車の動きについて考察

続きはコチラのブログで。（2018.7）

最近本分の勉強が全く進まないATSUです。


頭から離れない事は一歩「上」をいく車を作る事。つまり車の限界を上げる事。











そのために自分と全く関係ない自動車工学を自学自勉しはじめました（笑）













そこで学生の特権発動。大学図書館にHIKIKOMORI・・・・・いやヒキコモリ。



今まで踏み込んだ事のない工学書コーナーへ。あまり揃っているほうだとは思えませんがそれなりにタメになりそうな書物達。


でも数式ばっかりで文系の自分にはサッパリわかりません(爆）











でもその中で色々と考える事がありました。以下自分のメモ書きのようなものなので無視して頂いても・・・・もし分からないところは御自分で調べたり・・・ってそんな酔狂な人は聞いてもらっても答えられる範囲で答えます（笑）
てか間違ってたらツッこんで下さい(爆）


①まずはタイヤ。


勘違いしていたのがコーナーで荷重移動して外側のタイヤに面圧を掛けることでコーナリングスピードを上げていくのかと考えていました。確かにその通りなのですが実は外ばっかりに仕事させると、車全体で見たコーナリングフォースは減少していきます。
なぜならタイヤのグリップは面圧に応じて線形ではなく非線形でグリップの増加が減退していってしまうからです。

例えば静止状態で左右のタイヤにそれぞれ100kg（トータル200kg)の荷重が掛かっていて、荷重移動で外側のタイヤに150kgの荷重を乗せたとしてもタイヤのグリップは1.5倍になるわけではなく、1.3倍だったりするわけです。（尚、以降の数値は分かりやすいように適当に書いてます）
なのに内側のタイヤは荷重移動で50kgになっているのでグリップ力は減少方向だと素直に0.5倍になったりします。（そのタイヤのグリップ線形形状によります）

ので、静止状態のトータルコーナリングフォースを「２」とすると、荷重移動した場合では1.3+0.5で「１．８」の力しか得られないわけです。つまり静止状態のタイヤよりも限界が下がっている事になります。

という事は荷重移動は極力せずに曲げてあげるのが数値的には良い訳です。ただ人間の感性的に動かしやすくなるかどうかは別物です（＾＾；



②荷重移動と来ればロールセンター。

確かにロールセンターは重心に近づける、つまり一般的な車ではアーム角度補正などでロールセンターを上げる事はロールモーメントによる荷重分散を抑える事ができ、外側のタイヤばかりではなく内側のタイヤにも荷重を残しておけるので左右だけで見た車全体のトータルコーナリングフォースは挙がる事になります。

しかし、近づきすぎても今度はアームについているバネの反力の差が左右に生じてしまうので、ジャッキアップ（ジャッキング）現象が起こってしまいます。
つまりコーナリングしている場合、しかもフロントのみ考えた場合は折角ブレーキングなどで作った前荷重が、ロールする事でジャッキアップ現象によりフロント全体の荷重がリアに逃げていくことになるので、結局車全体をみるとあまりよろしくない事になります。

ここでスタビライザーの登場。トータルコーナリングフォースを上げつつも内輪のジャッキアップを押さえつける事ができれば問題解決です。ただこの場合スタビによって内輪の面圧がロールすればロールするほど奪われていくので結局バランスを考えてスタビレートを決める必要があります。






逆にロールセンターを下げた場合。世間一般的にはこちらですね。

上記とは逆に重心とロールセンターが離れて描く円の半径が大きくなるので、荷重が横方向のベクトルに分解されていきます。（尚重力加速度は横Gが大きくなればなるほど及ぼす影響が小さくなっていきます）
つまり計算式から数値だけ見るとトータルコーナリングフォースは下がります（汗）

しかし今度はジャッキダウン現象が生じてきます。これによってフロントのみ見た場合逆にフロント全体の荷重量が増えるので限界が上がります。

しかし内側の伸びが弱くなってしまうためスタビライザーは弱くするほうが内側の面圧を稼げるのではないかと考えます。



そして結局は前後のロールセンターを結ぶ、車全体のロール軸を考えます。一般的に前下がりのロール軸にする事でアンダーステアの扱いやすい特性になるといわれているようです。またロール軸を基準に考えると、前後のバネレートを変えていても左右それぞれの前後のトータルバネレートで車のロール角度は変わってくるという事に注意ですね。例えば極端に言えばF：15k　R：5k　のバネをつけている車と　F:10　R:10Kのバネをつけている車を比べると、左右それぞれの前後輪あわせたバネレートは20kなので車全体のロール角度は変わらない事になります（この場合ロール軸は前後方向に傾き０の場合）

これらを色々と考慮してバランスさせていくことが重要なわけですね。まあ重心と近づけたほうがメリットが大きそうですが。
トレッドも広げれば広げるほど荷重の移動量が減っていくので限界が上がるのでしょうね。



③意外と工学書の計算式には入っていないバネレート

これはバネをやっている方から聞いた話。バネは硬くなれば硬くなるほどタイヤへの入力が増していくらしい。
ただ上げれば良いってモンでもなく、路面追従性を考えるとこの辺もバランスなのはご存知の通り。





これら車のアーム達の動きにはどうしても質量だったり荷重移動だったり重力加速度だったりアーム取り付け角度設定などが絡んできます（汗）

現状ある程度車のバランスは整ってきたので、今後はこの辺を考えながら車をセッティングしていきますかね。主に「タイヤの限界」から「その先の限界」の間を使える様なセットがベストなんでしょうね。





これにまったく惑わされない魅力の成分が「空力」

結局そこかって感じですね・・・一度風洞実験室にいれてもらえないかなぁ？（笑）
この辺は実際に風洞に入れて実験されている方に聞くのが一番なのでしょうね。
でも自分のポリシーみたいなものですが外装はノーマルで行きたいのでGTウィングは却下です（爆）
なので車体下側で何とかできないものだろうか？
車体底面フルフラット、欲を言えば3D風洞解析したパネルをつけることが出来たらそれはそれは効きそうですね。ジムカーナの速度域で効くかどうかは甚だ疑問ですが。。。


なので少し空力も勉強してみようかなぁ？

そんな所。

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