バイク
バイクは動力を搭載した二輪車であり、車体の軽量性と大出力の両立により、高い加速性能と機動性を示す交通手段である。車体はフレーム、サスペンション、ホイール・タイヤ、制動装置、動力系、電装から構成され、これらの相互作用が直進安定性や旋回限界、快適性、耐久性を規定する。運動学的にはヨー・ロール・ピッチの三自由度に加え、タイヤ接地楕円の変形やキャスタ効果、ジャイロスコープ効果が寄与し、バイク特有の操舵挙動を生む。
車体構成と主要部品
バイクのフレームは鋼管ダイヤモンド、アルミツインチューブ、トラスなどが代表である。前後サスペンションはテレスコピックフォークとスイングアームが主流で、ばね定数と減衰係数の設定が操縦安定性を左右する。ホイールは前後で径やリム幅が異なることが多く、タイヤプロファイル（円弧半径）やコンパウンド、内部圧により接地限界とフィーリングが決まる。フェアリングは整流と冷却気流を制御し、高速時の揚力やヨー安定に影響する。
レイクとトレール
ヘッド角（レイク）とトレールは自立性と旋回性を司る。一般にトレールが長いほど直進安定性は高いが初期舵の反応は穏やかになる。前輪接地点がステア軸後方に位置する幾何配置により、接地点外乱から復元モーメントが発生し、バイクの「手放し安定性」を支える。
エンジンと動力伝達
バイクのエンジンは4ストロークが主流で、2ストロークは競技や小排気量の一部に残る。気筒配列は単気筒、並列2気筒、V型、L型、ボクサーなどで、一次・二次慣性力や燃焼間隔が振動とトラクション特性を左右する。吸気はスロットルボディ＋インジェクション（FI）が一般的で、空冷・水冷の選択は熱マネジメントとパッケージングに関わる。クラッチは湿式多板が多く、変速機は常時噛合の5〜6速、最終減速はチェーン、ベルト、シャフトのいずれかである。
パワーウェイトレシオ
出力と車重の比は加速性能を決める重要指標である。例えば車重200kg、出力75kWのバイクでは0.375kW/kgの比を持ち、中高速域の追い越し加速に優位となる。ギヤ比はエンジントルク曲線と空力抵抗（∝v^2）・転がり抵抗を踏まえ、目標最高速と実用域の立ち上がりを両立させる。
操縦安定性とタイヤ
旋回はカウンターステアで開始され、ロール角に応じてカンバースラストが発生する。プロファイルの尖鋭化は倒し込みを軽くする一方、接地長を短くし限界域の許容を狭める場合がある。空気圧は発熱と接地形状を通じてグリップを最適化し、路温・荷重に合わせた管理が不可欠である。タイヤは温度依存性が強く、ヒステリシス損失と粘着メカニズムのバランスが路面μに適合するとき、バイクの旋回限界が高まる。
- コーナリング：ロール角・舵角・スロットルの協調
- ブレーキング：荷重移動と前後配分、制動姿勢制御
- 低速バランス：キャスタ効果と微小ステアのフィードバック
制動装置とABS
前輪は大径ディスク＋ラジアルマウントキャリパが主流で、後輪は姿勢安定用に調整される。ABSは車輪速センサによりスリップ率を制御し、近年はIMUを用いたコーナリングABSが横加速度下でも最適作動を図る。統合制動（CBS）やエンジンブレーキ制御との協調により、バイクの減速Gとライン保持を両立させる。
電装と電子制御
バイクのECUはスロットル開度、点火時期、噴射量、可変バルブ位相などを制御し、ライドバイワイヤにより走行モード（レイン、スポーツ等）を切り替える。トラクションコントロール、ウィリーコントロール、スライド制御は前後輪速差やIMUから推定したμを用いて出力を最適化する。通信はCANが一般的で、表示はTFTメータ、照明はLED化が進む。バッテリは12V系で、近年は軽量なリチウム化もみられる。
法規分類と免許（日本）
日本では原付、小型を含む普通二輪、大型二輪に大別され、区分は一般に排気量級によって整理される。原付は市街地の短距離移動向け、小型・普通二輪は汎用性、大型二輪は巡航余裕と長距離適性に優れる傾向がある。保安基準は照明、騒音、排出ガス、制動性能など多岐に及び、バイクはこれらの基準適合を前提に市場投入される。
メンテナンスと信頼性
定期的なエンジンオイル・フィルタ交換、チェーン清掃・給脂・張力調整、ブレーキフルード交換、タイヤ残溝・内圧管理、ベアリング類の点検が耐久性を左右する。締結部の管理では規定トルクでの再締結が重要で、ねじ山潰れや緩み止めの適用可否を判断する。締結要素の基本としてはボルトの理解が不可欠であり、軸力・ゆるみ機構・座面条件を把握することでバイク全体の信頼性を高められる。
チェーン・ベルト・シャフトの保全
チェーンは伸びとシール劣化の監視、ベルトはクラック・張力、シャフトはユニバーサルジョイントやギア油の管理が要点である。潤滑剤はOリング・Xリング適合品を選定し、フリングとダスト堆積を抑えて駆動効率を維持する。
環境対応と電動化
触媒とO2フィードバック制御により空燃比を適正化し、蒸発ガス対策でHC排出を低減する。電動バイクはバッテリ容量（例：5〜15kWh級）・出力密度・熱マネジメントが航続距離と性能を規定し、回生制動は後輪トラクションと姿勢変化に配慮してキャリブレーションされる。インバータのスイッチング損失とモータ磁気飽和の管理は高効率化の鍵である。
騒音と排気規制
走行騒音は加速パスバイで評価され、吸気・排気・機械騒音のトータルで最適化する。排出ガス規制は触媒容量、ライトオフ時間、燃調マップの整合が重要で、コンプライアンス試験に適合するキャリブレーションが求められる。
用途別の種類
バイクは用途により多様なサブカテゴリに分かれる。スクーターはステップスルーとCVTで日常利便性に優れる。スポーツは軽量高剛性シャシと高回転エンジンでサーキット適性が高い。ネイキッドは扱いやすさと整備性を重視し、アドベンチャーやデュアルパーパスは長行程サスとアップライト姿勢で未舗装にも対応する。クルーザーは低回転大トルクで巡航を重視、ツアラーは防風性と積載・快適装備を備える。これらの設計思想は、バイクという共通基盤の上で最適化されている。