く利用されており、自転車、自動車、航空宇宙、防衛、重機、造船業界における高度なシステムレベルの解析に使われているようです。
 
解析機能とパッケージについて以下の解析が可能だと記されています。NastranのオリジナルはFORTRANで記述されたオープンソフトで利用することができます。
必要に応じてカスタマイズすることが可能なので利用してみてはと思います。

線形静解析
    静的な荷重を受ける構造物の変位、ひずみ、応力などの計算
力学的平衡状態にある非拘束構造物を解析する慣性リリーフ機能
    伝熱解析の結果を用いて熱ひずみ／熱応力解析も可能

固有振動解析
    固有振動数と固有モードの計算

座屈解析
    線形座屈荷重値と座屈モードの計算

伝熱解析（定常／非定常、線形／非線形）
    定常／非定常状態での構造物の温度分布、及び熱流束を計算
    温度依存性の材料特性を考慮
    温度拘束、熱流束、輻射、対流を境界条件として設定可能
    輻射形態係数の自動計算

スポット溶接解析
    スポット溶接をメッシュ分割しないでモデル化する

設計感度解析
    線形静的解析、固有振動解析、座屈解析で可能

非線形解析
    材料非線形、幾何学的非線形、境界非線形解析

動的応答解析（線形／非線形）
    周波数応答解析、過渡応答解析、ランダム応答解析、応答スペクトル解析、複素固有値解析

空力弾性解析
    航空機など、空気の流れの中に置かれた構造物の静的な空力弾性解析やフラッタ解析

エレメント解析
    解析モデルを部分構造に分けて計算する機能

これらについて興味がある、勉強してみたいし使ってみたい、作ってみたいとのご要望があればお手伝いすることができそうです。

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フレームチューブの強度と撓み

物性のひとつに疲労強度というものがある。これは破壊するまでに材料が静的引張強度以下の周期的負荷のストレスにどれだけ耐えるかという物性である。
アルミニウム系合金は鉄系合金に比べ、この疲れ強度が非常に小さい。鉄系合金には無限回数加えられても破壊が起きないという負荷レベルが存在する、これを疲れ強さと呼ぶが、アルミニウム系合金には疲れ強さがほとんどの存在しない。

つまり、どんなに小さな負荷でも何度も繰り返し荷重が加われば、アルミチューブのフレームはいつか破壊する。

これは約１０年経過した時発生した典型的な応力腐食割れの実例です、走行中に発生すると大変なことになります。
アルミニウムでフレームを作る際はこのアルミニウム最大の欠点とも言える疲れ強度の低さをいかに設計段階でカバーできるかが、フレーム設計の鍵である。

なるべく、アルミニウムの部位に応力がかからないように設計する。この考えに基づいてリトル・ダイアモンド・フレームは考案されている。

　フレームはパイプを組み合わせたラーメン構造を基本にているのが一般的だ。では、このパイプに応力がなるべくかからないようにするためにはどうしたらよいだろうか。その答えがこれまで市販されているものはパイプを太くすることで解決している。リトル・ダイアモンド・フレームでは、ブリッジというチタンのばね特性を生かしたパイプで応力を緩和させる方式を採用している。撓むのはこの部分が中心でアルミニウムの部分は撓んだり変形したりすることが無視できるというアイデアである。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
応力を発生させる要因は、負荷として引張と圧縮、せん断、曲げ、ねじれなどがある。パイプは太くすることで曲げとねじれに強くなる。このうち最もフレームパイプにかかると思われる曲げについて検討する。

 　図はパイプの左側を壁に固定した状態でパイプの右端に質量（Μ）のおもりをぶら下げたときの図である。建築などの一般例として片持ち梁というものがある。詳細な計算は力学の初歩の教科書に掲載されている。
フレームに興味がある読者は曲げ応力の場合、パイプ内の最大応力（σ）は断面係数（Ζ）と曲げモーメント（L）によって簡単に求めることができる。その関係は次のようになる。

σ＝Μ/Ζ

パイプの断面係数（Ζ）は

Ζ＝π(D^3-d^3)/32

したがって、最大応力（σ）

σ＝32/(l-x) Μg/π(D^3-d^3)

パイプの肉厚（t）は一定とすると、内径（d）は外径（D）と肉厚（t）によって表される、

σ＝16(l-x) Μg/πt(3D^2-6Dt+4t^2)
∵ d＝D-2t

となる。パイプの肉厚（t）がパイプの外径（D）に比べて、十分に小さいときは

σ＝16(l-x) Μg/3πtD^2

で近似される。
上式の最大応力（σ）に許容応力（τ）を代入して、変形すると、

Μ=3πtD^2/16(l-x)g

つまり、肉厚そのままで外径を2倍にすると重量は2倍だが、そのパイプは4の重量に耐え得る。

疲労強度の低いアルミニウムの負荷を少し軽減するという手法である。「パイプの強さは外径の3乗に比例する」という説もある。
パイプの強さとは上記の例ではパイプの強さを耐えられる静的荷重の大きさで表した。しかし、ここでもうひとつ、パイプの曲がりにくさを強さとして考えてみる。
右端におもりをぶら下げることでパイプは当然のことながら、曲がる。パイプを曲げると上側が伸びて、下側が縮む。そのため、真中あたりに伸びも縮みもしない中層がある。この中層の微小長さ（dx）が曲率の中心（C）を見込む角を（dθ）とし、その曲率半径を（ρ）とすると、中層から (Ζ) の距離にある断面 (dS) の主軸に対する平行層のひずみ（ε）は、

ε=(ρ+Ζ)dθ-ρdθ/ρdθ=Ζ/ρ

となる。ただし、上式では（dθ）が微小角度であるから、sin（dθ）=dθという近似で、この層に加わる応力を（dF/dS）とすると、ヤング率（E：応力とひずみの関係）の定義から、

E=dF/dS）/(Ζ/ρ), ∴ dF= (E/ρ)ΖdS

となる。曲げモーメント（L）は微小断面（dS）にかかる力（dF）を面積（S）で積分するという形をとる。
また、同時に曲げモーメント（L）は巨視的におもりまでの距離（l-x）とおもりによる荷重（Mg）の外積としても表されることから次式が得られる。

L=EI/ρ=（l-x）Μg

ここで（I）は断面二次モーメントと呼ばれる値で上述の断面係数（Ζ）はこの断面二次モーメント（I）をその軸である中層と断面の交線から断面のもっとも遠い点までの距離（（D-d）/2）で割った値である。パイプの長さを（l）、端からの距離（x）に位置する微小長さ（dx）に対する右端の微小降下を（de）とおく。微小長さ（dx）が曲率半径（ρ）で微小角度（dθ）曲げられたために微小降下（de）が生じたとすれば、次式が得られる。

de=（l-x）dθ=（l-x）/(dx/ρ)
∴ρ=（l-x）/ (dx/ de)

この二式より測定がほぼ不可能な曲率半径（ρ）を消去し、次式を得る。

de=Μg/EI（l-x）^2 dx

したがって、一般解（e）は、

e=Μgl^3/3EI

となる。ここで断面二次モーメント（I）はパイプの場合、回転座標系で積分すること、その値は次のようになる。

I=π(D^4-d^4)/64

これを一般解（e）の式に代入すると次式

e=64Μgl^3/3πE(D^4-d^4)

同様に肉厚（t）を一定、かつパイプの肉厚（t）が外径（D）に比べて、十分に小さいとすると、上式は

e=8Μgl^3/3πEtD^3

肉厚が同じで外径を2倍にすると重量は2倍だが、そのパイプの曲がりにくさは8倍になる。

以上をまとめるとパイプは太くすることで2つの効果を得ることができる。 1つ目はパイプ内に発生する最大応力を低減する効果、 2つ目はパイプの曲がりにくさを上げる効果である。このような考え方で、これまでのアルミフレームは設計されているものと認められる。

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キャスターアングル

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。

７８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
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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シートアングル

初期の設定はシートアングルが鋭角にセットしたものです。この状態で乗ると超前乗りスタイルで兎に角早く走れと督促されている雰囲気です。それはGraeme Obree選手の「スーパーマン」スタイルを連想します。このスタイルは記録達成後にＵＣＩの規則改正され禁じ手となりました。競技規則に無縁な私とっては興味深い発見でした。キャスターアングルとともに検討対象です。

一般的な設定に変更しました、ごく当たり前の感覚で乗ることが出来ます、この角度については少し研究してみる必要性を感じました。高速走行を目的にするのであればシートアングルを立てることです。あたかも陸上競技で１００m ダッシュの感覚になります。通常のポタリング目的ならばこの画像のように違和感の無いものがバランス的に見て良さそうです。

シートアングルは一般車で72度　キャンピング、 73度　ランドナー、74-75度　ロードレーサー、クロスルート、スポルティーフ、　75-76度　ピスト、TTバイク、トライアスロン、このような例に分類されます。これまで乗り心地を主体にシートピラーにチタンを採用し70度程度にしていましたが今回の発見で74度と80度で確かめてみることにします。

 

競輪選手の中には80度で好成績を収めている人もいます。この乗車姿勢がペダルに体重をかけやすいこと、さらにクランクの回転運動における上死点を０度としたとき９０度から１８０度での踏力方向が円の接線方向に接近することから回転運動への有効成分が増大すると言う見方も出来る。実験で確かめる価値があります。
 

自分の好みと目的に合わせることが出来ますので確かめてみてください。

競技用自転車

ＵＣＩの規則ではサドルの前淵がＢＢのセンターから5ｃｍ以上後方になくてはならないという規則があります。また、自転車の質量は６．８ｋｇ以下であってはならないという制限もあります。

 

ちなみに規則に適合する画像を参考までに掲載しておきます。

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