タツゥのブログ一覧

先日、横G変化率の第一回目を書いたのですが、二回目を書くにあたり、もっとサーキット走行の実測データを入手したくなりました。

欲しいデータは以下の3つです。
1、車両速度
2、横G
3、ステアリング角度

さらに、ドライバーはWTCC、WTCRで活躍しているドライバーで、クルマもより市販車に近く、空力パーツ影響の小さいクルマの方が僕らがサーキット走行をする参考としてはわかりやすいので、この条件に合うデータを探すことにしました。

最近は、とにかくYOUTUBEを検索すると欲しい情報が得られることが多いので、ひたすら検索します。

すると、よさそうな映像がありました！
Honda Civic Type R sets new benchmark time at Hungaroring - Norbert Michelisz


ドライバーはWTCCでシビックを運転していたミケリス選手で、クルマは市販のFK2シビックタイプRです。

コースはハンガロリンクでコーナが多いのでコーナの分析には使いやすそうです。

あとはこの走行映像をサ走研（サーキット走行研究所）で分析します。

サ走研は基本的に土日のみしか活動していないので、分析が終わったら第二回目を書きたいと思います。

先日のブログのコメントの返信で、横G変化率（単位時間当たりの横Gの変化量）は、0→1Gにかかる時間が一般スポーツカーで0.35～0.5秒と返信しました。
（横G変化率では2～2.86G/sec）

この値は、過去に実測したデータをいろいろ見て算出した値なのですが、ふと思いました。

GPSロガーの場合、サンプリングタイムが0.1秒で、かつ大きな変化があった場合はなまされる傾向があるので、実際とは異なるのではないか？

AIMのEVO4のようにロガー本体にGセンサーを内蔵している場合は、測定された値そのもののが記録されており、かつサンプリングタイムも0.01秒なので、かなり正確に取れていると考えて、過去の日光サーキットの走行データを見返してみました。

まずはAIM EVO4とパフォーマンスBOXの差です。
全体


赤〇囲ったところは横Gの変化が大きいところで、ロガー間の差も大きいです。

次に3～4コーナのところを拡大します。


拡大すると横G変化率は4倍近く差があることがわかります。

8～10秒の範囲をもっと拡大します。
今度はAIMだけのデータにして、かつダンパーストロークから計算したロールを重ねます。


まず、0から1Gへ変化する時間は約0.09秒だとわかります。
横G変化率では11.1G/secです。

前回のコメントでは横G変化率は高くても2.86G/secと書きましたが、間違いでした。

ここで、ロール速度と横G変化速度を比較してみます。

赤〇で囲ったところは恐らく縁石に乗り上げたところで、ロール速度が速いのですが、そのほかのところはスプリングの伸び縮みによる振動でロールしているだけと考えられます。

この振動でロールしているところと横Gの変化を比較してみると、ほぼ同じような速度で変化していることがわかります。

ここで本日の考察
横G変化率の最大値はロール速度で決まる　と考えられる。

では、ロール速度は何で決まるのか？というと
ロール軸まわりの固有振動数で決まる　と思われる。

前回のブログで出てきた固有振動数は左右輪が同相で伸び縮みする場合の値で、ロール軸まわりの固有振動数とは異なります。

そうすると、ロール軸まわりの固有振動数を計算したくなりますが、計算するためにはロール軸まわりの慣性モーントとロール剛性の値を知らなければならず、どちらもわかりません。

う～ん、手詰まりです。

しょうがないので、ロール軸まわりの固有振動数はあきらめて、次のなぞを考えることにしました。

僕が調べたデータには本体にGセンサーを内蔵したものもあって、それでも最大は4G/secでした。

SタイヤのレースカーやF1はロール軸まわりの固有振動数はもっと高いはずなので、もっと横G変化率は高いはずです。

それにも関わらず2倍以上も差があるのは解せないので、もっと調査をしてみたいと思います。

先日、とあるサイトで「ブレーキを離すと、すぐに荷重が抜けるのか？」というお題について書かれていました。

ブレーキを離した直後は、スプリング反力で前輪の荷重は大きい状態になっていて、かつ制動にグリップを使っていないため、摩擦円のすべてを横方向に使えるので、この瞬間のグリップを有効に使おうという趣旨で書かれていることに対し、ブレーキを離した瞬間に前輪の荷重は元の状態に戻るという意見にに対する反論のようです。

第一回目は、考え方が書かれており、スプリングが縮んでいる間はその反力分は前輪の荷重は増大しているのである。という内容でした。

スプリング反力が発生している時間については次回算出されるらしいので、その前に僕も計算してみました。

計算をするにあたり、クルマの固有振動数を知らなくてはなりません。
なぜなら、縮んだスプリングはそのクルマの固有振動数で元に戻ろうとするからです。減衰の影響も考えられますが、今回は無視します。

クルマの固有振動数についてネット検索をすると、チームルマンの方が書かれているHPに記載がありました。
こちら

スポーツカーは2Hz、F1は5～7Hzだそうです。
そこで、2Hzと6Hzで計算してみました。


2Hzというのは1秒間に伸びて縮んでを2回繰り返すという意味です。
6Hzは1秒間に6回

実際のスプリングの伸び縮み時間がどのくらいなのかは、僕のS2000で実際に測定した結果があるので、こちらを参照ください。

ここで、ブレーキ（減速）によって縮んだスプリングが荷重を増大させている時間を計算するわけですが、今回は最も縮んだ状態から半分だけ伸びたところまでの時間（グラフの赤丸で囲った部分）を計算します。

スプリングが半分伸びるまでの時間
　2Hz：0.08秒
　6Hz：0.03秒

次に、この時間は運転操作（転舵時間）に対してどのくらいなのか？というのが知りたくなりました。

こういうときは、世界一のクルマを世界一のドライバーが運転していたときのデータで確認するのがわかりやすいと考え、2017年のメルセデスF1をハミルトン選手が鈴鹿サーキットを運転したときのオンボード映像から速度データと転舵角度を取得して確認することにしました。

では見てみましょう。
まずは全体
青：速度（km/h）
緑：前後角速度（m/sec2）
ピンク：転舵角度（deg）　※S字とスプーンは割愛しました


次にデグナーとヘアピン
図中の赤と青の縦線の意味は、赤が転舵始め（と思われるところ）、青が一度転舵を止めるところです。


前後加速度は速度から計算して0.36秒間を移動平均しています。
転舵角度は画面のステアリングホイール角度から僕がおおよその角度を目で見て書き写しました。なので、誤差は±5°くらいはあります。

このグラフを見ると、どこのコーナでも40～60°の転舵後に一度転舵を止めているということに気が付きます。

本当の理由はわかりませんが、恐らく一気にある程度のところまで転舵したあとに、クルマの向きが変わり始める感覚を確認してからさらに切り増しているということだと思います。

したがって、この一度転舵を止めるまでの時間とスプリング反力により前輪荷重が増加している時間を比較すると、転舵時間が十分早いかどうかがわかると考えました。

メルセデスF1の固有振動数を6Hzと仮定すれば、ブレーキを離してから、前輪荷重が半減するまでの時間は0.03秒です。

一方のステアリングホイールを回している時間はヘアピンの場合、切り始めの60°くらいまでで約0.5秒で、デグナーでは45°までに0.2秒くらい。

サーキットで最も転舵の速いところはシケインの場合が多いので、シケインを確認すると、転舵速度は308°/secで、45°回すためには0.15秒必要です。


ブレーキを離した後のスプリング反力を有効に使うにはスプリングが伸びる前に横Gを最大に立ち上げなければならないわけですが、スプリングが伸びる時間は転舵時間に対して短すぎてF1の場合、有効に使うのは困難なようです。

ということで、「ブレーキを離すと、すぐに荷重は抜けるのか？」という質問に対しては、「F1の場合、転舵時間に対しては、すぐに抜ける」というのが答えになろうかと思います。

さらに、クルマの速度変化を見ると、切り始めから最大舵角以降も徐々に速度が低下しており、転舵している間はずっと前後方向にタイヤのグリップが使われており、ブレーキをパっと離して、その直後に横Gを最大にするという走り方にはなっていません。

今回のデータからはブレーキを徐々に緩めて、減少した前後のグリップの分だけ、ステアリングを切って横方向のグリップを使っているようにしか見えないので、普通に摩擦円の縁に沿った走らせ方をしているというのが僕の見解です。

ちなみに今回はF1で確認しましたが、僕の知るかぎりF1とサーキットを走るF1以外のクルマの走らせ方に大きな違いは見られないので、恐らくサーキットを走るクルマの場合は、ブレーキをパっと離した瞬間に曲がるような走り方をするクルマはないと思います。

ところで、この速度変化を見ると、以前書いた最低速度をコーナの奥にした方が速いという走り方になっていることがわかります。

プロドライバーや速いドライバーはみんなこういう走り方なのですが、真似しようとしてもなかなかできないというのが僕の悩みでもあります。

もともとは「ブレーキを離すと、すぐに荷重は抜けるのか？」について調べる目的でF1のオンボード映像を分析してみましたが、今回初めてわかったことなどもあり、勉強になりました。

190603追記
昔のブログを読み返していたら同じようなことを書いていたので、参考にごらんください。→131004茂原走行会分析その３

今日の所感：クルマは急に曲がらない

日光サーキットは2018年にコース変更されてセクター3が短くなりました。

しかし、いまいちうまく走れていないために、ロガーのデータを見ただけではラップタイムとしてどのくらいコース変更影響があるのかわかりにくいです。

そこで、セクタータイムを比較してみるとこにしました。

今まではロガーのデータで比較していたのでセクタータイムは比較したことなかったので、今回は1周全てのセクターを比較してみることにします。

セクタータイムを見る前に各セクターの分割場所がわかないとわかりにくいのでセクター位置をセクタータイムから導きだしました。



今使っているダンロップZ2☆SPECでの走行結果をまとめました。
2016と2017年は旧コース
2018と2019年は新コース
2019年はAP2タイプSでそれ以前はAP1です。


まずはセクター1
　ベスト：9.519秒（2016年）
　2019年：9.624秒

ベストに対しては0.1秒遅いものの、その他と比較すると、2016年の8周目がなぜか速かっただけで、2019年のタイムも悪くないことがわかりました。

実際、走っていても走りやすく、2→3コーナのアンダーステアが出やすい場所でもあまりアンダーステアが出なかったので、空力パーツの効果なのかもしれません。

次にセクター2
　ベスト：18.217秒（2016年）
　2019年：18.528秒

セクター2は遅いです。0.3秒も遅い。
なんでこんなに遅いのかよくわからないのですが、2018年も同じようなタイムなので、クルマの違いというより、だんだんタイヤのグリップが低下しているというだけなのかもしれません。

最後にセクター3
　旧コースベスト：13.758秒（2016年）
　新コースベスト：13.479秒（2018年AP1）
　2019年　　　：13.499秒

新コースで比較するとAP1とAP2タイプSでほぼ同じタイムでした。
旧コースと比較すると約0.3秒くらいタイムアップしています。

セクター3はコース変更前後で約0.5秒のタイムアップすると言われていて、シミュレーションでも0.5秒の変化があるので、ちゃんと走れれば あと0.2秒はタイムアップできそうです。

改めて見てみると、セクターベストが出ているのはすべて2016年なので、やはりタイヤが新品のときがグリップが高かったと言えそうです。

でも、1周をきちんとまとめられなかったので2016年よりも2017年の方がラップタイムはよくて、去年、今年はグリップ低下してラップタイムも低下してきたということになろうかと思います。

今までのセクターベストを全部足してみると、41.215秒で、目標タイムの41.3秒よりも少しいいタイムになりました。

1周を過去の自己ベストをつなげて走るのも困難そうなので、引き続き目標タイムを41.3秒としてタイムアップを図ろうと思います。