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2013年02月03日

【PP1】【軽量化】【技術】軽量ホイールナットの効果を考える

【PP1】【軽量化】【技術】軽量ホイールナットの効果を考える 楽天で注文していた

KYO-EI Kics Racing Composite R40 M12×P1.5 クラシカル

が届いた。


「超軽量化 耐久性抜群 SCM435鍛造 2ピース構造 40g」

パッケージには記載されている。


基本的に、見た目のために入手したものだが、せっかくなので、一応、重量とか、イナーシャとか、イナーシャのトルクへの影響とか考えてみる。


【重量測定】



ビート購入時から付いていたホイールナット。
ずっと、コレがとてもカッコ悪く思えていたので、ホイールナット交換。

45.7[g]。





KYO-EI Kics Racing Composite R40 M12×P1.5 クラシカル

42.1[g]





KYO-EI Kics Racing Composite R40 M12×P1.5 クラシカル

42.6[g]

結構、個体差、バラつきがある。
平均すると42.3[g]ぐらい。

パッケージの「40g」は大ウソ。



【軽量化】

(45.7 - 42.3)×16本=54.4

54.4[g]の軽量化。

・・・誤差の範囲だよな。




【イナーシャとトルクの検証】

加速時における軽量ホイールナットの効果を検証する。


元のホイールナットと、軽量ホイールナットの重量差: 3.4[g] = 0.0034[kg]

ビートのホイールナットのP.C.D.: 100[mm]=0.1[m]
P.C.D.を半径に換算: 0.05[m]

ホイールナット重量差1個分の回転慣性: 0.0000085[kg・m2]
ホイールナット重量差16個(=4輪)分の回転慣性: 0.000136[kg・m2]





岡山国際サーキットの走行ログより、アトウッドからの立ち上がりの3速ギアでのWOT加速時の車速変化: 70[km/h]→90[km/h]を8[sec]
(遅い・・・)


私のビートの後輪は175/60R14なので、タイヤ外周: 1776.984[mm] = 0.001776984[km]


車速70[km/h] = リアタイヤ回転数: 39392.59[rph] = 656.54[rpm]
(※参考)エンジン回転数: 5912[rpm]

車速90[km/h] = リアタイヤ回転数: 50647.62[rph] = 844.12[rpm]
(※参考)エンジン回転数: 7602[rpm]


ホイールナット重量差16個(=4輪)分の回転慣性: 0.000136[kg・m2]を、8[sec]で656.54[rpm]→844.60[rpm]加速するのに必要な車軸トルク: 0.000335[Nm]


ビートの最終減速比: 5.714
ビートの3速ギア変速比: 1.576
なので、

車軸トルク: 0.000335[Nm]をエンジントルクに換算: 0.0000372[Nm]


従って、

ホイールナット重量差16個(=4輪)分の回転慣性を8[sec]で車速70[km/h]→90[km/h]加速するのに必要なエンジントルク: 0.0000372[Nm]


ビートのE07Aのカタログスペックの最大トルク: 59.820565[Nm]

従って、

ホイールナット重量差16個(=4輪)分の回転慣性を8[sec]で車速70[km/h]→90[km/h]加速するのに必要なトルクの、E07A最大トルクに占める割合:
( 0.0000372 ÷59.820565 ) × 100 =
0.000062187[%]




・・・加速性能には全くといって良いぐらい影響しないことがわかる。



上図の岡山国際サーキットの走行データのように、サーキットでは一定速度での巡航はなく、常にフルで加減速を行なっている。
全部が3速ギアというワケではなく、2速~5速まで使っているが、上記計算を代表値というか平均的な値として、1LAP全体(※減速も含む)に適用すると、

ラップタイム 2'26"290 = 146.29[sec]

146.290 × ( 1-0.00000062187 ) = 146.289[sec]

ふむ。ラップタイム、0.001秒は短縮される計算になるな。



ま、北見さんも

「それはわずかなコトかもしれない。 それをわずかと笑うものに、チューニングを語る資格はナイ」

と言ってるしな。


・・・でも、ビートの非力さでコレだったら、ハイパワー車には本当に性能に影響しないよな。
インプレッサやGT-Rでは、PCDが100→110→114.3と大きくなることによるイナーシャ増とか、4穴が5穴になることによるイナーシャ増とか、あるワケだが、それにしたって・・・。




●ビート(PP1)関連目次はこちら
●自動車技術関連関連目次はこちら
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Posted at 2013/02/03 01:49:22

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この記事へのコメント

2013/02/03 07:11:04
超々ジュラルミン製は怖いですがクロモリならば安心です。
コメントへの返答
2013/02/03 07:19:52
ですよね♪

・・・というワケで、ジュラルミンより非常に高価なナットですが、ジュラルミンと違ってほとんどイナーシャ低減はできなかったんです。

やたらと長いから・・・というのもありますが、まあ、それがカッコイイ・・・と(笑)
2013/02/03 08:40:28
頻繁にホイール脱着してあっという間にアルミナットを駄目にしてしまい、自分もこれにしました。
ほとんど見た目で決めましたけどね。
コメントへの返答
2013/02/03 11:13:44
アルミは緩むとかナメるとか、昔から良く聞くので、コレに決めてました。
お世話になってる近藤エンジニアリングさんでも売ってて、つけてる人多いし、カッコイイので♪
2013/02/03 11:01:40
イナーシャの解説ありがとう!
思っていたより効果がないんだ(涙

A7系ジュラ製は熱膨張で緩むから
サーキット仕様は当然クロモリですね。
コメントへの返答
2013/02/03 11:17:38
重量とか、加速とか、パラメータをご連絡頂ければ計算しますよ。
たぶん、本当に軽微な誤差範囲だと思いますが(笑)

コレで体感できたら神ですよね(笑)

アルミホイールとかになると、重量部分が回転中心から遠いので、イナーシャデカくなって効くと思うのですが、ホイールナットは・・・。
軽量フラホは、車軸と違ってエンジン側なので回転数高いので効きますね。
2013/02/03 12:28:09
イナーシャを減らすには、
 「インチダウン & 幅狭なショボいタイヤ」
を履かすのが確実じゃないでしょうか!

それによって加速は得られますが、
その代わり各種安定性が失われます。(笑)
コメントへの返答
2013/02/03 14:07:26
幅狭よりもインチダウンが露骨に効くので、RSマッハの本気デモカーなんかはフロント13インチで、その代わりにかなりワイドなホイール・タイヤ履かせてますね。

TC-005にも13inchがあればイイのに・・・。

フロントは本当にトラクションが掛からないので、イナーシャを犠牲にしても、グリップを確保したいとこですね~
2013/02/03 16:44:37
バネ下と言ってもハブ近傍の軽量化はなかなか効きませんよねぇ。

インチダウンは確実に効くでしょうけどブレーキの冷えとか悪くなるような気がしますがどうでしょう。
コメントへの返答
2013/02/03 18:35:28
イナーシャは回転中心からの半径の二乗に比例しますからね。


ブレーキ冷却とのバランスは一般的にはシビアに考えるべきなんでしょうね。

レガシィに乗っていたときは、純正ブレーキキャリパの放熱性能が酷く、18インチホイールで、耐熱温度の高いパッドでも、サーキット走行ではパッドが炭になったり、すぐフカフカになったり・・・といつも悩んでました。

ビートでは車重が軽いのと、トップスピードが出ないのであんましブレーキへの負担が低く、クーリングラップ無しのサーキット連続周回でも全くブレーキが無問題だったのが、かなり自分には驚きで新鮮でした。
2013/02/03 21:57:05
>「それはわずかなコトかもしれない。 それをわずかと笑うものに、チューニングを語る資格はナイ」

そのとおりだと思いますよ。

GTRのように今度はビス類に拘ってみたらどうですか。
コメントへの返答
2013/02/04 10:01:58
チタンのビスとかありますよね。
フェラーリとかランボルギーニあたりの軽量モデル(ほにゃららレッジェーラとか)って、そういうのどうしてるんだろうか?

今は費用対効果で、カーボントランクなんかを先に検討してます。

まだ切断しないといけないブラケットとか、センタートンネル内のエアコンホースとか残ってますし(笑)
2013/02/05 22:29:52
軽さでなら、ナルビートに付けてるナットも軽いゆ
σ(*゚ω゚*)ノ
今までブルーアルマイトに塗装されてる超超ジュラルミンナットだったんだけど、それを更に凌ぐチタンナットをみん友さんから貰った
(*^ω^*)ノ
持ち比べるだけでもあきらかに軽さが違う
締め付け感もジャラルミンはパキパキ感があって不安だったけど、チタンなら問題ナッシング
(o^ω゚)b
締め付ける時に焼き付かない様にモリブデンのグリスをうっすらと塗りこんで締めろと教わった
(*゚ω゚*)ノ
コメントへの返答
2013/02/06 00:33:09
チタンは確かに圧倒的に軽いですよね!
そして圧倒的に高価(笑)

たまにでもサーキットに行く私には焼き付きが怖くて使えない素材ですが、熱くならない箇所のボルト・ナットを総チタンにするのはひとつの夢ですね(←コスパ的にまずしないと思いますが・・・これからビートを20年間乗り続けれたらするかも?)
2013/02/06 00:42:12
そんな高価なナットをタダで頂いちゃいました
(*´∀`*)
理由はその人の履いてたホイールからナットがはみ出して車検に通らないから(笑)
(*゚ω゚*)
深リム履いてるナルビートだから譲ってもらえた一品でしゅ
コメントへの返答
2013/02/06 00:46:03
車検に通らないだけでタダで譲ってしまうとは太っ腹!
私なら車検後に再び装着するか、ヤフオクで売ってしまいそうです(笑)

春に車検なんですが、いろいろ面倒くさいです。頭イタイ・・・。
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