車・自動車SNSみんカラ

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2017年04月20日 イイね!
高性能な車に乗ると、運転が妙にうまくなった気がすることが多いと思います。何故なのでしょうか。

車の挙動は、当たり前ですがハンドル操作やブレーキ操作、アクセル操作により発生します。
そして、これらの操作により加速度変化が生じ、バネとダンパーの組み合わせのサスペンションに、Gがかかることによる釣り合いの位置の変化と、加加速度(Gの変化の大きさ、又は激しさ)による強制的な減衰振動の動きが発生する流れになります。
操作が乱暴だと、加速度の立ちあがりが急激なこと(加加速度が強い)によって慣性力が強く働いてバネが伸びる形となり、結果、大きな揺り戻しが生じます。
これが生じると、上手な運転とはいえません。

i-DMの判定は、Gの入力によるバネマス運動方程式の解を逐次計算で求めて、オーバーシュート量により青1と白判定をしているであろうことを、前回ブログで慣性力の観点から掘り下げて見ました推察しました
(オーバーシュート量で判定しているのはマツダ技法で明確化されているので修正しました)


しかし、ロールセンター位置と重心位置が近くなるように設計レベルで最適化されていて慣性の力が生じにくく、比較的強いバネレートでちょっとした力では大きな動きを生じさせず、なおかつ強い減衰力により減衰振動がすぐに収束し、さらに入力初期からよく動く、値段の張るサスペンションがついていて、トレッドが広く荷重移動量が小さく、なおかつボディー剛性が高く、ブッシュ類の剛性も高いような、所謂高性能車の場合どうでしょうか(イイですねぇ、こんなクルマw)。

当然、ロールセンターと重心位置の近さにより重心位置の移動が少なくなり、操作に対するレスポンスがよくなります。乱暴な操作により大入力を加えても、減衰力により揺り戻しの動きは小さくなるうえ、生じても収束にかかる時間が短くなるので、挙動は当然安定します。


このようにハンドル操作に対する動きがよくなる上、お値段なりきにブレーキも高いものを奢っているのでストッピングパワーは強くて剛性感もあり、安心感が違います。

このように、高性能車はユーザーの正しくない操作を、どの表現が適切なのか定かではありませんが、
・ねじ伏せる
・受け止める
・いなす
力を持っていると言えます。

ゴルフでいうと、Xxioのアイアンというところでしょうか。

しかし、言い過ぎですがどんな操作をしても車が受け止めてくれるので、人によっては
「クルマに乗せられている」
感覚を持ってしまい、飽きてしまうのだと思います。こういうクルマをすごく好きになるか、逆に飽きてしまうか、結構両極端な気がします。

逆に、限界性能はホドホドでも、挙動がよく分かる、所謂人馬一体なクルマは速くなくても楽しい、と評価されます。

ロードスターの路線はまさにこれでしょう。

何が楽しいクルマなのかは人それぞれで、正解が一意に決まるものではありませんが、やはりここでも自分の好みが何なのかを認識しておくのが重要という話になってしまいます。
前回と同じオチになってしまい全く代わり映えしませんが、如何に好みに近いクルマを買うか、モディでそれに近づけるかが、クルマライフを楽しむには重要と言えるでしょう


って、

当たり前のことじゃんか(´-ω-`)

なんか最近何を書いても同じオチばっかりなんだよなぁ。所謂マンネリです(爆)

なお、最近わかってきた私の好みですが、

街乗りクルマ:デミオ
趣味車:S660

この組み合わせが、非常に気になってます。
共通しているのは小さいクルマということですね。
180cm、80kgのガタイのオッサンには、全くアンバランスですが、好みなのでしょうがないですw

Posted at 2017/04/20 23:10:49 | コメント(0) | トラックバック(0) | クルマ | クルマ
2017年04月13日 イイね!
さくらと言えばソメイヨシノですが、私は多様性のある山桜の方が好きだったりします。我ながらマイノリティだなぁ(´-ω-`)

山桜


これも山桜


山桜の特徴は、花と葉が同時に出てくる点です。葉っぱは赤みがかっていたり、緑だったり色々です。




白っぽかったり、下の様にかなり花の色がピンクだったりバラバラです。




これはお馴染みのソメイヨシノ


水仙


大分春っぽくなってきました。


近所でこれだけ桜を満喫できれば大満足です。


子供と遊ぶ良い季節です。
運転する距離は相変わらず短い状況が続きそうです(^_^;)
Posted at 2017/04/15 06:15:00 | コメント(1) | トラックバック(0) | 日記
2017年04月11日 イイね!
イイねの数を見る限り、決して受けが良いとは言い難いド素人の自動車工学ネタwですが、懲りずに続けます。
もしかして、間違えてる?((((;゜Д゜)))

引き続き、間違いがあればご指摘をお願いしますm(_ _)m


マツダ技法によれば、i-DMの青1判定は、バネマスモデルを用いた運動方程式の解を逐次計算で求めながら判定しているようです。

ところで、バネマスモデルをざっくりと言えば、バネの振動運動に減衰を考慮したモデルになります。
全く減衰が働かない世界(※)では、バネを伸ばすと永遠に伸び縮みの運動をし続けます(※現実には空気抵抗だったり、運動エネルギーの熱交換の発生で、こうはなりませんが)。
これを、ダンパーのように抵抗があるものをつけることで、振動は静止状態に終息していきます。
バネマスモデルは、これを運動方程式で表現したものです。
なお、右辺にかけられた力の項目があるので、これは強制的な減衰運動と言えます。


通常の減衰力の下では、バネを静止状態から動かしたときの減衰振動は下の図のようになります。


減衰力により静止状態に終息しますが、静止状態を一旦通りすぎます。減衰が強い場合は全く振動せずに静止状態になりますが、車を考える場合はこのケースはあまりないらしいので、無視します。

車の挙動は、バネとダンパーの組み合わせとなる四つのサスペンションの動きからもたらされますので、正にバネマスモデルであると言えそうです。

これから先は、シンプルにバネとダンパーに繋がったボールと、それを進行方向と横方向に2つ乗せた車をイメージして考えて行きます。

まず、このバネがどのような力によって動きが生じるかを考えるに先立ち、単純にバネに繋がった適当な物体をイメージします。柔らかい実物のバネがあれば、より具体的に理解しやすいと思います。


モノをぶら下げたバネをゆっくり上に持ち上げた場合、バネは当然あまり伸びません(実際にやってみましょうw)。もちろん、バネの伸びは小さいです。

これを、急激に上に持ち上げるとどうなるでしょうか。もちろん、大きく伸びます。

これは、重量のある物質はすぐには動きたがらない特性、つまり慣性の法則があることに関係してそうです。
慣性は、加速度の変化率(わかりにくいですが、速度の2階微分であり、加加速度と言うそうです。なお、1階微分は加速度です)が大きいほど、言い換えれば加速度を急激に立ち上げることで、大きく働くらしいです。

そうなると、急激に持ちあげた方が慣性の力はより強く働くので、バネの伸びが大きくなるということだと思います。

<ゆっくり持ちあげたとき>


<急激に持ちあげたとき>



i-DMに向き合っている人はもう気づかれたと思いますが、ゆっくり持ち上げるケースは緑ランプ、急激に持ち上げた時は白ランプが該当します。
これは、どういうことなのでしょうか。

もう一度こちらのグラフです。縦軸はバネの変化を示します。


一度バネが伸びた後、静止状態をオーバーシュートしています。所謂揺り戻しの動きです。

丁寧な(大人しい、あるいはなまくら)運転ならば加加速度は小さいため、バネの伸びは少なくなり、揺り戻しの動きは小さくなります。
しかし、乱暴な運転で加速度の変化が急激だとバネの伸びは大きくなり、揺り戻しの動きが大きくなるというわけですね。

この加速度の変化の大小によるバネの伸びの量と、静止状態からのオーバーシュートの量が、i-DMの白と緑の判定の正体だと言えるでしょう。


では、青1とはどういう動きなんでしょうか?

青1はマツダ曰くしなやかに荷重移動したときに点灯するランプです。要は、荷重移動を素早くスムーズに行えたかどうかです。
初めゆっくり、徐々に速くの操作が味噌です。
G変化のカーブ形状としては二次関数的です。

確かに、さっき使ったバネで徐々に速く持ち上げても、意外とバネは伸びません。なぜなのでしょうか。

これは、私は以下が背景ではないかと考えました。


①「ある時間の間」に、少しの加速度を与えることで速度は少し上がる。これにより、物体は運動エネルギーを持つようになる。物体の運動エネルギーは、速度の二乗で増えていく。

②物体が運動エネルギーを持ったので、「ある時間の間に」加加速度を大きくして、「さらに」大きな加速度を与えても、慣性の力は生じにくくなる。

③物体の運動エネルギーは、速度の二乗で「さらに」大きくなる

④物体がさらに運動エネルギーを持ったので、「さらにさらに」、「ある時間の間に」加加速度を大きくして、「さらにさらに」大きな加速度を与えても、慣性の力は生じにくくなる。

       以降、繰り返し
         ・
         ・
         ・

これが本当に合っているかは分かりません。しかし、達人のブレーキやハンドルの操作は、カッコ書きの「ある時間の間に」が短く、「さらに」が大きいのだと、おそらく思います。
言ってみれば、短い時間にしなやかな操作が凝縮されているとでも表現できるでしょうか。

加速・減速により、縦につないだボールには加加速度がかかり、慣性の法則が働き、乱暴な操作ではバネが伸びてしまい、オーバーシュートして挙動が綺麗ではなくなります。
同じく、ハンドル操作によって横方向に加加速度がかかり、乱暴な操作をすれば上と同じようにバネが伸びてオーバーシュートします。
これは、普遍的な法則のように思います。

これらを踏まえると、i-DMの青1ランプの点灯は、以前ブログに書いたことがありますが、機械が判定しているのではなく、人間の英知によって発見された普遍の法則のもと、人間が考え抜いたパラメータにより判断されているもの、という解釈の方が、やはり合っているのではないでしょうか。

さらに、揺り戻しがあると効果的にタイヤのグリップを使えなくなる、という事実がある以上、i-DMの判定基準は正しい運転の判定であると言わざるを得ません。
もちろん、i-DMに従わなくても楽しい運転はできるでしょうし、何が楽しいかは人それぞれですが、何が正しいかは普遍的なあるべき姿がある、というのは動かしようがない真実のように思います。

これだけ書くと、i-DM信者、盲信者に見えるかもしれませんが、色々と考えると、正しいものであると認めざるを得ません(^_^;)
Posted at 2017/04/11 22:56:12 | コメント(0) | トラックバック(0) | i-DM | 日記
2017年04月08日 イイね!
前々回ブログでは、ロールするトルクがサスペンションのバネにどういう力を与えていたのかを、数式で示しました。

2 kΔx = mr(9.8Gcosθ+9.8sinθ)/ Tr


おさらいですが、上式左辺のバネ定数×バネの変化量は、バネ変化量は荷重移動によってもたらされるものなので、荷重移動そのものを示します。

上の式を見て明確なように、同じ荷重移動量では、バネ定数が大きいほど、Δxの部分(バネの変量)、つまりストロークは小さくなります。

ロールモーメントが発生し、荷重移動するに伴い釣り合いの位置になるまでバネが伸縮していくと思いますが、その過程が長いほど、つまりバネ定数が小さくてストロークが長いほど、ヨーの立ち上がりにより重心位置の移動も伴うことになり、ドライバーが感じるハンドリングのレスポンスはダルになると言えます。
しかし、車の挙動を感じやすいメリットがあり、別の言い方をすれば車との対話性が高く、乱暴な操作に対する許容度が高いとも言えそうです。

例えば、主に主婦が近所のお買い物で乗ることが想定される車の場合、脚を柔らかくすることで車の動きがおおらかになり、なおかつ乗り心地もよくなるので、想定されるユーザーに対して合理的なセッティングだと言えます。
クイックな車は飛ばす分には良いですが、その分運転に気を遣うし、ハンドル操作がアナログ的ではなく、OnかOffかの操作をしがちな低スキルドライバーからすれば、無駄な緊張を強いるものとなりそうです。ハンドル操作に対してダルにしているのは、そのようなドライバーの運転スキルにマッチさせたもの、という解釈をした方が理にかなっています。

ちょっと脱線ですが、メーカーはマーケティングでどういうユーザが乗るかを想定して商品設計していますので、私のような走り好き(苦笑)が、「脚が柔らかいので物足りない」とか「所詮はなになに・・・」みたいな感想を持つのは、ある意味当たり前みたいなところがあります。要は、そういうユーザーを狙ってない、ということです。
例えば、日本でのシェアが高いメーカーは、ネットでのハンドリングの評価が高くないです(メーカー名は言いません)。しかし、シェアが高いということは、いろんなユーザーがいるということであり、シェアが高いことにより、車に全く関心がないユーザーも増えることになり、必然的に低スキルなドライバーの数も増えていくことが考えられます。こういうユーザがストレスを感じないような車にするには、敢えてダルなセッティングにせざるを得ないという企業事情があるように思います。


このように、ロールは必ずしも悪いものではなく、色々なメリットがあることが窺えます。しかし、ロールすることにより荷重移動が大きくなるので、スピードを出してコーナーを曲がるときは、タイヤの摩擦係数のおいしいところを使いにくくなる、というデメリットがあるのは、前回ブログで記しました。
また、軟いバネと弱い減衰力がセットになったサスペンションになっていることが大半だと思いますが、そうなると、高速道路のようにサスペンションの入力値が大きい場合、なかなか減衰せずにふらふらと落ち着かない、というデメリットもありそうです(普段高性能な車に乗っている人が、旅行先でレンタカーで買い物ユース向けのコンパクトカーを借りて高速道路に乗って怖い思いをした経験をしたことがあると思います)。

一方的、バネ定数が高く(脚が固く)ストロークが短いほど荷重移動は速くなり、乱暴な操作に対する許容度が小さくなると言えそうです。また、ロール量が減少して車の動きが少なくなる分、ドライバーに与えるインフォメーションも同時に少なくなりそうです。しかし、スピードを出して走る場合は(バネの固さが適切という前提は必要ですが)入力するGが大きくなり、低速時に少なかったロール量が増えてインフォメーションが分かりやすくなります。また、コーナーリング時には荷重移動が少ないことによりタイヤの摩擦係数のおいしいところを使えるので、限界性能が高まるということが言えそうです。
また、固いバネと強い減衰力がセットになっているサスペンションが多いと思いますが、上の柔らかい脚の車とは真逆で、高速道路走行時の大入力に対して、高い減衰によりふわふわした動きにならず、高速道路走行時に楽になります(アラゴスタの車高調に交換したユーロRの高速道路の安心感は、私が乗った車の中では最高でした)。


このように、車の脚回りは、何かを優先すれば他の要素がスポイル(台無しに)されるという、
トレードオフ
の関係が常に成立していると言えそうです。

車の動きを支配する物理的な法則は一つなのかも知れませんが、変数が非常に多く、色々な組み合わせで解が成立する連立方程式であるかのように思います。
言ってみれば、ドライバーの好みを制約条件とした、最適化問題という言い方もできそうです。

脚を換えるときは、自分はこの車で一体何をしたいのか?何が好みなのか?

を明確にすることが、チューニングをしていく上では必要最低限のInput条件であると言えそうです。

なお、ここで最低限の必要条件があると思います。それは、

ロールモーメントにより発生する荷重移動に対して、素直に動いてくれる脚

です。
アラゴスタの車高調はお値段は張りましたが、実は乗り心地は、レートが10kgを超えるバネを付けていたにも関わらず、それほど悪くなかったのです。
動きが渋く、微小入力に対して脚が素直に動かない、ある程度大きくなって、唐突に動きだす、のような脚は世の中に存在するようですし、純正ダンパーにしても、コストと耐久性の問題により、渋くせざるを得ないケースもあるようです(ここでも、性能と耐久性のトレードオフの関係がでてきます)。
バネ定数や減衰力以前に、動きがしなやかなダンパーであることが、何より重要だと思います。これは、値段に比例すると思います。


なお、欧州車の方が耐久性よりも性能を取っていることが多いと言われており、ハンドリングの評価が高い大きな理由だと思います。また、アウトバーンで安定性を高めるには、ある程度脚を固くする必要がある一方、運転が上手ではないおばちゃんが買い物で運転することにも対応しなくてはならない場合、微小入力時でもキチンと動く質の良いダンパーを装備していないと、ユーザーから不満が出てしまう、という事情もあるように思います。
日本の場合、買い物車で想定される走行シーンは、高速走行の優先度はかなり低いと思うので、このような車作りには、コスト制約によりなりにくいのだと思います。
またまた余談ですが、どっかの雑誌でパッ○とポ○をサーキットで比較して、前者の脚周りの性能が低すぎると論じていましたが、開発の前提となる、想定される走行シーンやユーザー層を無視したものであり、ほとんど寝言でしょう。

こうやって色々と考えると、何故メーカーがそのように車づくりをしているのか?も想像できて、結構面白いと思います。
Posted at 2017/04/08 23:44:42 | コメント(1) | トラックバック(0) | 自動車工学 | 日記
2017年04月06日 イイね!
何やら難しげな単語を使ってしまいましたが、タイヤの摩擦係数が荷重量に単純に正比例するわけではなく、一定以上の荷重を超えると、荷重のかけ方ほどに摩擦係数が上がらない特性を有する、ということです。
これは色々と調べたところ、そういう特性があるのは間違いないようです。

(タイヤの摩擦係数の概念図)

前回のブログでは、ロールする脚であるほど、外側への荷重移動が大きくなることを示しました。

ここでは、摩擦力が一定以上の荷重になると頭打ちになるモデルを関数形で表現し(上の図で使ったものです)、それを使って1Gの横Gがかかったとき、ロール角度による四輪の摩擦力の合計値のプロットを示します。


図から明らかな通り、ロールが少ない≒脚が固い方が、トータルの摩擦力は大きくなります。つまり、脚が固い方が外側のタイヤへの荷重移動が少ないことにより、タイヤの摩擦係数のおいしいところを有効に使えるので、コーナーリング限界が高い、と言うことができそうです。

というのは、図から読み取れば、外側への荷重が大きくなった結果非線形領域に突入し、外側のタイヤの摩擦係数が頭打ちになり、内側のタイヤの摩擦係数の合計値があまり増えなくなるためです。

なお、タイヤの摩擦力が線形領域にとどまれる能力は、タイヤの性能によるところが大きいそうです。
それであれば、ハイグリップなタイヤを履きさえすれば良いのか?と一瞬考えましたが、以下を理由にそう単純な話ではないように思います。

◆ロール量には限界がある
タイヤのグリップ力が上がると当然横Gは増すので、ロール量はますます増えます。
しかし、ロール量には限界があるので、いずれは底付きしてしまいます。
そうなると、バネ定数(k)が急激に高くなってしまい、荷重移動によってもたらされるロール量も反比例して急激に小さくなり、挙動がリニアではなく唐突な挙動になりそうです。いくらグリップを上げて限界性能を高めても、これではちっとも楽しくなさそうです。

◆大きいロールに伴い対地キャンバーの崩れによる接地面の減少
以前アコードユーロRのノーマル脚にRE-11を履かせてサーキットを走った後、ショルダーの外側はおろかサイドウォールが地面をこすった後がありありとついていて、△のマークが完全になくなっていました。
これは、ノーマル脚に対してタイヤグリップが強すぎてロール量があまりにも大きく(ドライバーの私がへたくそでコジッているせいもありますが(^_^;))、対地キャンバーがポジティブ側になってしまった影響もあるように思います。
そうなると、トレッドの接地面が減少し、摩擦力が低下してコーナースピードが低下する結果になりそうです。

これらより、「脚にあったタイヤ」、その逆の「タイヤにあった脚」のバランスは大変に繊細であり、脚を替えていないならば、それらのバランスを考慮して設定したノーマルタイヤのグリップを大きく上回るタイヤはつけるべきではないし、逆にハイグリップなタイヤにした場合、脚を替えないとバランスが悪くなるという、チューニングの常識というか経験則がそのまんま当てはまります。これが、ロジカルに可視化出来たように思います。

しかし、限界域を攻めるのではなく、おそらくノーマルの脚のセッティングの前提であろう0.5G程度であれば、ストローク量もあるのでそれほどグリップは気にする必要もないのかなぁと思います。しかし、タイヤ剛性が上がればそれだけ足回り全体としてのバネ係数のようなものが高くなる結果、荷重移動のスピードが速くなる(∵タイヤのたわみ量も含めた脚周りの全体としてのロール量が少ない)と言えそうです。
グリップは限界走行でもしない限りはともかくとして、通常領域でもノーマルとサイドウォールや接地面の剛性が異なるタイヤは、それだけノーマルの乗り味を変える可能性がある、ということを認識しておいた方がよさそうです。


(注)
このブログは、色々と調べて、ある程度勉強したうえで書いているので、大間違いはないとは思いますが、いずれにしても自動車工学はど素人の筆者が書いていますので、間違いがあるかも知れないことはご容赦ください(^_^;)
Posted at 2017/04/06 23:55:03 | コメント(0) | トラックバック(0) | 自動車工学 | クルマ
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