tanashinnのブログ一覧

うちのファミリーカーです。SJ5の正常進化。色々と良くなっている。

代休だったのでアマチュア無線の電波をワッチできないかと、見通しの良い場所にロケハン。

横浜市都筑区のとある公園なんですが、中央にそれなりに高い小山が。

ここを登ると、全方位に街を見下ろすロケーションになります。


なんにせよ電波を探してロケハンしたのが初めてなものでどんなもんかと思ったんですが、どうもおやつの時間帯だと違法局ばっかり聞こえてくる。
入感の具合は抜群なんですがね...
HF帯だとまた違うんでしょう。

アマチュア帯は諦めて、特小レピーター探し。
八王子のレピーターと、青葉のレピーターにアクセスできました。
直後に雨が振り始めたので、ちょっとカーチャンクだけして撤退。

基本めっちゃいい。全部SJ5の上位互換。機械式のサイドブレーキは残してくれても良かったとも思うが、EyeSightとVDC/ABSモジュールの統合制御の関係で許されなかったんだろうと勝手に思っている。

自分なんかは家族もいて最近ますます車に乗る時間が短くなってきてしまっているので、サスペンションセッティングを体で覚えるなんてのはなかなか効率が悪い。理論を知って、それを試す時間として実地を積むことで時間を短縮したい人は他にもいるはず。
特に、ダンパーの減衰調整なんかは比較的弄りやすい車両パラメータなのでまずはダンパーセッティングを試してみるのだが、ダンパーセッティングって何に気をつけて進めればいいかがわからない。それに、ちょっとググってみてもダンパーの過渡状態を詳しくわかりやすく解説した読み物がなかなか見つからず苦労した。
そういう事もあって、ちょっと試しに計算してみたというのが本記事の背景です。まず手始めに、直進中の車両の減速時のピッチング量と荷重変動について計算しました。

ダンパーは、動いていなければ何もしないただの棒なので、ロール/ピッチ量とかステア特性の大部分を決めるのはダンパーではなくスプリングです。そんな中でダンパーの減衰力が変わると何がどう変わるのかを知りたかったので計算しました。最初に断っておくのは、答え合わせをしていないのでこの計算が合っている保証がないということです。

計算する中で、決めなければいけないパラメータやモデル化の要件があったので、決めました。だいたいZC32Sスイフトっぽいパラメータを意識しています。
今回の計算は、簡単のため下記の単純化をしています。
- ピッチングセンターの高さと、サスペンションのアッパーマウントの高さは一致していることにする
- ピッチングしても実効ホイールベースは変わらないことにする → サスペンションの反力はすべてピッチング軸回りのトルクになる
- フロントとリアが対称 → 重心の位置は車両中央で、フロントとリアのスプリングレートと減衰力は同じ
- 減衰力は突然0.8Gになり、4秒後に突然0Gに戻る



他のパラメータについては計算シートのスクリーンショットを見てください



検算を兼ねて、計算結果を検証します。減衰比50%にて、それぞれの特性が妥当っぽい数字になっているかチェック。
- ブレーキング開始から0.33秒ぐらいでピッチングは最大になる
- ストローク量はブレーキング定常状態で15mmぐらい
- 荷重移動量はブレーキング定常状態でだいたい240kgf = 車重の24%、一輪辺り120kgf

まあ、たぶんそれっぽい値でしょう。


それから、肝心の考察
- ピッチング量と荷重移動量はオーバーシュートしたあと収束する → 荷重移動量は減衰振動する
- 減速を開始した直後から荷重移動が徐々に大きくなる
- ピッチングの変化と荷重移動には位相差があり、ピッチングよりも荷重移動のほうが先に始まる → ピッチング量 = 荷重移動量ではないし、ピッチング変化が終わるより先に荷重移動は終わる
- 荷重移動はオーバーシュートするので、オーバーシュートの最大値のタイミング、ブレーキを踏んで0.33秒ぐらいのタイミングが一番フロント荷重が大きくなる瞬間 → コーナー進入でのブレーキ2度踏みとか、コーナー途中の左足ブレーキはこの美味しい瞬間を利用する「減速が目的ではないブレーキの使い方」なのかもしれない
- ダンパーを固くすると姿勢の変化はゆっくりになるが、荷重移動は早くなるっぽい → 減衰比を40%から60%に増やしてみると、荷重移動量のピークタイミングは0.26秒から0.23秒に減りました。ピッチングのピークタイミングは0.33秒から0.34秒に延びた。

> 「荷重移動量は減衰振動する」
最初の考察からは、ダンパーセッティングの悩みどころが見えてきます。細かな路面の凹凸にホイールを追従させる目的では基本的にダンパーは柔らかいほうが良さそうですが、一方でサスをバタつかせない、つまり荷重変動を抑える上ではダンパーは硬めのほうが良さそうです。ダンパーが柔らかくてバタバタ荷重変動されると、Gの限界値もビヨンビヨン変化するので恐ろしげ。この両極の間でいいバランスを取るのが直進運動時のダンパーセッティングの肝になりそう。直進運動時には減衰力の前後バランスとかはほぼ関係ないです。

> 「ダンパーを固くすると姿勢の変化はゆっくりになるが、荷重移動は早くなるっぽい」
最後の考察とかはけっこう重要だと思います。少なくとも今回の計算結果からは、「減衰を高めてゆっくり姿勢変化するようにしたら荷重移動もゆっくりになる」とは言えないです。たぶんむしろ逆です。足回り（ダンパー）を固めると車がキビキビした動きになるのは、荷重移動が速くなるからかもしれません。


計算の結果分かったことは、当たり前のことが多いです。当たり前のことではあるものの、頭の中で描くだけだと当たり前を忘れがちなので、自分で数式を理解しながらグラフを描いたのは意味があったと思います。
今回の計算結果でわかることと、わからないこと、断定できないことがあります。考察のところとかは多少の推察・仮説も含まれるので、この仮説検証は今後の計算ネタになると思います。

今後やってみたいこと
- ブレーキの入力をリアリスティックに（減速力が連続的に変化するときや、ブレーキ残しをしたときのシミュレーション）
- 重心位置やフロントとリアのバネレート/減衰力の違いを考慮したシミュレーション
- ロール（コーナリング）の際の過渡特性シミュレーション


今回の計算シートは閲覧限定でこちらに公開しています。（そのうちリンク切れするかもですが...）
https://docs.google.com/spreadsheets/d/11hATiRnOB7Q5C-3o4a9w8-_f6UhorJsscsPqZgY0Z9M/edit?usp=sharing

晩飯食い終わって皿洗いしてたらふと昔のことを思い出したので書いてみる。はじめに書いておくが、普通の使い方ならZC32Sスイフトのパワステは十分容量あるのでご安心を。ここに書いたことはトリビアだと思って読んでいただければ幸いです。

さて、ZC32Sのパワステなんですが、近年のトレンドに漏れず電動パワステです。電動ということは当然ステアを補助するモーターがあるわけで、こいつの限界を引き出す方法を書き記します。

遡ってX年前、私は本庄サーキットでKYBのダンパーの減衰をいろいろ変えながら実験してました。初夏の暑い日。減衰を変えては走り回って、を繰り返して数回めの走行。13コーナーを立ち上がっていると、突然ステアリングが回らなくなった。油圧パワステが死んだ時の重ステと比にならない重さで、ステアがロックされたと思うくらい。非常に焦ります。たまたまピットロード入口が近かったのですぐにパドックイン。

パドックで色々と調べるのであるが、何も原因がわからない。エンジンかけ直しても、バッテリー外して繋ぎ直しても直らない。しばらく放置したところ、復活。原因が分からないならば無理はできまいと、帰路に。しかし帰路で再発する有様。

その後、スイフトに詳しい方々に聞き回ったところ、パワステモーターのオーバーヒートが原因らしい。

思い返せばグリップの高いβ02を履いてステアを据え切りしまくっていたなー
この時つけていたKYBのターマックダンパーは減衰調整ダイヤルがダンパーの下側に付いていたので、パドックでダイヤルにアクセスするために右に左にステアをグリグリ回していたのです。

つまるところ、気温が高い日にハイグリップタイヤを履いて据え切りを繰り返すと、パワステモーターあたりに負荷がかかりすぎてオーバーヒートして動かなくなる。
この時、モーターは発電機と化すので、油圧パワステ殺した時よりもさらに重ステになります。
この時以来、パワステの負荷を下げるため、よほどのことがない限り据え切りはしないおじさん運転が癖になりました。

なお、メーカーはパワステモーターの弱点に気がついていると推測されます。証拠は、ZC32Sのステアリングが可変レシオであること。可変レシオと言っても、小舵角領域はレシオが小さく（クイックに舵が切れるが必要なステア入力トルクが大きい）、大舵角領域はレシオが大きい（ダルに舵が切れてステア入力トルクは少なくて済む）という、私の知る通常とは逆の比率設定になっている。人力で入力する操舵力は舵角にかかわらずほぼ一定なので、大舵角でステアする時はモーターの負荷が少なくなるように設計されているわけですね。あくまで推測なので間違っているかもしれませんが。

まあ、冒頭に述べたとおり、暑い日、ハイグリップタイヤ、据え切りを繰り返す、の条件が揃わない限り発生しないと思うので安心してください。