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スピードウォブル（シミー、タンクスラッパー、[1]、デスウォブルとも呼ばれる）は、高速走行時に発生する車輪の急速な左右の揺れで、制御不能につながる可能性があります。主に操舵輪の急速な（4～10 Hz）振動として現れ、初期の外乱や不十分な減衰など、共振効果を生み出す可能性のあるさまざまな要因の組み合わせによって引き起こされます。最初は、車両の他の部分はほとんど影響を受けませんが、車両のヨー 振動の振幅が増大し、制御不能を引き起こします。
この振動が発生する可能性のある乗り物には、オートバイや自転車、スケートボード、そして理論的には、単一のステアリングピボットポイントと、ステアリングホイールに十分な自由度を持つ乗り物（三輪車式の軽飛行機など）があり、時速80 km（50 mph）未満で不安定になることがあります。これにはほとんどの自動車は含まれません。初期の不安定性は主に高速で発生し、ショッピングカートの車輪や航空機の着陸装置で発生するものと似ています。[2] [3]
理論
持続振動には、減衰不足の 2 次以上のシステムと正のフィードバックメカニズムという 2 つの必須コンポーネントが必要です。減衰不足の 2 次システムの例としては、バネからぶら下がっている質量が上下に揺れる (振動する)バネ質量システムがあります。
シミーをシステムから排除できない場合は、ステアリングダンパーと呼ばれる装置が使用されることがあります。これは本質的に、既知の固有周波数でシミーを減衰するように設計されたノッチフィルターです。 [4]
シミーは通常、（ゴム）タイヤの変形と関連しています。しかし、変形しない（例えば、スチール）ホイールでも観察されることがあります。この現象は、文献で考慮されている通常の力とは別に 、多成分乾燥摩擦力[5]を導入することで説明できます。
別の説明では、スピードウォブルはホップ分岐であり、動的システムの安定した固定点がパラメータの変化に伴って安定性を失い、リミットサイクル（システムが繰り返したどる経路で、予測可能なパターンでループバックし、時間の経過とともに他の近くの動作が模倣する傾向がある）を引き起こす数学的現象であるという。スピードウォブルの場合、1つのパラメータ（前進速度または空気速度）が臨界点を通過すると、システムはある状態（安定した乗り心地）から2番目の状態（一定振幅の振動）に変化する。 [6] : 1 [7] : 1
二輪車の場合
ウォブルやシミーは、さもなければ小さな不規則性によって車輪が片側に加速されたときに始まります。不規則性は、円形でない、真円でない、またはバランスが崩れた車輪である可能性があります。[6]車輪が回転すると、車両のフレームに周期的な負荷がかかり、それがシステム（車両と付属アクセサリ）の共振周波数と一致すると、速度ウォブルが発生する可能性があります。[6]車輪の回転中、復元力は不規則性の進行と同調して適用され、車輪は反対側に回転し、このプロセスが繰り返されます。ステアリングの減衰が不十分な場合、振動はシステムが故障するまで増加します。振動周波数は、前進速度を変更したり、バイクを硬くしたり軽くしたり、またはライダーが主な構成要素であるステアリングの剛性を高めたりすることで変更できます。[2]揺れや振動は、速度、位置、ハンドルの握り方を調整することで簡単に改善できますが、制御できないまま放置すると致命的になる可能性があります。[8]
他の条件が同じであれば、マウンテンバイクのフレームは一般的にサスペンションシステムからの減衰が大きく、タイヤのノブも車両と道路の接触面の間に減衰を生み出すため、ロードバイクに比べてスピードウォブルが発生する可能性は一般的に低いです。[6] : 1
シミー周波数は自転車の速度とは無関係であるため、ジャイロ効果は「明らかにこの現象に必須ではない」。[2]揺れに最も影響を与える5つの要因は、前輪の横方向の剛性、ステアリングダンパー、自転車の重心の高さ、後輪からの自転車の重心の距離、前輪のコーナリング剛性であることがわかっている。 [3] [9]
物理的な実験とコンピュータモデリングを通じてウォブルを調査した学術論文は、「フロントタイヤの特性、フロントフレームの慣性、シャーシの剛性がウォブルモードに与える影響が示された。特に、フロントタイヤの空気圧、シャーシの剛性、ステアリング軸周りのフロントフレームの慣性を高め、フロントタイヤの横滑り剛性を低下させることで、ウォブルモードの減衰が改善され、車両の安定性が向上することが示されている。」と結論付けている。[10]
一輪車移動装置
スピードのふらつきは、電動一輪車 ( EUC ) や一輪スケートボード ( Onewheelなど) で発生します。「Onewheel のふらつきを修正するには、両足を少しずつ動かして、重心が適切に保たれる位置に移動する必要があります。Onewheel のコントローラーは、ボードの前後方向のバランスをとることのみを目的として設計されており、左右方向の動きは制御できません。」[11]
参照
参考文献
- ^ Hough, David L. (2000). 「用語集」. Proficient Motorcycling: The Ultimate Guide to Riding Well (第 2 版). USA: BowTie Press. p. 253. ISBN 1-889540-53-6
タンクスラッパー：
ハンドルが燃料タンクの側面に交互にぶつかるほどの激しい速度の揺れ
。 - ^ abc ウィルソン、デヴィッド・ゴードン;ジム・パパドプロス (2004)。自転車科学(第 3 版)。 MITプレス。 263–390ページ。ISBN 0-262-73154-1。
- ^ ab Cossalter、ヴィットーレ (2006)。モーターサイクルダイナミクス(第 2 版)。ルル.com。 241–342ページ。ISBN 978-1-4303-0861-4。
- ^ Simos Evangelou、David JN Limebeer、Robin S. Sharp、および Malcolm C. Smith (2006 年 10 月)。「オートバイのステアリング不安定性の制御」。IEEE Control Systems Magazine。CiteSeerX 10.1.1.227.9657 。フロントフレームが硬いマシンの場合、高速でのウォブル モードを安定させるために
ステアリング ダンパーが必要ですが、より古くて柔軟なマシンでは、中速でステアリング ダンパーが必要になる場合があります。
{{cite magazine}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク) - ^ Zhuravlev, V.Ph.; Klimov, DM (2010). 「シミー現象の理論」.固体力学. 4 (3): 324–330. Bibcode :2010MeSol..45..324Z. doi :10.3103/S0025654410030039. S2CID 122904947.
- ^ abcd Empfield, Dan (2015-04-24). 「Speed Wobble」. slowtwitch.com . 2015-06-07時点のオリジナルよりアーカイブ。 2019-08-23閲覧。
- ^ Zinn, Lennard (2013-11-19). 「技術的な FAQ: 分岐と高速シミー」。VeloNews。 2019 年 8 月 24 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2019 年 8 月 23 日閲覧。
- ^ ケトラー、ビル (2004-09-15). 「衝突事故でサイクリスト死亡」.メールトリビューン. 2016年7月10日閲覧。
- ^ Manfred Plöchl、Johannes Edelmann、Bernhard Angrosch、Christoph Ott (2011 年 7 月 7 日)。 「自転車のウォブルモードについて」。車両システムダイナミクス。50 (3)。Taylor & Francis: 415–429。Bibcode : 2012VSD ....50..415P。doi : 10.1080/00423114.2011.594164。ISSN 0042-3114。S2CID 110507657 。
- ^ Mauro, Salvador; Fabris, Davide (2004年5月27日～28日)。路上および実験室での実験による二輪車の安定性の研究(PDF)。イタリア、モデナ。 2008年8月31日閲覧。
- ^ 「Onewheel がぐらつき、不安定に感じる [ぐらつきを直す方法]」。Trailwheel。2022年10月7日。
外部リンク
- 自転車の速度が不安定になる
- [フラッシュ] バイクとライダーがデスウォブルでクラッシュするビデオ
- シミーのアニメーション
- デスウォブルのアニメーション
- 高速流線型自転車の衝突映像、死の揺れを映し出す
- デスウォブルを起こしたトラックのビデオ