まとめ記事(コンテンツ)

2025/06/14

荷重移動についての力学的考察


前回EBDの話をした時に、荷重移動についてきちんと理解できていなかったため、タイヤと同じように回転モーメントだけで考え、「前後の重量配分が5:5で、かつミッドシップのように重心の近くに荷重が集まっている車が理想」みたいな事を書きましたが、誤りでした(該当部分は削除済)

そこで今回は、荷重移動について、改めて力学的に考察します。


【仮説】
ネットで調べると、どうやら次が正答のようです。
・⊿W=Mαh/L(荷重移動=質量×加速度×重心高さ÷ホイールベース)
では、なぜこの式が導き出されるのかを考えてみます。
※以下、⊿Wは⊿Fで表します(個人の趣味)


【仮説の証明】
まず、停止状態での重心まわりのモーメントを考えます。
図1のように、単純化して1本の赤い棒として捉えると、各モーメントが釣り合っている状態です。

図1

なお、ここで前輪と後輪の反力をそれぞれf1,f2とし、重心からの距離をl1,l2とすると、モーメントのつり合い式は、f1×l1=f2×l2となります。


次に、ブレーキによる慣性力が働くと、図2のように重心を中心にして前のめり=転倒させるモーメントが働きます。
このモーメントは、質量×加速度×腕の長さ(重心高さ)=Mαhで表せます(①)

図2

この時、前輪には圧縮荷重(⊿f1×l1)が、後輪には引張荷重(⊿f2×l2)が掛かります。

圧縮荷重と引張荷重の合計(荷重移動量)は、図3のように⊿F×Lとなります(②)

図3

そして、①(転倒させるモーメント)=②(荷重移動量)のため、Mαh=⊿FLになるので、
・⊿F=Mαh/L
(証明終わり)


【結論】
荷重移動は、
・質量と加速度(減速G)、及び重心の高さに比例する。
・ホイールベースの長さに反比例する。


よって、車重が軽く、重心が低く、ホイールベースが長い車の方が、荷重移動量は少ないことになります。


なお、前に紹介したリンク先(クルマが重くなっても制動距離は変わらない)には「前輪荷重が大きい車ほど、荷重移動により制動距離は長くなる」と書かれていましたが、上記の式を見ても解るように、これも誤りです。
※荷重移動量が同じなら重心が前後どちらにあっても前傾角度は同じなので、それよりも荷重移動量の大小の方が重要。もっとも、同じ荷重移動量の車同士の比較であれば、重心が前にある車ほど後輪の引張荷重が大きくなるので、(EBDがないと)制動距離が延びる可能性はある。

つまり、空荷の軽バンの制動距離が他の軽乗用車に比べて長かったからと、「前輪荷重が大きい車ほど、荷重移動により制動距離は長くなる」と結論付けるのは、少々乱暴です。
※ちなみに、前傾角度はサスペンションの固さにもよるので、前傾角度の大きさ=荷重移動の大きさではなく、レーシングカーのように姿勢変化が少ない車でも荷重移動は確実に起こっています。

Posted at 2025/06/14 08:56:49

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