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GARAGE猫足 2007年02月


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クルマの運動の表現法
 現在、サーキットに来るような人間においてもクルマの挙動の表現が正しく表現できないドライバーが多いような気がします。どんなものか例を挙げると「いやぁFFだからしょうがないんだけど、アンダーがきつくてさぁ・・・」や「オーバーには持っていけるんだけどコースオフしちゃった」など、わかっている人たちには( ゚Д゚)ハァ?な発言です。では正しい表現はどうなるのでしょうか。
 まず、クルマに働く力には大きさと向きがあり、さらにクルマの動きには自転と公転があることを理解する必要があります。自転とは、車両の中心(≒重心)を中心とした回転のことであり、運動がこれだけの場合車両自体はその場から動きません。このときコーナーに対して外側へ車体が向きを変えようとする場合をドリフトアウトと称し、その逆をスピンアウトと称します。これらの具体的な例を下に示します。
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 スピンアウトの例としてはFR車がドリフト状態にあるとき、ラインをほぼ変えずに角度を変えることがあげられます。具体例としてはのが直ドリですね。軽いフェイントにクラッチやサイド、アクセルによってリアを出した後は。車両は角度を真直ぐに戻そうとする(ドリフトアウト方向へのモーメント)のですがアクセルとカウンターの関係によってこれを打ち消し(スピンアウト方向へのモーメント)これにより「ラインは(ほぼ)直線」でありながらも角度の変更が可能となります。このように、ラインと関係ない部分での車体の向きを帰る運動が自転によるものといえます。
 では、公転というラインの変更を伴う運動はどう表現するかといいますと、これはお馴染みの「アンダー」「オーバー」で表現できます。コーナリングにおいて、車体が外側に流れるとアンダーで逆がオーバーです。これを図示したものが下図です

20070202131436.png

 この2つの自転と公転が組み合わさったものが車両の運動であるので、最初の「いやぁFFだからしょうがないんだけど、アンダーがきつくてさぁ・・・」というのは進入にせよ脱出にせよニュートラルを保つことができる限界速度以上でコーナー内を走ろうとしたためのアンダーであるか、スピンアウト方向への入力が足りなかったために、車両の運動方向が外側へ向かってしまった結果のアンダーのどちらかと思われます。しかし、この人の場合は、原因の切り分けが出来ていないために他の人間はどちらのアンダーなのかが分からずにアドバイスもできません。次にあった「オーバーには持っていけるんだけどコースオフしちゃった」という場合も同様に自転と公転の切り分けができていない人の例といえます。「オーバーには持っていける」というのは恐らく「スピンアウト方向に持っていける」という意味で、要はドリフトのきっかけ→安定した姿勢までのことをさすのでしょう。その後の「コースオフ」については外側に飛んでいったというのならば単なる減速過少によるオーバースピード→アンダーとなり、内側に巻き込んでいったならばドリフト角のつけ過ぎによる公転の失速→コーナリング力が遠心力より勝りラインが小さくなる→オーバーといえます。後輪駆動車の場合ドリフト時のアクセルONはスピンアウト傾向を生み、カウンターステアが効くということはドリフトアウト傾向を生みます。ただし、これらによる操作が同時に公転速度の変化を生じた場合はラインに変化が生じます。アクセルONで公転速度の上昇はアンダーを生み、カウンターやアクセルを緩めることによる公転速度の低下はオーバーを生じます。これらを踏まえたうえで発言している人は珍しいです。後輪駆動車がコーナー入り口で横に向き、尻を外側に向けたまま外側にコースオフした人がいたらぜひ聞いてみてください「コースオフした理由はアンダーorオーバー」と 正しい言い方は「スピンアウト状態でアンダーを出したから、アンダー」ですが・・・そういう吹っ飛び方をしている人は恐らくうまく答えることはできないでしょう。
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テーマ:モータースポーツ - ジャンル:車・バイク

【2007/02/02 13:38】 | ドラテク | トラックバック(0) | コメント(0) | page top↑
燃費ってなんだ?
 燃費というと世の中ではL/kmで話が進むようです。つまり、燃費のいい車=この値が大きい車 と現されます。しかし、現実には同じ車種にのっていても燃費の値は大きく異なるのも事実です。例としては、普段のお買い物の時と高速道路では高速道路のほうが一般にはよい数値が出ます。ほかにも家族でフル乗車し、荷物をつんで旅行に行くときと日々のお買い物のときでも数値はことなってきます。やはり、L/kmという単位では「運転の仕方」「使用条件」「車種の違い」が一緒くたにされてしまっている単位といえます。これでは新しい車を買おうとするときに「その車って燃費どれくらい?」と聞くことはナンセンスですね。
 では、どのような単位を使うとよいのか考えてみましょう。車両が走るときには駆動力≧抵抗であるときに走ることができます。つまり

 駆動力=(エンジンの馬力-駆動系の抵抗)
 エンジンの馬力=(ガソリンの燃焼エネルギー×効率)
 
 抵抗=(タイヤの抵抗+空気抵抗) より

 (ガソリンの燃焼エネルギー×効率)≧タイヤの抵抗+空気抵抗+駆動系の抵抗

 となります。
 また、この式の左辺はエンジンに由来し、右辺は車体に由来します。これにより、グレードが違うとエンジンが違うように、同じエンジンを積んでいても車体が違うと必要なガソリンの量が変わってくることが分かります。この関係を表す単位こそが「車種による燃費」として現すことが出来る単位といえるでしょう。

 一方、エンジン単体で見ると燃料消費率という単位がスペック表に必ず出ています。これはg/ps・hで表され意味は「1馬力を1時間出し続けるのに必要なガソリンの重さ」といえ、実際の読み方としては「任意の馬力を1時間出し続けるのに必要なガソリンの重さ」言えます。さらに、ガソリンの密度は0.75g/cm^3なので燃料消費率に750を掛けると「任意の馬力を1時間出し続けるのに必要なガソリンの量(L)」となります。この数値の小さいエンジンこそが「燃費のよいエンジン」といえるわけです。

 車体単体でみると、抵抗はタイヤと空気と摩擦(軸受けやギヤ)で生じます。まず、タイヤの抵抗は転がり抵抗であるので、これを減らすには接地面積と接地圧を減らすことが有効です。ユーザーレベルで可能なこととしては幅の細いタイヤに交換し、(車体+荷物+人間)のダイエットにより接地圧を維持もしくは減少させることです。
 そして空気抵抗は、次の式であらわされます 空気抵抗=Cd×断面積×速度^2×空気密度÷2 空気抵抗は速度の2乗と前から見たときの断面積に比例するというわけです。ユーザーが出来る空気抵抗への対策としては速度を落とすことしかありません。
 摩擦抵抗となるのは摩擦(固体同士)や粘性(オイル)の抵抗なのでこれを減少させることが有効ですが、ユーザーレベルでは有効な方法はないでしょう。どうしても何かしたい方は低粘性のオイルを使うとよいのですが、10-50などで表記されているのは決まった温度での潤滑能力の目安なのであてにはならないでしょう。

 以上を総合し「なるべくガソリン代を使わない」ための結論はこうです。「車選びのときになるべく軽く小さくCd値の少ない車を選ぶ」「タイヤをノーマルよりも細いものに換える」「荷物や人間を軽くする」「速度をなるべく低くする」 以上です。他人に「その車の燃費ってどう?」と聞く前にできることをやってから聞かないと恥ずかしいですよ。
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【2007/02/04 11:32】 | 自動車技術 | トラックバック(0) | コメント(0) | page top↑
で、安全なガス給湯器はどこ製?
 昨年からのパロマ製給湯器の事件に引き続き、昨日リンナイ製の給湯器で中毒事故が起きていたことが発表されました。一般的にガス給湯機は、家を新築する以外の引越しの場合、そこにあったものを受け継ぐというのが一般的になっております。つまり、どちらかというと新製品が売れるタイプの商品ではなく、故障or寿命で交換されて始めて世代交代される商品のようです。故に、事故が起きた場合でも不二家騒動のように、小売店が自発的に商品の回収や撤去が行うこともなく、製造元は特定のモデルだけを必死で回収しようとしております。
 このような状況下、ご自分の家庭のガス給湯器はいったいどこの製品なのか、まさか事故製品と同じ会社の製品ではないだろうか、と気になる方々は給湯器の確認をするでしょう。そして、大部分は自分の給湯器に書かれているロゴを見て安心されることでしょう。そこには恐らくこう書かれているはずです。

ノーリツ

 確かに、現段階ではノーリツ製給湯器の中毒事故は起きていないようですが、細かく調べると発火事故からのリコールなどもあるようです。また、同社のジェットバスにおいては子供の髪が吸水口に吸い込まれて溺死に至る事件も起きているという事実もあります。それでも、現段階では死亡事故の原因となったという報道はありません。

何かあるのでしょうか

 考えられることは、ノーリツは以前に湯沸かし器以外での死亡事故を起こしてしまい、そこから給湯機に関わる社員も教訓を得た。しかし、他社の給湯機関係者たちにはそのような教訓はなかったのではないか。 ということです。
 たとえばパロマ社の場合は、販売&設置が終わった商品のアフターケアに関し、他社がそれを行った場合の責任の認識を世論(世論が法的、科学的根拠に基づいているとも言えないと思いますが)と掛け違えたために騒動に発展しています。

 以上から、ワタクシが思うことは以下の通りです。「ノーリツに見るように、事故がおきたときにエライ目を見た人間が舵取りを任される頃になると会社は世論を考えたやりくりができるようになるだろう。」「世論は感情的で気紛れだ。しかし、それを作っているのはマスコミだ。」
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【2007/02/10 03:25】 | 面白ネタ | トラックバック(0) | コメント(1) | page top↑
トラックで商売できるかも?
 自動車用エンジンでターボチャージャー(以下ターボ)付きのものは一般的に高出力志向だと思う方が多いと思います。また、他の形式は?と聞かれるとスーパーチャージャー(以下スーチャ)、マニアの方ならば電気ターボやPWSなどを挙げられるでしょう。
 ではそもそも、過給機をつける意味はなんなのでしょう。車両+エンジン本体の組み合わせが決まっている状態で過給機を追加すると、出力の向上が望むことが出来ます。また、必要な出力が決まっている場合には、過給機を使うとそうでない場合に比べ小型なエンジン本体を使うことが出来、エンジンシステム全体での軽量化や小スペース化を望むことが出来ます。さらに、全開出力を出しているときの燃費がよくなるということも挙げられます。つまり、適切な過給機付きの場合には、その種類には関係なく車両のエンジンの重量辺りの出力や容積辺りの出力を向上を望むことが出来るわけです。
 理屈の上では、1Lのエンジンに過給圧を1kgf/cm^2をかけることで2L並みの出力を得ることが出来、エンジンルームを小型化できるはずです。しかし、現行の新車には過給機付きのモデルは数えるほどしかないのが現実です。この理由としては、過給機システムの価格が高く、下手をするとワンランク上の車との価格差(10万円~)に匹敵し、それならばひとつ上の車格のモデルを買うことを消費者が選択する場合が多いためです。また、市販車として必要な冗長性や耐久性の観点から、過給機付きのエンジンは空燃比が低い(=濃い)セッティングがなされており、その状態であまり出力を必要としない載り方(街乗り等)をした場合の燃費が悪化する傾向にあるという事実があります。このような長所と欠点を現実の車両使用形態とあわせて考えると、低出力時に燃費が良く、コストが安いものが消費者には好まれるため、過給機の出番が少なくなるということになります。以上の理由から過給機付きのエンジンが適する条件は以下のようになります。全開出力で走る時間が多く、初期コストの高さよりも性能のコストパフォーマンスを要求する。これが何かといいますと、トラック等の貨物運搬車です。
 というわけで、トラックに対して、小排気量+高過給圧=低燃費の組み合わせのエンジンユニットの換装を旧いトラックが多い地域で行うという商売ができるんではないでしょうか。

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【2007/02/14 02:34】 | 自動車技術 | トラックバック(0) | コメント(0) | page top↑
サーキット走行のススメ
 免許取立ての若者が「腕を磨くゾ」と思ったとき彼はどこで練習すると良いのでしょう。大抵の場合は「タダ」「いつでも」という点から峠に代表される一般公道での練習を選択するでしょう。そこで、サーキットを「コスト」「期間」「安全性」で比較してみようと思います。
 コストの点からすると、入場料がタダの峠が有利と思われますが、実際にかかる金額というのは「入場料」と「燃料代」がかかります。この中で入場料は峠がタダという点で優位なのです。もう一方の燃料代という観点を考えると、それぞれの立地を考えなくてはなりません。街乗り走行でそれぞれまでの距離を考えると近いほうが安いというのは明らかですね。また、実際に練習走行をするときの燃料代を考えると、サーキットは一般的に2~4kmの周回コースであり、一方の峠はそれに比べてバリエーションが多いのですが、大体5km以上が好まれるようです。さらに峠は高低差が大きく、コーナーが緩めで少ない(公道としての利便性)コースとなります。ということは、コース形状からくるkm辺りの全開時間が長いためサーキットのほうが全開時間が少なく、高低差の分も合わせると、km辺りの燃費はサーキットのほうが良いと思われます。以上から出る結論は「練習走行で走る距離が長いほどサーキット走行のほうが安い」ということになります。
 次に期間ですが、これは腕前が上がるために必要な走行時間とします。ここで1つのヘアピンコーナーに対してある時間内に通過するということで腕前を測るとします。まったく同じコーナーが峠とサーキットにあった場合どちらが短い時間で目標を達成できるでしょうか?サーキットの場合は周回路のため、長くても2分~3分に一回は同じコーナーを走ることが出来ます。峠の場合は大概片道にかかる時間がサーキットよりも長く5分ほどかかり、連続して何度も往復することもありません。
 最後の安全性ですが、これは言うまでもなくサーキットが優位にあります。コース内ならどこでも1分以内に救急車がくるのはサーキットのみでしょう。

 ここで、ある例を紹介します。ヘアピン3つ、高速コーナー4つからなるサーキットを1日走り放題で走行しました。ガソリンが100L(満タン2回=13000円)消費し、入場料が5千円かかりました。総計18000円です。休憩もとりながら250周を走り、ヘアピン750回、高速1000回のコーナーリングをすることができました。結果は 10円/コーナー 1750コーナー/日 となります。
 対して峠の場合、休日の夜に3~5回ほど往復し仲間と談笑して帰って来たとします。長さはサーキットと同じでヘアピン4~5つ 高速8~10個の典型的な峠を考えると、1日で走るコーナーはヘアピン25個 高速50個となります。また距離は5km×5=25kmとして、全開走行の燃費を4km/Lとすると必要なガソリンは6.25L(800円)です。これは、10円/コーナー 75コーナー/日 となります。
 結論としては、1日に体験するコーナーの数が 1750:75≒23.3:1 とサーキット走行が圧倒的に多く、月1回のサーキット走行はほぼ毎日峠に通うことと同じ効果が得られることになります。峠通い一般的には週末のみなのです・この場合1年が52週とすると、1回のサーキット走行は週末の峠通い半年分に相当することになります。また、この場合練習場所にかようまでに必要な燃料も峠までを23回往復することとサーキットまで1回往復することの比較となり単純に考えると峠までの距離の23倍の距離にあるサーキットに通っても同じ金額となります。
 総括しますと

月1回のサーキット走行は週末の峠通い半年分と同じ練習になり、費用はそれ以下になる。

ということです。初心者で貧乏な人は迷わずサーキットで練習しませう。

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【2007/02/14 23:50】 | ドラテク | トラックバック(0) | コメント(1) | page top↑
荷重移動
 「荷重移動は大事」といわれていますが、荷重移動とはいったい何なのでしょうか。まずは、数式モデルで考えて見ます。

 荷重移動に関係するのは以下の数値になります。

荷重移動の量:ΔW 車の運動の加速度:G 車重:W[kg] トレッド幅:T[m] ホイールベース長さ:L[m] 重心高さ:h[m] タイヤ~地面の間のμ:μ

加速減速時の前後方向の荷重移動量Δタテ
ΔWタテ=W×h×μ×Gタテ/L

コーナリング中の横方向の荷重移動量Δヨコ
Δヨコ=W×h×μ×Gヨコ/T

 これらから言える事は荷重移動の量は車重と重心高さとμに比例しトレッドとホイールベースの長さに反比例するということです。さらに、重量配分が前後で等しい車ならばもともとの車両重量が4等分になっています。ここで、加速時には前輪2つにかかる重量はW/2-ΔWとなるのでΔWが大きくなる(=μ、hが大きくLが小さい)場合は前輪が浮いてしまうことになります。実際は、加減速と旋回は同時に行われるため、4つのタイヤにかかる荷重はバラバラの数値を示すことになります。

 ここでありがちな勘違いは、「荷重が乗らないからフロントのバネを柔らかくする」といった方法です。上の式の中にバネレートが存在していないことに注目してください。この意味はブレーキの強さ(=減速G)が一緒でタイヤがすべて接地しているならば、どんなレートのバネをつかってもフロントにかかる荷重は同じであるということです。バネレートの重要性は、あくまで底突きを防ぐ、姿勢変化の量を抑えるということに終始するのであって、荷重移動の量の調整とは関係がありません。なんらかの理由で荷重移動の量(=ΔW)を大きくしたいのならば、車のセッティングは次のようになります。車重を重く、車高(≒重心高さ)を高く、いいタイヤを履く(μを上げる)。鋭い人ならば「これは一般的なスポーツカーと逆では?」という疑問が浮かぶと思います。この疑問は正しく、スポーツカーやレースカーは速くするために荷重移動の量を制限しているのです。「荷重移動は大事」といわれる一方で高性能な車ほどそれが少ない」 というのは一体どういうことなのでしょうか、後2回ほどを使って書いてみようと思います。 

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【2007/02/21 07:05】 | ドラテク | トラックバック(0) | コメント(0) | page top↑
タイヤグリップと荷重
 今回のテーマは荷重とグリップの関係です。

 一般的に「グリップは荷重が多いほど高い」と言われています。しかし、これはある条件の中でしか通用しない理屈だということはあまり知られていないようです。例としてあるスリップ角の時の205/45/R16タイヤの例を引用すると、荷重が200kgの時のグリップ力は250kg、同じく400kgの時430kg、600kgの時550kgとなるそうです。つまり、グリップ力/荷重は一定ではなく、荷重が小さいほどグリップ力/荷重は大きくなるということです。さらに、コーナリング中の左右方向の荷重移動を考えて見ます。イン側の荷重は抜け、アウト側に荷重が増えます。このときの全体のグリップ力を見ると、イン側は荷重が減ることによって「荷重が少ない割にはグリップする」状態となり、アウト側は「荷重を乗せている割にはグリップしない」という状態となります。この傾向は先ほどの荷重とグリップ力の関係から、「荷重移動が大きいほど全体のグリップ力が減少する」ということになります。これが前回の疑問の答えになります。
 では、これらを踏まえた上でユーザーレベルでのグリップ力向上(≒安定化)にはどうするとよいのでしょうか。まず、重心を下げるには重量物を下に集めるという手段をとります。具体的には 上にあるものを軽く(アクリルウインドウ、軽量外装)、重量物を下に下げる(エンジン&ミッションマウント加工、バッテリー移設)すると良いでしょう。同じく全体の軽量化も効きます。トレッドとホイールベースの延長も可能であれば効く(ミリ単位の拡大でキロ単位の効果)でしょう。

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【2007/02/23 12:44】 | ドラテク | トラックバック(0) | コメント(0) | page top↑
グリップ力とは
タイヤに言えることは以下のようになります。

接地圧は低い方がグリップ力は高い。
荷重は大きいほうがグリップ力が大きい

現実にはある程度までは荷重がかかるほどグリップ力が大きくなり、それ以上はグリップ力の上がり方が鈍り、ついにはグリップ力が減少に転じる。タイヤが4つあり、それらの間で荷重がやり取りされることを考えると、限度を超えた荷重移動はグリップ力の低下を生じさせる。
荷重移動の大きさを維持(=縦横Gを維持)したままグリップ力の低下を解決するためには、タイヤサイズの拡大が有効であろう。

同じ接地面の中でも場所によって接地圧は異なる。
よって、接地面内での接地圧は平均化したほうがグリップ力が高い。
接地圧を平均化するにはタイヤを垂直に保ち、荷重をタイヤに対して垂直に加えるジオメトリーが必要となる。

ゴム~路面が滑らないとすると、グリップ力とはタイヤの変形が戻るときに車側に伝わる力と見ることが出来る。
タイヤの構造(銘柄)が同じならば、タイヤの大きさ辺りの変形の大きさが変わらないので、グリップ力の大きさはタイヤ自体の大きさによる。つまり、タイヤサイズが大きいほど、扁平率が大きい(厚い)ほど高い。また、ゴムや構造の剛性の高いタイヤは変形の大きさ辺りのグリップ力が高い。これはレスポンスや接地圧の平均化にも役立つ。

 以上をまとめてユーザーレベルで考えるとこうなります。

1つ 「いいタイヤを買うならば1段サイズUP(幅広、肉厚)すべし」

1つ 「タイヤは真直ぐ地面にあてるべし。」
(詳しくは次回)

 次回は「タイヤを使い切るジオメトリー」です。

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【2007/02/25 16:47】 | ドラテク | トラックバック(0) | コメント(0) | page top↑
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