自転車が倒れないしくみ(自己安定)
自己安定
速度 15.0 km/h
傾き角 0.0°
操舵角 0.0°
トレール 68 mm
① 傾く
② 前輪が同じ側へ切れる
③ 傾いた側へ曲がる
④ 遠心効果で起きる
速度ごとの安定性の目安(現在のヘッド角)
自己安定 安定だが復帰が緩慢 不安定(転倒)
簡易モデル:前輪の操舵角 δ はトレールとジャイロ効果により傾き φ を少し遅れて追いかける
(dδ/dt = (Kφ + Kddφ/dt − δ)/τ、K・Kd は傾いた側へ切れる向きの正の係数)。
傾いた側へ曲がると遠心効果 v²tanδ/L が車体を起こす(d²φ/dt² = (g/h)sinφ − (v²/(hL))tanδ cosφ − …)。
高速ではキャスター効果で前輪がまっすぐに戻ろうとし補正が弱まるため復帰が緩慢になる。
トレール = (R cosα − オフセット)/sinα(R=0.34 m, オフセット 40 mm, 0未満は0)。
下段の傾き角表示は傾きが見えるよう進行方向の後ろから見た図。