道路のバンプはフレーム固有周波数を励起できますか？

自転車の最後の休暇中に、曲がり角に近づいていることを示す横縞のある道路を滑降しました。

ストライプは道路ペイントで作られており、道路平面よりもわずかに高いため、それらを通過するとバンプが感じられます。

下り坂で到達できる速度では、繰り返される「タタプム」は快適ではないため、減速するように誘導されました。

しかし、私は疑問に思っていました：自転車の特定の速度で、バンプ周波数がフレームの固有周波数と共振し、潜在的な壊滅的なフレーム障害につながる可能性がありますか？

以下は、特定の周波数での駆動力の作用に対する自転車の応答の仮想的なグラフです。

左側の非現実的なグラフは、共鳴のために自転車が壊れるポップカルチャーのシナリオにつながるようなグラフです。共振は、道路の隆起の周波数に合わせてかなり低い周波数にする必要があります。ダンピングはほとんどありません（バイクライダーシステムの内部摩擦）。これは次の2つの方法で現れます。（1）直感的に予想されるように、エネルギーが熱に急速に放散されないため、応答が高くなります。（2）直感的ではなく、共振ピークが非常に狭くなります。

2番目のグラフは、ライダーの体に結合された自転車のフレームのようなシステムに期待するものに似ています。フレームは複雑なオブジェクトであるため、1つだけでなく多くの共振周波数を持ち、それぞれがかなり弱いです。フレームは硬くて軽いため、共振周波数はかなり高く、おそらく100〜1000 Hz以上になると思います。ライダーの柔らかいスクイーズボディへのフレームの結合、タイヤへの結合、および場合によってはフレームの内部摩擦により、多くの減衰があります。この減衰により、ピークはそれほど高くならず、また幅も広くなるため、ブレンドされます。

これに関する実験的な証拠が必要な場合は、自転車に乗って、さまざまな場所でさまざまな方向に拳でぶつけてください。（あなたの体はシステムの質量と減衰に影響を与えるため、座っているときにこれを行いたいと思います。）オーディオ領域に共振がある場合、それらの周波数が可聴音として聞こえます。低周波の共振がある場合、それらは振動として感じられます。リンギングが持続する時間に基づいて減衰量を判断できます。ベルのように鳴る場合は、減衰が低くなります。それがすぐに落ちてしまうような速い音または「沈み」の場合、高い減衰が得られます。

左側のグラフの最悪のシナリオを想定しても、ピークは非常に狭いです。（自転車を破壊するのに十分な高さにするには、幅を非常に小さくするために減衰を十分に低くする必要があります。）これは、非常に特定の狭い範囲の周波数でのみ危険が発生することを意味します。私たちのほとんどがライディング中にこれを経験した場合、私たちは本能的に少し遅くなると思います。これにより、駆動周波数が低下し、すぐに共振周波数から離れすぎて、重要な応答が発生します。

設計者は、明らかに、路面の隆起からの垂直方向の力に応じて低減衰で振動する自転車を作りたくないでしょう。このような自転車は長時間上下に振動するため、迷惑になります。ショックアブソーバーを備えたマウンテンバイクの場合でも、この種の効果を回避するために、ショックに設計された大量のダンピングが存在する可能性があります。

路面で発生する共振周波数は、自転車システム全体、つまりフレーム、ホイール、ライダーなどに適用されます。ライダーは、バネ、ダンピング、およびアクティブコントロールプロパティ（腕と脚）を備えた要素を介してフレームに効果的に取り付けられます。特定の頻度で出くわすと、ライダーが倒れる可能性があります。

自転車のフレームはかなり硬いため、減衰しない共振周波数は比較的高くなります。特定の10ヘルツではないので、一定間隔の道路のバンプに乗ることで得ることができます。

共振周波数で励起されると、すべての構造が破損すると仮定します。これは明らかに真実ではありません。そうでなければ、アコースティック楽器は演奏時に自己破壊します。もちろん、共振が振動の損傷に寄与する構造は確かにありますが、自転車のフレームがこれに苦しむとは思いません。

Speed wobbles https://en.wikipedia.org/wiki/Speed_wobbleと呼ばれる現象があり、自転車の制御が失われる可能性があります。速度の揺れは、「車両の主に操舵可能なホイールだけの迅速な（4〜10 Hz）振動です。最初は、損失を生じる振幅の増加する車両ヨー振動に変換されるまで、車両の残りはほとんど影響を受けません。制御の」。フレームはブレーキをかけませんが、制御が失われるため、高速で壊滅的なクラッシュが発生する可能性があります。

問題は、これらのストリップがこれらの振動を誘発できるかどうかであり、その答えはありません。恐らく常に存在する多くの周波数の十分な摂動があり、主な問題は不安定性を誘発することであり、最初の摂動を得ることができません。

自転車の速度がぐらついている素敵なビデオを見ることができます

共振周波数は、変更できない設計機能です。しかし、フレーム、少なくとも評判の良いビルダーからのフレームを破壊することはまずありません。私は弱い溶接と貧弱な材料に苦しむかもしれないBSOについて同じ声明を出しません。

しかし、この一続きの道路で経験したことは、適切なフレーム共振ではなく、むしろシステムバイク/ライダーの共振であり、多くの不快感を引き起こした可能性があります。それに対処する方法は、自転車の種類、バネ上またはバネ下に依存します。そして、それが弾かれている場合、ダンパーの設定を調整することは非常に役立ちます。結局のところ、それは彼らの仕事の一部です。

剛性のあるフレームとフォークでは、共振周波数はデザインとフレーム素材によって決まります。ここで変更できる唯一のビットは、最大のフィッティングサイズによって与えられる制限内のタイヤサイズです。そして、タイヤの空気圧によってある程度。

自動車の波状の道路で行うように、さらに速くまたは遅くするオプションがまだあります。その機会があれば、波紋の上を高速で飛行するか、まったく速度を伴わずに波紋を追うことを意味します。

また、自転車でリラックスした姿勢を取ります。クランクを水平にした状態でペダルに大きな圧力をかけ続けるために、バーを強く握りすぎずに底を少し持ち上げないでください。

（最後になりましたが、特にこれらのストライプの目的は交通量を遅くすることです。残念ながら、彼らは騒音に悩まされるかもしれない車のドライバーよりもサイクリストに不快感を与え、安全な軌道に干渉する傾向があります。）