路面からの振動伝達 バイクの物理現象と対策

路面からの振動伝達 バイクの物理現象

空気圧が低いとクッション性が低下して振動が増えると思われがちですが、実は空気圧が極端に低いとクッション性が失われ路面振動が吸収できなくなります。

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路面振動と共振現象の関係

バイクが路面を走ると、凹凸からの衝撃がタイヤを通じて車体に伝わります。路面のギャップや凹凸がタイヤに衝撃を与えることで、タイヤが不規則な回転を起こすのです。

参考）バイクのシミー現象とは？発生する原因と対処方法を解説！

この振動が問題になるのは、路面からの振動数と車体の固有振動数が一致したときです。ステアリングや足まわりなどが持つ固有の振動数と路面振動が一致すると共振が発生し、振動がどんどん増幅されます。

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共振により増幅された振動はシミー現象を引き起こす可能性があります。シミー現象とは走行中にハンドル全体が細かく振動する現象で、ハンドルのコントロールが難しくなり転倒や重大な事故につながる危険性が高まります。

つまり共振が基本です。

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速度と路面の凹凸の間隔によって、共振が起こるタイミングが変わります。路面の突起の間隔と走行速度で振動数が決まるため、特定の速度域で振動が大きくなることがあるのです。

参考）自転車のサスペンション ＆#8211; 自転車探検！

バイクのタイヤ空気圧と振動吸収の仕組み

タイヤ内部の空気はタイヤの形状を保つだけでなく、衝撃吸収性能にも大きく影響します。空気圧が適正値にあるとき、タイヤは路面からの衝撃を和らげる働きをします。
空気圧が極端に不足するとクッション性が低下し、路面からの振動が吸収できなくなります。タイヤ空気圧が低い状態では内部空間の支えを失い、タイヤ本体の変形が大きくなってパンクやバーストのリスクが高まります。

クッション性の低下が原則です。

逆に空気圧が高すぎても問題が発生します。空気圧が高くなると外部から受けた衝撃を和らげる働きが低下し、サスペンションの突き上げが大きくなって乗り心地が悪化します。接地面積も減少してグリップ力が低下するため、制動距離が伸びる結果になります。
タイヤの空気圧管理は定期的に行う必要があります。適正空気圧を維持することで、振動吸収性能とグリップ性能の両方を確保できます。空気圧点検は月に1回程度の頻度で実施するのが望ましいでしょう。

参考）https://panp.jp/blogs/infomation/240813

タイヤ空気圧管理の詳細な解説はこちら

路面振動がライダーの身体に与える影響

バイクのエンジンや路面の凹凸により細かな振動や大きな振動が常に発生しています。身体は無意識にエンジンや走行の振動に対して反応しているため、長時間振動を受け続けるとストレスが蓄積されます。

参考）https://www.bas-bike.jp/column/touring/touring_tiredness.html

振動が身体に伝わると、筋肉が無意識に揺れに対応しようと緊張と弛緩を繰り返します。気付かないうちに筋肉に疲労が溜まってしまうのです。血流が悪くなり疲労が蓄積して、肩こりや腰痛、膝の痛みを引き起こしやすくなります。

痛いですね。

参考）バイクツーリングで疲労が溜まる原因とは？快適性を上げる対処方…

音の振動数は周波数「Hz（ヘルツ）」で表されます。バイクの走行音は1,800〜3,500Hzの周波数帯域に分布しており、エンジンのこもり音は約20Hz〜200Hzです。人間の耳で聴くことができるのは一般的に20Hz〜20,000Hzと言われています。

参考）音と振動

長時間のツーリングでは振動対策が疲労軽減のカギになります。休憩の際は軽いストレッチをして身体をほぐすことが推奨されます。信号待ちなどで停車中に足や腕を伸ばすだけでも疲労の軽減が期待できます。

これは使えそうです。

バイクのサスペンションと振動制御の原理

サスペンションはタイヤを常に路面に追従させて接地性を確保し、振動や衝撃を抑えて乗り心地を良くする役割を担っています。車体の余分な動きを抑えて運動性能を向上させる重要なパーツです。

参考）第1回基本的な役割と構造サスペンション徹底解析｜バージンハー…

サスペンションの性能は振動伝達率で表されます。振動伝達率が30%以下なら性能は良いとされています。振動伝達率は主にばねの固有振動数とバネが受ける振動数の関係で決まります。

サスペンションユニットの筒内はオイルで満たされており、衝撃による筒の伸縮時にオイルが狭い小穴を通ります。そこで発生する抵抗力を利用して、伸縮運動を抑える減衰力を発生させているのです。

つまり減衰力が核心です。

参考）https://ridersclub-web.jp/column/motorcycle-520933/

サスペンションは路面の凹凸にかかわらず常にタイヤを地面に接触させておく役目も果たします。オフロードでの路面との密着性（グリップ）を向上させる効果もあります。ただし公道走行でも走行のために加えた脚力の一部（1.3%程度）がサスペンションで吸収される欠点があります。

サスペンション調整は初心者こそ必要です。適切な調整により、振動吸収性能と操縦性能のバランスを取ることができます。調整不足の場合は専門店に相談するのが安全です。

バイク振動対策のための実践的アプローチ

振動対策として最も手軽なのはハンドルグリップの交換です。振動吸収ゲルが内蔵されたグリップを使用することで、バイクからの振動をゲルが吸収し振動を抑えることができます。
バーエンドウェイトも効果的な対策です。ハンドルの先端に重りを取り付けることで、特定の周波数の振動を打ち消す効果があります。単気筒や2気筒だけでなく、3気筒でも4気筒でも違う質の振動が常に起こっているため対策が必要です。
グローブの選択も重要な要素です。振動軽減機能があるグローブを選ぶことで、手のひらに伝わる振動を軽減できます。自分にあったグローブを使用すると効果的です。

シートに取り付ける緩衝材となる座布団も振動の影響を抑える方法の一つです。お尻から伝わる振動を軽減することで、長時間のツーリングでも疲労を抑えられます。

エンジン回転が低く振動が少ない走行を心がけることも対策になります。ツーリングの際は無理な高回転を避け、スムーズな走行を意識することで疲労軽減につながります。これらの対策を組み合わせることで、より快適なライディングが実現できます。

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