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2013年02月12日 イイね!

ホイールバランス

ガレージK氏がホイールバランスについて書いているので、ホイールバランスが悪化したときの影響を具体的に計算してみましょう。

ホイールのバランスを取るときは10gとか20gもオモリをリムに貼り付けます。
ここで、このオモリが取れてしまった場合の影響を計算してみます。

バランスが悪化したときの影響と言うと具体的ではないので、何を計算するかを決めます。
バランスが悪化すると起きること、それは振動の発生です。
特に前輪のバランスが崩れるとステアリングホイールがブルブル震えます。
これをステアリングシミーと言います。ジミーではありません。Shimmy Motion のシミーです。
日本語にすると舵取り装置の振動です。

なんでブルブル震えるかと言うと、タイヤが前後に動こうとするからです。
重い側が前方に来たときには前方へ引張られ、後ろに来たときは後ろへ引張ります。
バランスが崩れると、このようにホイールが前後に動こうとするので、その力がタイロッドを伝わりステアリングホイールを振動させます。
そこで今回は、このときに前後方向に発生する力の大きさを計算します。
(実際はさらに共振現象が大きく関係するのですが、今回の計算では割愛します)

では早速計算
計算には次の式を使います。
アンバランス力をF(N)とすると
F=m×r×ω^2 ・・・ ①
ここでmはアンバランス量(kg)、rはアンバランス部の回転中心からの距離(m)、ωはホイールの角速度(rad/sec)です。

時速V(km/h)で走行しているクルマのホイール角速度ωは、タイヤの半径をR(m)とすると
ω=V×1000/3600/R(rad/sec) ・・・②
ちなみに角度は360°が2π(rad)です。

②を①に代入すると
F=m × r ×(V/3.6/R)^2 ・・・③

今回は20gのオモリが取れた場合を計算します。
理由はこのくらいのアンバランスがあるとステアリングシミーが発生するからです。
ホイールはS2000の標準ホイールサイズである17インチとします。
リム部の直径は17インチなだけに17×2.54=43.2cmです。
速度はサーキット走行を前提として120km/hとします。
m=0.02(kg)、r=0.432/2(m)、V=100(km/h)、R=0.305(m)を③に代入します。

F=0.02×0.216×(100/3.6/0.305)^2
 =35.8(N)=3.65(kgf)

意外に小さく3.65kgfで前後に引っ張られていることになっているようです。
停止中のクルマのタイヤに3.65kgfの力を前後に与えてもステアリングには力はほとんど伝わらないと思うので共振時にしかステアリングがブルブルしないのも理解できます。

また、このくらいの力であればタイヤが路面から受ける前後力の方が遥かに大きいと思うので、ステアリングシミーの発生しない速度であれば、ホイールハブ等の強度的にもなんら影響ないと考えられます。

僕はタイヤ組替えを自分でやらないので、どのくらいのオモリの設定があるのか詳しく知りませんが、5gか10g刻みのオモリしか見たことがないので、実際はリム上で5gくらいなら振動影響はないようです。
Posted at 2013/02/12 23:55:08 | コメント(1) | トラックバック(0) | いろいろ計算 | 日記

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サーキットで車を速く走らせるために必要なこととはなにか?を研究するのが趣味です。 日光、TC1000、茂原、を毎年走行してます。 2010年まではもてぎで開...
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