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GARAGE猫足 タイヤを使い切るジオメトリー


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タイヤを使い切るジオメトリー
 タイヤのグリップを最大限に引き出すにはどんなときでもタイヤに対し垂直に荷重をかけ、接地圧を平均化しなければいけません。これにあわせたジオメトリーとは、キャンバーを常に最適な値とし、タイヤを地面に対して垂直に保つのがよいことになります。さらに厳密にいえば、タイヤの変形を考え若干ネガティブ方向にする必要があります。キャンバー角セッティングの簡単な目安としてはメインステージを走っている状態で(街乗りとかに使わずに)タイヤが満遍なく磨耗する状態が良いとされます。

 また、「タイヤ工学」という本にタイヤの接地面に関する実験写真が載っています。

20071009044538.png


 全て上から車重に相当する分として300kgの力をかけた状態から、一番左が60kgfのコーナリング力を出している状態、次が30kgf、1G相当の300kgのみでキャンバー角0度、-5度、-10度となっています。接地面積が大きい方が接地面圧が下がりグリップ力が向上しますので、この5枚の写真のなかで一番グリップ力が高いのは左から2番目でしょう。これは車重300kg+コーナリング力30kgの力によってタイヤの接地面積が増えることを示しています。「荷重移動を使う」というのはこういうことなのです。また、キャンバー角の影響は右側の2枚を見てもらえば分るようにタイヤの接地面の形が四角形から野球のベース状になっています。真ん中の写真から次の写真への変化の分を考えると、ネガティブキャンバー角がついたタイヤの接地面形状はー5度の写真の状態から真ん中の写真と30kgの写真の間の形状になると思われます。そのような状態だと、コーナリング力を発揮しているにもかかわらず、接地面圧が平均化され且つ接地面積が大きい(路面に対して垂直)という状態をつくることができるでしょう。

 キャンバー角のロールによる変化について考えて見ましょう。定常円を描いて一定速で走っている状態を考えます。このとき、車体は遠心力を受け、バネレートとジオメトリーによりロール角を持ちます。ノーサス車の場合はこのロール角をタイヤの変形で受けることになり、接地圧が平均化されず、受けきれない場合はタイヤが路面から離れる(=片当りする)こととなります。このときのタイヤの傾きの分と逆方向にを最初からタイヤを傾けておくのがネガティブキャンバーです。これにより、ロールしたときにタイヤが真直ぐ接地するようになるわけです。しかし、実際はコーナー中に加減速が伴い、コーナーの形状によりロール角も異なります。つまり、ネガティブキャンバーの要求される角度は一定のものではなく、状況によって最適な値があるということです。ネガティブキャンバーを最初から与える=1Gでのネガキャン角は、常に最適な値ではないわけです。常にキャンバーを最適化しようと自動車会社はサスペンション形状に工夫を凝らしています。理想をいえば、ダブルウィッシュボーン状のサス形状のアッパーアームに相当する部分を油圧シリンダー等に置き換えることで伸縮させキャンバー角をコントロールするのが理想です。以前ダイムラー社がこのようなコンセプトモデルを作っていましたが・・・

 さて、実際の車のサスペンション場合、ロールすることで生じるタイヤの傾きをサスストロークで生じるネガティブキャンバーで打ち消すように作ってあります。しかし、サスペンション形状によってそのキャンバー角~ストロークの間の関係に違いがあります。現在の車の主力サスペンションと言ってよいストラット形式の場合、常識的なレイアウトならばフルストロークさせても-1度ほどしかネガティブキャンバーを得ることができません。大きなネガティブキャンバーが必要な場合はサスペンションを大きくストロークさせる必要があり、足回りはストローク量とほぼ同量の大きなストローク量を持つ必要があります。ダブルウィッシュボーン形式は-3度~と自由度が大きく、小ストロークで大きなネガティブキャンバーを得ることが出来ます。もう少しダブルウィッシュボーン形式について説明しますと、アッパーアームがロアアームに対して短いほど、ストロークに対して急激にキャンバー角が付く、車体側とホイール側のアームピボット間距離が大きい(車体側が狭く、ホイール側が大きい)場合ロールしたときに急激な変化をすることが出来る というように見ることが出来ます。キャンバー変化の幅を大きく取ることが出来る場合、その分静止状態でのネガティブキャンバーを垂直に近づけることが出来るので、よりいろいろな姿勢の下でもタイヤを使い切る能力が高いといえるでしょう。

 最近はスポーツ系ノーマル車の筑波アタックのタイムが伸びていますが原因はこの辺りにあるようです。こんなタイヤを履いていたらタイムがでないわけないですよ。http://www.honda.co.jp/CIVICTYPE-R/webcatalog/tire-brake/potenza02/index.html

テーマ:サーキット走行 - ジャンル:車・バイク

【2007/10/09 05:06】 | チューニング | トラックバック(0) | コメント(3) | page top↑
<<エコ耐最終戦 | ホーム | 面白かった本 「動物園だった」>>
コメント
http://item.rakuten.co.jp/kinkado/akll/

見やがれ
【2007/10/23 14:54】 URL | オホーツク支店 #-[ 編集] | page top↑
エンジン設計
エンジン設計の詳細が決まりました。4000rpmで4kWを出すようなディーゼルエンジンを設計せよとのことです。がんばって設計します。笑
【2007/10/15 19:11】 URL | ぶんのすけ #A.uUbU0s[ 編集] | page top↑
 さらに言えば最近の高級スポーツカーや高級車がこぞってリアタイヤにマルチリンクサスペンションを採用している背景として、 ここで語られたキャンバー角の最適化に加えて、リアタイヤのトー角を制御することで前後方向と左右方向の荷重によってアームそれぞれの荷重に対するタイヤの変位を制御するのが目的なんだそうです。
 そんな仕事をしてて途中でぶちきれそうな一回だけマーチに乗った子(・ω・`;)
【2007/10/13 16:17】 URL | you-4 #SFo5/nok[ 編集] | page top↑
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