コーナリングについて

質問

コーナリング時は遠心力と摩擦力が釣り合って最高速度と思いますが、一般に車重が軽い方がコーナリングが速いといわれるのはなぜですか？
摩擦力はＦ＝Ｍμ、遠心力はＦ＝ＭＶ＾２／ｒですので、これが釣り合う場合
Ｍμ＝ＭＶ＾２／ｒなのでμ＝Ｖ＾２・ｒとなり、車の重さというのは
関わってこないように思うのですが？どうなのでしょう？

回答No.10

adjective · ベストアンサー

まず荷重移動について考えましょう！
遠心力＝車重ｘ重力加速度でかんがえて。
１２００ｋｇの車と１６００ｋｇの車が外向き０．５ｇで旋回するとすると遠心力はそれぞれ。
Ｆ（１２００）＝１２００ｘ０．５＝６００
Ｆ（１６００）＝１６００ｘ０．５＝８００

車は外に傾くのでモーメントが働きます、車がロールするのに働くモーメントです。かけた０．４は重心高です。
それぞれ
Ｍ（１２００）＝６００ｘ０．４＝２４０
Ｍ（１６００）＝８００ｘ０．４＝３２０

外輪への荷重移動は（かけた１．５はトレッド）
ｄＷ（１２００）＝２４０ｘ１．５＝３６０　　
ｄＷ（１６００）＝３２０ｘ１．５＝４８０
これは前輪と後輪を足しあわせたモノなので、前後重量配分が５０：５０として２で割ると
ｄＷ（１２００；１輪）＝１８０
ｄＷ（１６００；１輪）＝２４０
が荷重移動分

もともと１輪当たりの荷重は
１２００／４＝３００ｋｇ
１６００／４＝４００ｋｇ
なので
１２００ｋｇの車は内輪フロントとリヤ　３００－１８０＝１２０ｋｇ
　　　　　　　　　外輪フロントとリヤ　３００＋１８０＝４８０ｋｇ

１６００ｋｇ内輪フロントとリヤ　４００－２４０＝１６０ｋｇ
　　　　　　外輪フロントとリヤ　４００＋２４０＝６４０ｋｇ
とコーナリング中の各タイヤの荷重です。

重い方が値が大きいので、グリップ力は高い。荷重が高い方がタイヤのグリップは出ます。（ｆ＝摩擦係数ｘ荷重ですから）なので単に１回勝負の速さだけをいうと重い車の方が速い。
しかし、車重が重ければ重いほど、コーナリング時に荷重が移動します。レースではそこがネックになります。
レースは何周も安定して走れないと勝てないですからね。外輪の負担は重い方が不利ですし。なので重心を下げて、トレッド広げて、スタビを強くしてといったことをします。

一般走行でも荷重が移動すると軽快感がなくなりますので軽い車の方がフットワークがいいように感じるんではないでしょうか？

お礼

なるほど、非常にわかりやすかったです、やっぱり重い車のほうがコーナーで負荷が大きいということが理解できました。
重心の位置がきもということですね。
今日見てみたら非常にたくさんの回答がきていたので、非常にうれしかったです、失礼ではありますがここで回答者のみなさまへのお礼にします、ありがとうございました

回答No.11

Fire-Blade

計算では重さはかかわらないでしょうが、
タイヤの持つコーナリングフォースを計算に入れてませんよ。

『車のシャシーはタイヤの部品だ』の有名な言葉があります。
タイヤの持つ能力をフルに引き出すのは難しいです。

タイヤの持つ能力と路面ミューが同条件で、

重い車では比較的、コーナリングフォースの発生率が高く、
グリップの効きを発揮します。
しかし、その高さゆえに、限界を超えるまでの時間が短いのです。
速度があがれば、あがるほど、加速度的に短くなり、
いとも簡単に前すべりを引き起こします。

軽い車はコーナリングフォースの発生はおだやかで、
効きを発揮するまでに時間はかかります。
そのおだやかな特性で、限界を超えるまでの時間が長くなり、
速度が上がっても、まだ、長いので余裕があります。
また、実におだやかなので、コントロールしやすいのです。
ゆえに高い速度でのコーナリングが可能なのです。

とは言え、コンマ一秒以上の短い時間での話ですよ。

回答No.9

assamtea

こんにちは。

下方向の力はｍｇなので、摩擦力はμｍｇとなると思いますが、
結局のところμｇ＝ｖ＾２／ｒで質問の通り車重は関係なくな
るように見えます。

しかし、実際はこの摩擦係数は、車の場合、路面状況とタイヤ
によって決まる物です。
ですから、路面、タイヤの材質、接地面積、接地圧によって変
化します。

物理の問題では、重心に加わる力をベクトルで表して、静止摩
擦係数、動摩擦係数が与えられていますが、この質問の場合は
数式の両辺からｍは消えていますが車重が違う場合はμが違う
はずなのです。

実際は重たい車の方が大きなタイヤを履いていて、接地面積も
大きいはずですから、この両者の接地圧を考えなければなりま
せん。
さらに考えるならば、サスペンション変化によるキャンバー角
の変化や、コーナーリング時の重心変化に伴う４輪の接地圧の
変化の変化も考慮しなければならないでしょう。

仮に、車重は違うが接地面積が変わらないとしたら、軽い車の
方が単位面積あたりの接地圧は下がりますが、横剛性はあがり
ますし、コーナーリング時には外側に重心が移動しますので結
果的その状態がタイヤの限界だとすれば、重たい車ではタイヤ
の限界を超えている事になります。

ですから、一般的に同じタイヤを履いた車で重量が違った場合、
軽い車の方がコーナーリングスピードが上がると考えられます。

これらの関係が難しいのは、全ての要素が絡んでいることで、
モンテカルロラリーのような雪上でのラリーを見ると接地圧を
あげるためにわざと細めのタイヤを装着していますし、Ｆ１の
ようにダウンフォースで接地圧を稼げてコーナーリングスピー
ドも速い場合は接地面積が大きくなるように幅の広いタイヤを
使用することからもわかると思います。

回答No.8

noname#2858

レース屋としては避けて通れない最大事案は、レースカテゴリーの車両重量
レギュレーションに限りなく近い車体造りとその重量配分となりますね。
これにピッチングとロール、ヨーの各運動力学を意識しながらセッティング
する事になります。要するに車体造りの方向では、まず重量目標を設定します。

ご存知F1などは現在最低重量はドライバー込み600Kg。軽自より軽い車体に
あのパワーですからね。

バイクのGP500なんかも一時ホイールから何からカーボン素材満身で、車体
乾燥重量が100Kgだった時代がありますが、これにオイルやガス、ライダー
など装備重量になっても200Kgちょいですからね。
これにピークで一応公称が230ps以上となってましたが、実際は250は出ていた
と思われます。恐ろしい。
ただこの軽さでは人馬一体でコントロールするバイクでもありますし、四輪と
比べ、ダウンフォースのコントロールの出来ないバイクレースでは現状では
危険だと言う判断の元、最低重量は130Kgに引き上げられた経緯もありました。
実際、事故が続いたと言う結果からの帰結でもありましたが。

スーパーセヴン大百科さんが的確な内容の記事を出されていますのでご参照
下さい。直リンクを避ける為、ご面倒でも順次お開き下さい。

工学的に見たセヴン→運動性能とタイヤ性能→コーナリングの力学

参考URL：

http://www4.justnet.ne.jp/~makoti/index.htm

回答No.7

spon

確かにそうですね。。

しかし、同じコーナーを同じ進入スピードで進入した場合
（例えば）
重い車・・・１００ｍ手前でブレーキングしないと限界進入速度に落とせない。
（慣性力が大きい為）
軽い車・・・８０ｍでブレーキング開始

ってなった時すでに、数ｍ差がついてしまっています。

そこから、コーナー出口に向け車の向きを変えようとする時も
同じで慣性力で切り込み反応が違います。
しかも、同じ馬力なら加速も良いし。。。

ってことで軽いが断然有利ですね。

コーナリング中の限界速度は同じでしょうけどね。

回答No.6

kan3

車重が軽い方が加減速が、す早く出来るからだと思います。

数式の表す事（回転中の限界速度）と、コーナーのパス・タイムは似ていていますが、後者の方が意味合いが多いと思います。

回答No.5

zenkai

私も数字苦手なの経験則ひとつ
　レーシングカートは重いドライバーの方がコーナーリングスピードで有利場合があります。加重が掛かりやすいのでタイヤの暖まっていない走りはじめの時は有利です。タイヤに負担が掛かり温まりやすくもあります。
　しかしコーナー進入から立ち上がりに掛けての一連の減速・加速では軽いドライバーの乗る（特に子供や小柄な女性）車にはかないません。同じエンジン同じタイヤ同じシャーシでもまったく違う車のように奥まで突っ込み間髪を開けず加速して行き彼ら彼女達とはあっと言う間に差が開きます。

　しかも時間が経つと軽い方もタイヤがあたたまるので最初のささやかな利点は無くなり同時に温まりすぎたタイヤはずるずると遠心力に負け始めます。さらに軽い方が早なっていくのです。

　実際タイヤが横Gに最大の抗力で耐えている時間は割りに短く（限界にさほどの差は無いかな？）それよりも加減速に与える質量の影響の差の方が大きいのではないでしょうか。

経験的にコーナリングを一連のものとして捉えると軽い車の方が早いです。

回答No.4

angeleye1

痩せとデブが走っているイメージをしてください。
そうです。
ケインコスギと貴乃花です。
数式でなくイメージですよ。
ブルースリーも「考えるんじゃない感じるんだ」って言ってました。

回答No.3

raineko71

おー。凄げぇー！何か見たことない記号が並んでる。やっぱり高卒だけの学歴だけでは数式が理解できません。なので経験から言わさせて頂きます。＃２さんが例えばということでピンポンとゴルフボールで表しているものが理解しやすいかと思います。
　実際のコーナーリングにおいては、計算上適正な理論値が出たとしても車というものはロール（遠心力で発生）しながら曲がっております。たとえＦ１のようなフォーミュラカーでもです。ロールせずにスムーズに曲がって走れる車があるとするならば、その車はどこまでいっても「ニュートラル」な状態を維持し続けることが出来る車となってしまいます。つまりアンダーもオーバーステアも発生しない車ということになってしまいますよね。
　先述した通り車というものはロールしながらコーナリングするものなので、結果としてある程度の加重が掛かっていないと素直に曲がらないというものなのです。
　なので軽い車が有利というのは、タイヤの摩擦係数に余計な負荷が加わらず、その分タイヤのグリップ範囲が活かせるためにアクセルを踏み込めるということになるのではと私は考えます。またブレーキ（摩擦係数の増大）時のコーナリングになると車重が重ければ重いほどタイヤの縦方向のグリップが使われてしまい横方向に対するグリップが失われてゆくということになるのではないでしょうか？
　回答に対して全く「自信なし」ですが、車というものはこういうものではないかと思います。

お礼

すみません、記号の意味を書き忘れました（笑）
Ｆは力を表します、Ｍが重量、μは路面の摩擦係数、Ｖは速度、ｒはコーナーの半径です。
なので摩擦力はＦ＝Ｍμなので、車重が重いほど、摩擦係数が高いほど遠心力に耐えられます、レースカーのタイヤの摩擦係数高いのはこのせいだと思います。
遠心力はＦ＝ＭＶ＾２／ｒですので、車重が重いほど、速度に至っては早さの２乗で引っ張られる、ｒは半径ですので、当然曲率の高いコーナーほど遠心力がかかるという意味です。
やっぱし、理論的な限界よりも実際は車だからということが先に限界に達するからなんですかね？

回答No.2

ZRX11D4361

こんにちは。
　数字には強くないけど、同じ大きさで、重さの違うものを、紐で結んで、それぞれ単独でまわしてみれば、感覚や原理はわかると思うよ。例えば、ピンポン玉とゴルフボールとかでね。

お礼

アドバイスありがとうございます、上に一応式の説明を補足しました、
わかりずらかったです。すみませんｍ（＿　＿）ｍ
これだと遠心力はわかるんですが、求心力（遠心力の逆の力）は発生しないので、ちょと違うかと思いました。質問しているくせに偉そうなこといってすみません。ただ雑誌（流体力学関係）でＦ１カーの能力を１０％上げた場合、エンジンパワーや路面の摩擦、空気抵抗を減らすなどより、車重の軽減の方がタイムがのびるという記事を目にしてつい気になりまして。
また、なにか気になることがあったらいろいろ教えてください

回答No.1

timber

軽いほうが減速は楽だし、加速もいい（馬力が同じ場合）からでしょう。
「コーナリングが速い」とはコーナーリング中の速度が速いのではなく、
加速・減速まで含めてのことではないですか。

お礼

回答ありがとうございます
やっぱし、ブレーキングポイントを遅らせられるということなんですかねー？
軽い車はコーナー多いところでは強いみたいな話を聞いた気がしたもので思ったのですが、別にコーナリング中が速いわけではないのですかー