車やバイクはなぜ曲がるのか(コーナリングフォースとキャンバースラスト)
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Polyhedrondiary
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このまとめのコメント欄の続きです
トゥギャッター編集部
@tg_editor
自転車の安定性について。なんとなく乗っていましたが、こんな複雑な理論があったんですね。 「N輪車の安定性」togetter.com/li/1114058 @Polyhedrondiaryさんから #トゥギャトピ
2017-05-26 13:41:52
ちいさいおおかみ〜クリアカード編〜
@siu_long
更に云うなら、N>3輪車の"座り"と云う効果も停止時の平地安定性に寄与してるんですよね(うちは工学士の端くれです)。-> .@Polyhedrondiary さんの「N輪車の安定性」をお気に入りにしました。 togetter.com/li/1114058
2017-05-27 03:38:25
{3,5/2} 大二十面体
@Polyhedrondiary
補足説明いただいた話， ごく簡単に言えば，「(上から見て)重心が車輪の作る多角形の内部にないと三輪車以上も倒れちゃう」ですね。 もちろん余裕も必要で，多角形が小さくて，重心がギリギリ中に入ってるのでは路面状況や旋回半径によって簡単に多角形から外れてしまう。
2017-05-27 08:24:21
{3,5/2} 大二十面体
@Polyhedrondiary
二輪じゃなくても，幅狭で旋回時にリーンする(内側に倒れる)三輪以上の車はあるわけですが，あれは停車時の安定性と装甲時の安定性とスペースの節約を同時に実現してるわけですね。 賢いなあ！
2017-05-27 08:26:15
{3,5/2} 大二十面体
@Polyhedrondiary
あと，補助輪つき自転車は四輪車ですが，あれって四輪(の接地点)が同一平面上に来なくて補助輪が浮いてるんですよね。 サスが硬くて，路面が少しでも凹だったりすると，駆動輪である後輪が浮いてしまう(スタックしちゃう)からそれを避けてる。
2017-05-27 08:28:34
{3,5/2} 大二十面体
@Polyhedrondiary
なので平らな路面では，右側三輪の作る三角形と左側の三角形の境界あたりに重心があるので，ちゃんとした安定にはなっていないというか。やっぱりあれはあくまでも「補助輪」なんですね。
2017-05-27 08:30:01コーナリングとタイヤの力学
{3,5/2} 大二十面体
@Polyhedrondiary
四輪車と二輪車って，カーブに用いる力が違ってて興味深い。 四輪では「コーナリングフォース」，二輪では「キャンバースラスト」がメイン。 タイヤの役割｜二輪車用タイヤ | 株式会社ブリヂストン bridgestone.co.jp/products/tire/… pic.twitter.com/QuCHQUnEDI
2017-05-30 21:32:39
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{3,5/2} 大二十面体
@Polyhedrondiary
コーナリングフォースもキャンバースラストも，タイヤのトレッドゴムが接地することで(弾性)変形するために生じる横力なんだけど，その変形の原因が異なってる。 コーナリングフォースは「滑り角」によって生じる力で，キャンバースラストは「キャンバー」によって生じる力。
2017-05-30 21:35:19(滑り角とコーナリングフォース)
{3,5/2} 大二十面体
@Polyhedrondiary
滑り角とは，タイヤの進行方向とタイヤの向きがなす角。これがあると，タイヤは接地面に限り進行方向と平行になるので全体としてひしゃげる。その変形で横力が生じるわけだ。 コーナーリング・フォース www5.plala.or.jp/Fulcrum/eng/co… pic.twitter.com/yUR5bXzjFF
2017-05-30 21:37:19
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{3,5/2} 大二十面体
@Polyhedrondiary
四輪車でハンドルを切ると，まず操舵輪である前輪に滑り角がついてコーナリングフォースが発生する。これは重心回りのヨーモーメントを与え，これにより回頭が始まると，(操舵輪でない)後輪にも滑り角がつく。 そして四輪すべてのコーナリングフォースの合力によって安定旋回に入る。
2017-05-30 21:40:44
{3,5/2} 大二十面体
@Polyhedrondiary
これが「車はなぜ曲がるか」の答え。「タイヤの向いた方に行く」って単純な話でもない。 実は四輪車でも，前輪に舵角をつけるとき同時にキャンバー角もつくようなステアリング機構になっているから，キャンバースラストも出ているんだけど，支配的なのはやはりコーナリングフォースになる。
2017-05-30 21:45:13(キャンバー角とキャンバースラスト)
{3,5/2} 大二十面体
@Polyhedrondiary
キャンバーとは，タイヤの回転面の地面の法線からの傾き。四輪と違って二輪車ではキャンバー角が何十度にもなる。
2017-05-30 21:46:30
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@Polyhedrondiary
キャンバー角があると，本来弧を描いて動くべきタイヤのトレッドが，接地面において無理矢理直線的に動くことになるので，ここに応力が生じる。
2017-05-30 21:48:36
{3,5/2} 大二十面体
@Polyhedrondiary
例えばタイヤが左に倒れると，接地面のトレッドは無理矢理左に歪められることになるから，地面から左向きの横力を受ける。これがキャンバースラストだ。chapter8_4.htm www5f.biglobe.ne.jp/~vehicle_dynam… pic.twitter.com/wzDVkA9kk3
2017-05-30 21:50:51
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見分け方
{3,5/2} 大二十面体
@Polyhedrondiary
四輪と二輪の違いと書いたけど，旋回においてコーナリングフォースとキャンバースラストのどちらが支配的かは，別にタイヤの数ではなくて，タイヤとともに車体がリーンする車かどうかで分けられる。
2017-05-30 21:53:05
{3,5/2} 大二十面体
@Polyhedrondiary
同じ三輪車でも，子供用でよくある前一輪が操舵輪で後二輪が固定，リーンせずに曲がるやつはコーナリングフォースで曲がっているし，
2017-05-30 21:57:07
{3,5/2} 大二十面体
@Polyhedrondiary
前二輪後一輪で車体をリーンさせて曲がるヤマハのトリシティみたいのは，キャンバースラストで曲がっているということ。 特長紹介：トリシティ125 - バイク・スクーター | ヤマハ発動機株式会社 yamaha-motor.co.jp/mc/lineup/tric… pic.twitter.com/RUi7TWvGxL
2017-05-30 21:58:37
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おまけ
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@Polyhedrondiary
あと，車輌の範疇からはちょっと外れるかもだけど，インラインスケートやキックスケーターもキャンバースラストで曲がるのか。 靴(車体)がローラー(タイヤ)とともにリーンして曲がるから。 twitter.com/Polyhedrondiar…
2017-05-31 07:52:08