タイヤの切れ角考察

某SNSを眺めていたら「ステアリングを45°くらい切っても，フロントタイヤの切れ角（スリップアングル）はほとんどついてないよ」→「だから，ステアを切ってフルブレーキングしても止まれるんだよ」みたいな話を見ました．

「確かに45°って言ったら，TC1000のインフィールドに飛び込む時の舵角くらいだよなぁ～（タイトル画像参照）」と思いつつ，そういえば，これくらいステアリングを切った時に実際のタイヤ角度がどれくらいなのか？って知らないなぁ・・・と思ったので調べてみる事にしました．

まずはニュートラル状態（↓）．



キャンバーが付いているので少し分かりづらいですけど，こんなもんです（↓）．




ここから，右に90°切ってみると（↓），



ほんのチョットですが，切れているのが分かります（↓）．




そこから更に右に切って，180°（↓）．



大分タイヤが出てきました（↓）．




コース上で使う舵角はこんなもんなので，そこから先はロックするまで切ってみます（↓）．



ロックまで約1.5回転（540°）といったところで，こんな角度になりました（↓）．



これでも45°までは行かないかなー？という感じですね．


以上の画像から，角度計測アプリで角度を算出してみるとこんな感じになりました（↓）．

　　ステアリングの舵角：　90°　⇒　タイヤの切れ角：　4°
　　ステアリングの舵角：180°　⇒　タイヤの切れ角：12°
　　ステアリングの舵角：540°　⇒　タイヤの切れ角：36°
　　
180°×3＝540°なので 12°×3＝36°は合っている感じですが，180°／2＝90°なのに 12／2＝6°が合わないですね．計測ミスかなぁ～？と思い何度か測り直してみたのですが，5°にはなっても6°にはならなそうでした．180°～540°の間は一次線形でも，0°～180°の間は二次線形という事なんですかね？ ちょっと面白い結果でした．


さて，この結果を踏まえつつ，もう一度ステアリングの舵角に関して振返ってみると，TC1000における高速コーナーである1コーナーの舵角は（↓）．



舵角45°くらいなので，タイヤの切れ度は2°もないって事なんでしょうか！？


では反対に，低速コーナーの代名詞となるヘアピンで見てみると（↓），



舵角270°ってトコでしょうか？ タイヤの切れ角では18°くらいですね．

ここから言えるのは，ステアリングの舵角にして45～270°くらいのところをサーキットでは使い，その時のタイヤの切れ角は2～18°って事のようです．


タイヤの切れ角＝スリップアングル（横すべり角）と捉える事が出来るので，タイヤの切れ角に応じたコーナリングフォース（≒グリップ）の特性を調べてみたところ，こんな感じだそうです（↓）．


（山海堂：自動車工学より）

タイヤに掛かる荷重にもよりますが，概ねスリップアングルが8°もつけば（ステアリングの舵角で120°も切れば），タイヤのグリップの8割を使っており，そこから先は，切ってもそれほどグリップが増えない事が分かります．つまり，「ステアリングの舵角は120°くらいに抑えたいよね」という事なんだと思います．


ただ，この「グリップの8割を使うタイヤの切れ角」というのは，当然タイヤの種類によって違う訳で，更に調べてみるとこんなデータもありました（↓）．


（山海堂：自動車工学より）

「ハイグリップなレーシングタイヤの方が，ピークに達する角度はより少ない」という事のようです．タイヤの銘柄が分からないので，このレーシングタイヤが現代のどのタイヤに相当するのか分かりませんが，他にも色々調べてみたところ，概ねタイヤの切れ角が4～5°くらいでグリップの9割を使うのは間違いないようです．

仮にこれを4°だと定義すると，私のEF8の場合はステアリングの最大舵角が90°くらいの状態でコーナーを抜けられるようにするとタイヤを効率的に使えている，という事になるんでしょうかねぇ～．逆に言えば，ヘアピンで270°も切っているのは相当効率が悪い（＝タイヤに負担を掛けている）って事なんでしょう．やっぱり，もう少し低速コーナーで曲がるクルマに仕上げたいですね（もっとリアを動かさないとダメかぁ・・・）．


以上，タイヤの切れ角調査でした．

ちなみに，私のEF8はやっぱりステアリングセンターがズレているようで，右にロックするまで切った時は1.5回転（540°）しましたが，左にロックするまで切った時は1.4回転（500°）くらいでした．まぁ，1回転以上した領域（360°オーバー）は駐車する時くらいしか使わないので，別にどうでも良いのですが，EF8のロック・トゥ・ロックは2.9回転くらいなんだなぁ～と思いました．

また，これをステアリングギヤレシオで表すと以下のような感じで（↓），

　　ステアリングの操作量：舵角の変化量 ＝ 540° ： 36° ＝ 15.0：1

ステアリングギヤレシオが小さいと「クイックなステアリング」と言われるのですが，一般的にはどれくらいなんだろう？と調べてみたところ，こんな感じでした（↓）．

　　BRZ　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・　13.0：1
　　S2000　　　　　　　　　　　　　　　　・・・　14.9：1
　　NAロードスター（パワステあり）　・・・　15.0：1
　　NAロードスター（パワステなし）　・・・　18.0：1
　　NBロードスター　　　　　　　　　　 ・・・　15.1：1
　　RX-8　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・　16.4：1

ま，スポーティカーとしては平均的な値ってトコですかね．