摩擦円から考えるアンダーとオーバー

どうもおはようございます(？)
ipodを買い換えようと思って家電量販店に行ったらclassicがもう販売されていないことを知って衝撃を受けている私です。
今持っているclassic(120GB)を約90GBまで使用しているので、(容量的な意味での)買い替え候補がありませんよ…(;ﾟωﾟ)ﾅﾝﾃｺﾄﾀﾞ
音楽ファイルだけで36GBオーバーですからね。
どうすればいいんだろう…？



さてさて。
今年一発目のテーマは『(一般的に考える)アンダーステアとオーバーステア』についてです。
いまさらですが、これらをもう一度考えてみましょうか。
これらの現象を体験した方は非常に多いと思います。
なぜこのような現象が起こるのでしょうか？
「グリップの限界を超えているから」という答えは大正解です。
ですが、その答えは『どこの』という肝心な要素が抜けていますよ？
今回はもう少し詳しく考えていきましょうo(･ω･ヽ)(/･ω･)o ﾚｯﾂｺﾞｰ



最初にそれぞれの説明を簡単に書いていきます。

アンダーステア：スピードを上げると車体が遠心力に負けて外側に向かう
オーバーステア：スピードを上げると車のフロントが内側へ向かう。つまりスピンする

これらは速度の上昇に伴って横滑りすることから起きる現象です。
走行安全性を考慮し、ほとんどのクルマは基本的にアンダー傾向であることはよく言われているお話です。
だからこそ曲がっている最中にアクセルオフでタックインさせたりして走行ラインを調整しているんですね。

さて、上で挙げた2種類のステアリング特性ですが、どちらにも共通していることは

『グリップの限界を超えている』

ということですね。
でもこれだけではどうやってアンダーやオーバーの区別をつけることはできませんねぇ(;-公-)ﾑｩｰ



次は以前のテーマ“雪道の運転を考える”でも書いたのですが、再び摩擦円のお話を簡単にやっていきます。
「摩擦円って何？」という方は該当リンクをご覧ください。
こんなのです。



この摩擦円で最も大事なことは“最大摩擦力を超えると曲がらない＆止まらない”と書きましたね。
あえて書いていませんでしたが、摩擦円には実はもう2つほど大事なことがあります。

『摩擦円は1本のタイヤごとに存在している』
『摩擦円は荷重移動によって大きくなったり小さくなったりする』

ということです。
普通に考えればごくごく当たり前ですが、普通の車のタイヤは4本ありますね。
つまり摩擦円は4つ存在しているということになります。
大まかに分けても前輪の2本、後輪の2本だと思います。
これだけでもアンダーやオーバーの説明を簡単にできるのですが、念のためにもう一つ重要なことを加えていきましょうか(｀･ω･´)ﾉ



では最後の一つ。
それは“重心と駆動方式について考える”で書いたことすべてです。
荷重や重心の移動、駆動種別とエンジン位置ごとのトラクション特性が該当します。
特にこの中で今回重要なのが、

『アクセルを踏み込むと後輪側が沈み込む』

ということです。
理由や詳細については該当リンクをご覧ください。




それでは結論を出していきましょう。
なぜアンダーステアが出るのか？
それは『先に“前輪の”グリップが限界を迎えるから』です。
私の知る限り、車の操舵輪(ハンドルを切ると動く、車両の進行方向を変える車輪)は前輪です。
この前輪(操舵輪)がグリップしているから曲がることができるんですね。
逆に、滑ってしまうと“雪道の運転を考える”で書いたとおり『絶対に曲がらない＆止まらない』ということになるんですよ。
つまり摩擦円の外に横力や前後力が出てしまっているんです。
だからアクセルを緩めて(前後力の矢印を小さくして)グリップを回復させる(摩擦円の中に最大摩擦力の矢印を入れる)んですね。
（余談ですが、グリップしている状態でもアクセルを緩めると最大摩擦力の矢印がさらに横向きに変化するので一層曲がります）

そしてアクセルを踏むこめば踏み込むほど後輪側に重心が移動することから、後輪の摩擦円は大きくなります。
でも後輪の摩擦円が大きくなるということは、前輪の摩擦円は小さくなりますよね？
前輪に荷重がかかっていない状態なんですから。
つまりこの状態での前輪の摩擦円、つまりグリップ力は静止状態(またはパーシャルスロットル状態)よりも低下していると言えるでしょう(^ω^)


次にオーバーステアが出る理由です。
簡単に言うと、『先に“後輪の”グリップが限界を迎えるから』なんですね。
後輪は操舵輪ではないことから、実は滑ったほうが曲がる(車の向きを変えられる)んですよ。
滑らないことには曲がれませんからね(実際にはタイヤは横力がかかった瞬間から滑っているんですけどね…)
ですが滑りすぎもよくありませんよね？スピンしちゃいますから。
この場合、先に後輪のグリップが限界を迎えているので、前輪が滑ったとしても後輪が勢いをつけて巻き込むように滑っています。

そしてもう一つ大事なことが後輪も駆動する車(FR、MR、AWD)にあります。
アクセルを踏むこめば踏み込むほど後輪側に重心が移動することで、タイヤの横力に使える力が小さくなってしまうんですね。
つまり、『最大摩擦力＝前後力＋横力』なんですよ。
だからアクセルやブレーキを踏むと滑りやすくなるんですね(*^ω^*)



長くなりましたが、最後にもう一つ。
今回はタイヤの摩擦円からアンダーとオーバーを考えていきましたが、これらはあくまでタイヤの摩擦だけのことです。
路面の摩擦については触れていません。
道路状況によって摩擦円の大きさは変化します。
こんな感じで。


タイヤのグリップ性能を過信せずに余裕を持った運転をしていきましょうね。

あっ、「オーバーステアもアンダーステアなんですがそれは…」とかいうごく一部向けのお話は今のところするつもりはありません。


今回はこれでおしまいです。
ipodどうすんべ…