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2017年11月12日

なぜ車は曲がる? 自転と公転から旋回と4WSの謎を解く 前編

なぜ車は曲がる? 自転と公転から旋回と4WSの謎を解く 前編 モーターショーのブログも完結してないし、

ミニカーのブログも書きたいなー。

そしてナンバーが曲がって、私も凹むw

でも、GarageKさんのブログを読んでいたら、4WSについて書きたいネタも出てきた・・・w

それは、なぜ車は曲がるのか?曲がるのはナンバーじゃなくて、車ですよーw

というわけで、何度か書いていますがタイヤの摩擦円、スリップアングルなどをまとめて、
分かり易く、なぜ車は曲がるかというのを記事を引用しながら補足しながら分析してみましょう。

メガーヌを中心に書きますが、V36も重要な部分で登場するので、乞うご期待です。


こんなブログを書こうと思ったきっかけは、新型メガーヌに採用された4WSの記事を読んだ事。

Response
【ルノー メガーヌ 新型】4コントロールはドライビングプレジャーとコンフォート、安全性に貢献

この記事は新型メガーヌのすばらしさを伝えようと努力を感じる記事になっているので、
是非、上のリンクを開いて読んでみて欲しいです。

ですが、車に詳しくない人に説明しようとする意図は感じますが、ちょっと説明しきれてないw

特に、ココの部分です。
4WSが同位相に動く事の説明ですが・・・
これはスタビリティとレスポンス向上を目的としている。「高速のレーンチェンジなどで、ヨーが発生してクルマが動くことを待たずに、ふっと動いてくれるので、誰でも気持ちの良いハンドリングを味わってもらえるだろう」と近棟氏。「ただいわれないとわからないかもしれない。そのぐらい自然な仕上がりだ」とも。

ヨーが発生して車が動くことを待たずに、ふっと動いてくれる・・・
ふっと動く・・・抽象的というか、感覚的というか、それは何故?と思うのではないかとw
でも、これを理解するためには、なぜ車が曲がるのかを理解する必要があります。
それは、この記事の中で説明するのは難しいでしょう。というわけで、このブログですw

そんなの、ハンドル切った方向にタイヤが向くから、それ以外に理由はあるの?
と言われてしまうと、それまでなのですが、タイヤと地面の接地部分から順を追っていくと、
もっと深い現象なんだ!というのが理解できます。

まず一般的に旋回とは・・・
①ハンドルを切る
②フロントタイヤの向きが変わりスリップアングルが発生する
③フロントタイヤにコーナリングフォースが発生する
④車体にスリップアングルが生じてヨーが発生する
⑤ヨーによって車体が回転してリアタイヤにもスリップアングルが発生する
⑥リアタイヤにコーナリングフォースが発生する
⑦前後のタイヤに発生したコーナリングフォースと遠心力が釣り合い安定した旋回に

こんな感じになるのですが・・・
まず、ここで難しい言葉:スリップアングルかなと思います。
(下の絵を借りて来たサイトもオススメです。)
     

このスリップアングルというのは、直進している車に対して、どれだけハンドルを切ったか。
その直進のベクトルに対する、ハンドルを切ったタイヤの角度のベクトルとの差です。

車がまっすぐ走っているという事は、1tを超える質量が直進しているのに、ハンドルを切ると
ゴムであるタイヤは向きを変えられてスリップアングル分、捻られる事になります。

タイヤ視点で見ると・・・
接地面に近い部分は直進しようとしているのに、ホイルに近い部分はハンドル切った角度に。
その捻れたタイヤは、元の姿に戻ろうとする所から旋回はスタートします。

※重要:捻れたタイヤが元の形に戻ろうとする力がコーナリングフォースです。

その旋回のプロセスを絵に表すと・・・
上に書いた①~⑦に該当する番号を、借りてきた絵に追加しました。
     

①~⑥までのプロセスはヨーが中心であり、分かり易く表現すると・・・自転
⑦の安定した旋回中の動きは・・・公転

この説明で理解できたでしょうか?
車が向きを変えるという事、一瞬ですが、実は7つのプロセスを経ているのです。

そして・・・
車が曲がっている状態というのは、円弧を書いていますね。という事で、旋回中心がある。
ということは、旋回している状態というのは公転なのです。

その公転に至るプロセスは自転であり、運転手が曲がろうと決めてハンドルを切る操作をして、
車が曲がるまでのプロセスが、①~⑦のプロセスを経ているという事なんです。

これが理解しておかないと、4WSは理解できないので、まずここから書きました。

これは長くなるので次回に続く・・・のか?w
ブログ一覧 | 車について考えた | 日記
Posted at 2017/11/12 20:01:32

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この記事へのコメント

2017年11月12日 21:10
こんばんは☆

ナンバーが曲がる話じゃ無かったんですね。笑
てっきりナンバーもクルマもスプーンも「曲がれー!」って念じてるから曲がるのかと思ってました。。。(←ニュータイプか!)

メガーヌさんの4WS、色々な記事で推してますよね。
そこまで取り上げられると気になってしまいます。特にRS。笑

さらに毎度タメになる講義、ありがたいことですφ(*'д'* )メモメモ
そう言えば、GT SPORTではタイヤを斜めに使えなくなったようで、非常に曲がりにくくなった(^o^;)

そしてタイヤの捻れと摩耗を適切にコントロールし、美味しいところ(って実際どこ?)を最大限使ってタイムを縮めるのがレーシングドライバーさんというわけですね!
コメントへの返答
2017年11月14日 22:42
こんばんは!

ナンバーが曲がったので、このネタを書くのは今しかない!って事で書いてみましたw

いやぁ、さすが、よっしぃさんですね!
後編の最初に書いた内容は、まさにニュータイプの話ですよ!アムロがガンダムの性能に満足いかなくなり(これが普通の車)、マグネットコーティングしたらアムロの期待値に応える速さになったのが4WSみたいなモノですw

今度のメガーヌは本当に気合が入ってると思います!内装も良いですしねー。あれは良いと思いますw

タイヤの美味しい所・・・それは摩擦円で表されるんですが、そのサイズは目に見えないので、それを見極めるのがドライバーの腕です。その辺の話も書こうと思いつつ、今回は切り捨ててしまったので、番外編で書くかもw

ぜひ、この旋回の過程をGT SPORTでも生かしてくださいw
2017年11月13日 21:06
こんばんは(^^♪
リクエストに応えていただいてありがとう
ございます。

勉強になるシリーズですね♫
構造はわかっても、理屈がイマイチ
理解できていないのでありがたいです。
コメントへの返答
2017年11月14日 22:53
こんばんは!

内容は期待値に届いてたでしょうか?w

いろいろ検索して出て来る情報、専門家が書いたページだと、かみ砕いてくれてるようで、かみ砕けてない事が多いので、もうバッサリ切り捨てて書いてみました。

この感覚が理解できると、普段の運転でハンドルを切るという事のも、感じ方が変わるかと思いますw
2017年11月14日 23:30
こんばんは
専門用語的な話で理解がなかなかできないところもあります。
判りやすく説明されていただいていますがまだ頭がモヤモヤします。

ところで話は変わりますけど飛行機がどうやって旋回するかの話にも似てますよね。普通の人は船の舵と同じイメージで垂直尾翼のラダーさえ曲げれば旋回すると思っているようですが実は横滑りするだけで曲がってくれません。ヨーモーメントを起こすためにエルロンで翼を傾けると旋回してくれますがその時ラダーはバランス調整で動いている・・・。

これも理屈で分かっても理解・納得のは難しいです。
コメントへの返答
2017年11月16日 0:23
こんばんは!

そうなんです、まさに理屈はこうだと言われても納得できるかというと・・・って感じですよね。

シコヤスさんの得意な飛行機に近づけてみると、飛行機の場合は乱暴に言ってしまうと、エルロンで傾けてエレベーターで機首上げが旋回になると思います。
そこに、無理矢理こじつけると、エルロンが自転でエレベーターが公転が近しい関係かもです・・・

地面と接して平面でしか動けない代わりにグリップが強力な自動車と、3次元で動けますがグリップが極端に少ない航空機の差なんですかね。

用語的な所を置き換えると・・・
スリップアングル:タイヤが捻られる量
コーナリングフォース:変形したタイヤが元に戻る力

これで①~⑦のステップを、もういちど読んでみると、どうでしょうか?

この単語が分からん!とかあれば、またコメントくださいw
2017年11月19日 14:06
あの〜(^_^;)質問なんですが、最小回転半径を測る場合は自転何でしょうか?公転何でしょうか?
コメントへの返答
2017年11月19日 14:58
重要な前提が抜けてましたが、この説明はある程度速度が出ていて車の進行方向がスリップアングルとも差がある状態です。

最小回転半径を測定するような極低速では純粋にタイヤの向きに沿って車は進みます。アッカーマンの設定で多少のスリップはありますが。

なので、その質問に対する回答は自転です。でも、回転半径があるから公転だよねと言われれば、その通りで純粋な自転では無いのですが、そこは返答の最初に開いた通りで条件が違う事による差だと理解して下さい。
2017年11月19日 15:40
なるほどですΣ(・□・;)
バイクの最小回転半径を測る場合も倒してるのかハンドル切るだけなのか気になるところですw
コメントへの返答
2017年11月19日 18:41
車の最小回転半径ですが、最近話題の型式指定制度で申請される値です。なので、実際の検査では切れ角に置き換えられていて、テスターでハンドルを操作して切れ角度が何度になっているかという確認の検査が、無資格と話題になっている作業ですね・・・

なのでバイクも申請値は直立でフル転舵の角度とホイルベースから算出した計算値なんじゃないかなと思います。

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車は純正がイチバンと思っています。 ですが、ナゼだか残念な事に、愛車スカイラインはノーマルとは、 程遠い姿になってしまっています・・・w ブログは、も...
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