McRashのブログ一覧

一時の寒気で豪雪地帯だったエリアから寒気が退いて雨が降り、夜に凍結し、昼に少し融け出すというコンディション。激しくツルッツルです。

どれくらいツルツルかというと、車を停めて外に出ると、滑り過ぎてまともに歩けないほど。それでもそれなりに走れる 四輪車＋スタッドレス ってすごいですね。上り坂停止はNGですが。




さらにセミドライも交じり合うという嫌らしさ。こりゃWRCのモンテカルロだな。速さを求められたら10分以内にリタイヤする自信あり。ブラインドコーナーの進入でドライ、速攻でアイスというプレイはなかなか痺れますな。ラリードライバーってほんとすごいですね。私はもちろん安全最優先かつ前向きなドライビングで対応します。

前輪操舵頼りのドライビングではアンダーステアで限界も低くなるのでかえって危ない。やっぱり適度なスライドアングルを付けて入らないと曲がりませんね。そんな時にコントローラブルな車か否かは決定的。リアにバンプラバーを入れたミラバンはバッチリ。アクセルオフやフットブレーキなどでちゃんと曲がる姿勢を作れます。

厳しい修行でした(^^♪

最初に重量配分とステアリング特性の関係を、次に荷重移動について考えてみた。

以上を踏まえ、今回は前後のロール剛性のバランスを変えると曲がり方にどう影響が出るのか考えてみる。ここでもキモになってくるのがタイヤの性質。タイヤは荷重が増えるほど横力を多く発生するけれど線形関係でなく、荷重が増えるほど摩擦係数が落ちていくってヤツ。ヌルいコーナリングで荷重変化が少なければほぼ線形関係だけどね。

フロントのロール剛性を上げた場合（スタビやスプリング強化）、フロントタイヤの横力がリアより早いタイミングで立ち上がっていく（ここでステアを切り過ぎると手アンダーが出て終了なので注意）。
リアはフロントよりロール剛性が低いので、横力の立ち上がりが緩やか。だから結果として鼻先がスッとインに入っていこうとする。これがステアリング切り始めの挙動。

続いて荷重移動が落ち着くと４つのタイヤが向心力を出して釣り合う。フロントの方がリアよりロール剛性が高い場合、左右の荷重差はフロントが大きく、リアが小さくなる。フロントは外側への荷重の集中度合いがリアより強くなるためリアよりトータルグリップが下がり、アンダーステア傾向となる。グリップ限界のだいぶ手前で曲がっていればアクセルオフやフットブレーキで荷重バランスを崩してアンダーステアを軽減できるけれど、限界近くでコーナリングをしている時は最初にフロント外側がいっぱいいっぱいになるので、何をやってもフロントが逃げていくようになってしまう。また、イン側の荷重が抜けることでコーナー後半のアクセルオンで空転しやすくなるためＬＳＤ非装着車では加速しにくくなってしまう。

リアのロール剛性を上げると当然逆の特性に。ステアリング切り始めの一瞬は鼻先の反応が鈍くなるが、曲がり始めるとフロントのグリップに余裕が出てオーバー方向に変わる。標準で強いアンダーステア傾向の車の場合はアンダーステアが軽減されてちょうど良くなったり。フロント内側の荷重も抜けにくくなるため、オープンデフでもコーナリングでアクセルを踏みやすくなる。

雪がたくさん積もった某所へ雪道鍛錬に出かけた夜中の帰り道、一台のミニバンが横向きになって道を半分ふさぎ、雪壁にフロントから軽く刺さって停まっているところに遭遇。

車を停めると男性ドライバーが出てきたので状況を聞いてみたところ、スピンして雪壁に当たり、動けなくなってしまったとのこと。ＪＡＦに電話したけれど、大雪のため他にも出動要請が多すぎて何時来られるか分からないと言われたそうな。近くに民家やコンビニも無い所なので、ＪＡＦが来てくれるまでひたすら車内で待つしかないと。助手席にはスキーウェアを着た小学生の女の子がぐっすり寝ているのがちらりと見えた。後ろには奥様が乗っている模様。スキーからの帰り道でこのアクシデント、大変ですな。

ふっふっふ、そんな時のために、と取り出したのは牽引ロープ。ＦＦは後ろに進む方が駆動輪にトラクションがかかりやすいので、引っ張るミラはフロントに牽引ポイントを装着。ミニバンの方はお尻を引っ張るので牽引ポイントを探すとバンパー下に常設ポイントを発見。ロープを取り付けてスタンバイＯＫ。ミニバンのドライバーさんにアクセルの踏み方をアドバイスして乗り込む。

まずはジワリと引っ張り荷重をかけてみますが、動く気配なし。こちらは相手の半分にも満たない重量でオープンデフのＦＦ。やはり厳しい。そこで少し前進してロープを弛ませてから加減して後進させ、コツンと軽い衝撃荷重を与えてやると、手応えあり。３、４回繰り返すとアッサリ脱出成功。

ドライバーさんが出てきて深々とお辞儀してお礼を言われました。そして「引っ張れるものなんですね」とおっしゃる。こんな小さな車に大きな車は引っ張り出せないと思われたようです。「やりようですよ」と答えておく。奥様も車から出てこられてお礼を言われた。これ以上長居すると連絡先を聞かれたりして御礼だの何だの面倒になりそうなので、「じゃ、気をつけて～」と笑顔でさっさと退散。

私は車にブースターケーブルと牽引ロープを常備しています。自分が困った時に通りがかりの人を呼び止めて助けてもらえる事もあるし、今回のように他の人が困っているのを助けることもできる。車のことが好きで身に付けた知識や経験、技術を困っている人のために活かせるなら嬉しいもの。車好きもたまには人の役に立つことがあるもんです。

写真撮影：ISOくん

ドライビングで大事なキーワード、「荷重移動」について整理。まずは「荷重」から。ここで言う「荷重」はタイヤの接地面にかかる垂直荷重のこと。「荷重」が「移動」するから「荷重移動」。当たり前のようだけど、冷静に考えると荷重が移動するって意味不明に思うのが普通かも。定常状態で４つのタイヤにかかる垂直荷重が何らかの要因で変化する（させる）ことが「荷重移動」。車体がピッチやロールで前後左右に動くことが荷重移動だと説明されているのを目にすることがあるけれど、違います。重心位置が移動することは荷重移動の要因のひとつであって荷重移動そのものではありません。重心位置が変わることによって荷重移動が起きる、という理解なら正しいですが。荷重移動が起こる要因をざっくり４つに分けてみると理解しやすくなるかも。

    1. 前後左右の慣性力（静的）
    2. 前後左右の慣性力（動的）
    3. 重心位置の移動
    4. 路面の凹凸

1. 前後左右の慣性力（静的）
慣性力は車体重心位置に、ブレーキを踏むと前方向へ、アクセルを踏むと後ろ方向へ、ステアリングを右に切ると左方向へかかる。曲がっている時の慣性力は遠心力と呼んだりもするだな。この慣性力によって各タイヤにかかる荷重が増えたり減ったりする。ブレーキを踏んだ状態はフロント荷重が増え、リア荷重が減るので、荷重が前に移動した、という解釈になります。これを「3.重心位置の移動」と混同すると迷宮入りするので要注意。仮にスプリングが果てしなく硬く、全くピッチロールしない車であっても、慣性力による荷重移動はちゃんと起こります。

2. 前後左右の慣性力（動的）
ピッチングやローリングで車体が動き始め、スプリングが伸び縮みしきった瞬間に荷重の変化が最大になるけれど、1.の静的な荷重より大きくなります。最大で２倍弱。ダンパーの効き方と操作の鋭さで変わってきます。

3. 重心位置の移動
ピッチングやローリングで重心位置が前後左右に移動した分だけ荷重が移動します。ただ、1.の荷重移動量と比べると非常に小さな量です。

4. 路面の凹凸
例えば路面が盛り上がっているところを１輪が通過すると、その車輪は路面の盛り上がり分上に押し上げられる（上屋も少し動きますが）。するとスプリングが縮むので、縮んだストローク量にバネレートを掛け算した荷重が増えます。道路は真っ平ということはあり得ないので、常に４輪の荷重は変動し続けながら車は走っている。タイヤにかかる荷重が変わると車の動きが乱されます。同じ路面でもバネやダンパーが固くなるほど荷重の変動が大きくなるので、挙動が乱されやすく、トラクションもロスしやすくなる傾向に。

これら４つの要因が組み合わさって荷重移動や荷重変動が起きているので、ドライビングにしても車のチューニングにしても要因を分けて考えると良いのかな、と思います。

写真撮影：ISOくん

最近、足回りのメカニズムのことに考えを巡らすことが多々あり。巷で見かける解説を読み漁るだけではなかなか腑に落ちないので、自分で考えながらつらつらとまとめてみようかと。

メカ系人間なりに考えた結果だけれど間違っている事もあるかもですし、詳しい方には当たり前過ぎる事かもしれません。つらつらと退屈かと思いますのでまぁ、そんな時はスルーでよろしくです。

初回はまず、前後重量配分がステアリング特性に与える影響について考えてみた。

フロントヘビーなＦＦを例にとって考えてみる。
前後重量配分は６：４とする。
この時点で「フロントが重たいから外に逃げやすくてアンダーだ」という説明は却下。車は物理現象で動いているので、自分なりにメカニズムを追いかけて見ていきたいと思います。

静止状態で前輪にかかる荷重は６割、後輪にかかる荷重は４割。
各タイヤが発揮できる最大のグリップ力は静止摩擦係数をかけるだけなので、やはり前後６：４となる。

コーナリング中に発生する遠心力は重心位置（前寄りの４：６）にかかるとみなせるので、タイヤにかかる横力はやはり６：４になる。つまり、タイヤが発揮できる最大のグリップ力と横力は６：４で前後釣り合っているので、ニュートラルステアになるように考えてしまいがち。

しかしひとつ落とし穴が。
実はタイヤが発揮するグリップ力は荷重と比例しないというミソ。
つまり、摩擦係数が一定でない、非線形だったりする。
参考資料はこちら。⇒タイヤの力学と操縦安定性

タイヤの基本的な特性として、荷重が増えるほど摩擦係数が下がる傾向がある。荷重が増えるほど摩擦力は増える事には変わりないんですが、増え方が鈍化していくということ。このタイヤの特性を加味して考えると、前輪にかかる荷重の方が大きいため、グリップ力のバランスは前後６：４よりも少し後ろ寄りになる。つまり、フロントの方が先に滑り始めてアンダーステアとなる訳。