乗用の車両はなぜ前輪操舵なのか

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ここで対象にするのは一般的な乗用の車両(4輪の車、オートバイ、自転車)です。

後輪で舵を取る車両があっても良さそうですがどの車両も前輪で舵を取ります。(高性能車では後輪の向きもわずかに変わりますが主は前輪です。)次の2つの理由があります。

1つ目。運転者は前に座りますから、後輪を操作するにはハンドルの動きを後方に伝えなければならず、機構が複雑になります。

2つ目。これが決定的です。もし後輪操舵にすると運転が非常に難しくなります。ハンドル操作に常に最大限に集中しても車両は急に曲がって進むでしょう。

ハンドルを操作しないときに直進するか曲がるかは安定性といわれます。一般的な前輪操舵の車両は直進を保とうとします。次の図では前輪は車両重量を支えるだけと考え、後輪だけを描きます。

図1左回転
図1

後輪は車両の重心の後ろにあります。外乱(路面の凹凸や風など)により車両がに少し回転したとすると後輪は地面から左向きの力を受け、車両はに回転します(図1)。

図2右回転
図2

反対に車両がに少し回転したとすると後輪は地面から右向きの力を受け、車両はに回転します(図2)。よって車両の向きを元に戻す力が自動的に生じるので安定です。

図3左回転
図3

では後輪操舵の場合。図では後輪は車両重量を支えるだけと考え、前輪だけを描きます。前輪は車両の重心の前にあります。車両がに少し回転したとすると前輪は地面から左向きの力を受け、車両はに回転します(図3)。

図4右回転
図4

反対に車両がに少し回転したとすると前輪は地面から右向きの力を受け、車両はに回転します(図4)。よって車両の向きのずれを拡大させる力が生じるので不安定です。

鉄道車両、航空機、船も安定であるように設計され、進路や姿勢が保たれます。

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