エンジンレイアウトと回頭性

質問

回頭性の良い(向きが変わりやすい)クルマの説明として、
・フロントが軽いから回頭性が良い
・エンジンが中心付近にあるから回頭性が良い
の2種類を見かけるのですが、どちらが正しいのでしょうか?
その原理の説明も含めてお願いします。

前者が正しいとすると、後輪軸の後ろにエンジンを載せたクルマの方が、
前輪軸の後ろにエンジンを載せたクルマより回頭性で有利ということになり、
後者が正しいとすると、逆の結果になります。

ついでですが、全長が同じならホイールベースが長い方が、
テコの原理の関係で、回頭性が良くなるという理解は合ってますよね?
意見が分かれているみたいで、不安になります。

回答No.8

alfa1558V · ベストアンサー

いろいろな条件がごちゃごちゃになってしまって、本来の趣旨から
ずれてしまっているので、シンプルにまとめてみます。

＞回頭性の良い(向きが変わりやすい)クルマの説明として、
＞・フロントが軽いから回頭性が良い
＞・エンジンが中心付近にあるから回頭性が良い
＞の2種類を見かけるのですが、どちらが正しいのでしょうか?

これにつきましてはどちらも正しいです。ただし、同列で比較する
ものではありません。

「フロントが軽いから回頭性が良い」というのは同じエンジンレイ
アウトでの比較です。例えば、同じ車種でボンネットをカーボンに
換えるとターンインがスムースになるということです。
「エンジンが中心付近にあるから回頭性が良い」というのは異なる
エンジンレイアウトでの比較です。すでに回答にありますように、
エンジンなどの重量物が中心部分に近い方が回頭性が良くなりま
す。

いずれも、すでにお答えが出ている「慣性の法則」によるものです。
ホイールベースについても、短い方が回頭性が高いです。
ちなみにワイドトレッド＆ショートホイールベースで、正方形に近
い方が回頭性が高くなります。（ミニカーでも、バスや消防車より、
短く幅広の車の方がよく曲がるのと同じですね。）

回答としては以上ですが、お答えの内容が複雑になっているのは、
その他の条件が一緒になってしまっているからです。トラクション
やコーナーリングスピード、加速までの条件が混在しています。
つまり比較の軸がバラバラなんですね。

回答性とコーナーリングスピードを一緒にしてしまうと、趣旨が
まったくズレたものになってしまいます。回頭性はコーナーリング
スピードの要素の一つですから、曲がりやすいのとコーナーが速い
というのは別の話ですよね。
もちろん求めるスピードの違いでも答えは違ってきます。通常走行
か限界スピードなのか。スピードが上がるほど、エンジンレイアウ
トの特性が強く出てきます。

車に求められるのは、コーナーリングスピードだけではありません。
いかに回答性が良くても、ミッドシップでは居住空間が確保できな
い（レーシングカーは別ですが）。ホイールベースを縮めて回答性
を良くしすぎると、直進安定性がおろそかになり高速道路をまとも
に走れない。ＲＲは、トラクションは最高でブレーキもよく効くが、
コーナーリングではリバースしやすくコントロールがシビアなため、
超高速で走るレーシングカーにはなかなか難しい。

要は何を目的とするかとバランスなんですね。

余計な説明が長々となってしまってすみません。
結論としては、冒頭のとおりです。

お礼

回答ありがとうございました。

補足

エンジンレイアウトについては大体分かってきたと思います。
しかし、ホイールベースの比較についてこんがらがってきました。

ホイールベース以外が同じ仕様の車同士で比較した場合はいかがでしょう？
どなたでも構いませんので、是非教えていただきたいです。

＞（ミニカーでも、バスや消防車より、短く幅広の車の方がよく曲がるのと同じですね。）
質問文をよく読んでいただけるとご理解いただけるはずですが、
バスと短い車を比較してくださいとは書いてありませんね。
もしそう読めるように書いてあったいう場合、今後の役に立ちますので
詳しく教えていただきたいです。

あと、ボンネットが軽いと回頭性が良くなるということは、
リアエンドも軽い方が良いということですよね。
もし違っていたら追加で解説をお願いしたいです。

回答No.14

evian32

No13です。

なるほど。
ただ、この場合ホイールベースの長い方が舵角は大きくなっています。
相対的に比較した場合はホイールベースが短いほうが小さく回れるのではないでしょうか？
前回も記述しましたが、

＞車の旋回は、タイヤのグリップとスライドのバランスによって成り立っています。
＞これが基本です。
＞そこに、荷重や慣性という要因が複雑に絡み合ってきます。

これに少し補足すると、前後のタイヤのグリップとスライドのバランスで成り立っていると言えます。

前回、ショートホイールベースとMRレイアウトがベストと書きましたが、この考え方の基準が重心の位置と慣性モーメントの少なさによります。
しかし、現実はMRレイアウトであったとしても、ステアリングを切っただけでは十分な旋廻力は得られません。
曲がるためのパワーが必要になります。
それは、舵角を与えられたフロントタイヤのグリップ力であり、それは荷重を掛けることにより得られる訳です。

ほぼ同じホイールベースでFFのMINIとRRの911の対照的な例を挙げましたが、どちらも回頭性は抜群です。

よって、この質問を実車に当てはめた場合解は有りません。
なぜなら外的要因が多すぎるからです。

すべての外的要因を無視して単純にホイルベースと重心位置のみで回頭性を論じるならば
ショートホイールベース且つ、重心が中心にある車と言うことになるでしょう。

いかがでしょう？

お礼

回答ありがとうございました。
何故ショートホイールベースの方が良いのか、ゆっくり調べることにしました。

回答No.13

evian32

まず一つ目の質問
＞・フロントが軽いから回頭性が良い
＞・エンジンが中心付近にあるから回頭性が良い
＞の2種類を見かけるのですが、どちらが正しいのでしょうか?

これについてですが、回頭性=ヨーモーメントが低いと定義すると
エンジン（重量物）が中心付近にある方が回頭性は良いとなります。
何故なら、基本的に物体は重心を軸として回転しようとするからで、バランス的には重心は中心に近い方が安定します。
さらに、回転における慣性が低い方が安定します。

＞前者が正しいとすると、後輪軸の後ろにエンジンを載せたクルマの方が、
＞前輪軸の後ろにエンジンを載せたクルマより回頭性で有利ということになり・・・

これは、単純モデルでは重心を後に置いた場合、先端の移動距離が長くなり旋回には不利になります。

＞ついでですが、全長が同じならホイールベースが長い方が、
＞テコの原理の関係で、回頭性が良くなるという理解は合ってますよね?

これも逆です。ホイールベースが短い方が回頭性は良くなります。
単純にコンパスの幅を変えて同じ角度で弧を描いてみれば一目瞭然です。
短い巾の方が短い距離で同じ角度の弧が書けます。

但し、車の場合、単純に重心位置だけで測れない外的要因が数多くあります。
車の旋回は、タイヤのグリップとスライドのバランスによって成り立っています。
これが基本です。
そこに、荷重や慣性という要因が複雑に絡み合ってきます。

例えば、一般に回頭性には不利と言われているFFでも BMW MINIでは抜群に回頭性が高く、且つスタビリティーも非常に高くチューニングされています。

逆にRRのポルシェ911も抜群に回頭性は高い車です。
面白い事にBMW MINIと2011年以前の911のホイールベースは殆ど差が有りません。

さらに言うと、回頭性が良いと言われるリアミッドシップのMR-Sは、安定性を持たせるためわざとアンダーステアにセッティングされていました。

要は回頭性をとらまえた場合、設計とセッティング如何でいかようにでもなる。
基本特性で判断するとショートホイールベースのミッドシップレイアウトがベストとなります。

お礼

回答ありがとうございました。

補足

＞単純にコンパスの幅を変えて同じ角度で弧を描いてみれば一目瞭然です。
＞短い巾の方が短い距離で同じ角度の弧が書けます。
短い距離で同じ角度旋回できることと、少ない力で方向転換できることが、
本当に一致しているかどうか、私には良く分からないのですが。

表示されたキーワードでウェブ検索したところ、
http://cabad806.sonnabakana.com/page125.html
こんなページが引っ掛かったのですが、私の考え方と一致していました。
もしよろしければ、どこがどう間違っているのか指摘なさって頂けると
大変ありがたいです。

回答No.12

alfa1558V

少し気になったので、最後の補足をさせていただきます。

質問者さまは回頭性において、ホイールベースの長短どちらが優れているかというご質問だったと思います。
ところが、ホイールベースが長い方がコーナリング性能が高いとおっしゃられていますよね？
ここですでにズレが生じています。質問が変わっています。

コーナリング性能で言えば、当方も長い方が有利だと考えていますよ。回頭性は曲がりやすさの一つの基準であり、コーナリング性能はグリップやトラクション、ダウンフォース他様々な要素が絡んだ結果です。
もちろん、その中に回頭性も含まれますが。

回頭性の良さだけで言えばホイールベースは短かい方が有利ですが、コーナリング性能となると長い方が有利です。回頭性が良すぎるとコーナリング中に踏ん張れないためアクセルが開けられない。つまりコーナリングスピードが遅くなるためコーナリング性能が落ちるということです。

質問者さまのご質問が、「ホイールベースの長い方がコーナリング性能が良いか？」であれば同意いたしますが、回頭性においてどちらが有利かというご質問でありましたので、その質問に対してホイールベースの短かい方が回頭性が高いとお答えした次第です。

お礼

度々のご回答、本当にありがとうございました。

回答No.11

alfa1558V

補足です。

＞＞（ミニカーでも、バスや消防車より、短く幅広の車の方がよく曲がるのと同じですね。）
＞質問文をよく読んでいただけるとご理解いただけるはずですが、
＞バスと短い車を比較してくださいとは書いてありませんね。
＞もしそう読めるように書いてあったいう場合、今後の役に立ちますので
＞詳しく教えていただきたいです。

これについては、全長が同じなら、ホイールベースの短い方が回頭性が高いというのが前提で、
あえてわかりやすくするために極端な例を挙げたものです。質問者さまのご質問を取り違えたわ
けではありませんのでご安心ください。誤解を招くような回答で申し訳ありませんでした。

ただし、これにも相反する要素がありまして、オーバーハングの重量です。
＞あと、ボンネットが軽いと回頭性が良くなるということは、
＞リアエンドも軽い方が良いということですよね。
基本的にこの考え方で正解だと思います。車軸の外側（フロントの車軸より前とリアの車軸より
後）に重量物があると、慣性が働いてコーナーリング時に大きく外に振られます。そのためボン
ネットやトランクフードを軽量なカーボンにすることでオーバーハングの重量が下がり慣性の影
響が少なくなるのです。（この他に重心が下がることでコーナーリングが良くなる効果もありま
す。）

ところが、ここでもエンジンレイアウトによって違いが生じます。特にＦＦの場合はフロントに
最大の重量物であるエンジンがマウントされています。同じ全長でホイールベースが長くなると
いうことは前後のオーバーハングが短くなるということになります。ＦＦでフロントのオーバー
ハングが短くなれば、自然とエンジンが後ろ寄りになります。そうすると慣性の影響を受けにく
くなり、回頭性が上がります。
つまりＦＦに限って言えば、ホイールベースが長い方が回頭性が高い場合もあるということです。
フロントミッドシップというエンジンレイアウトは、エンジン搭載位置を後方に下げることで、
フロントオーバーハングの重量を減らし、回答性（だけではなくトラクションなどの要素もあり
ますが…）を確保しているわけです。

もし、全長が同じでエンジン搭載位置が両方ともフロントの車軸より後方であるなら、ホイール
ベースが短い方が回頭性が高くなります。（現実的には乗員スペースの関係で難しいですが）

つまり、ホイールベースが短いことによる回頭性の高さと、ホイールベースが長い＝オーバーハ
ングが短いことによる回頭性の高さのどちらの影響が大きいかで結果が変わるということです。

他のエンジンレイアウトでも同じですが、フロントにエンジンやミッションなどの重量物が集中
しているＦＦに比べれば、オーバーハングの重量の影響は少ないため、総じてホイールベースが
短い方が回頭性が高いということができると思います。

お礼

回答ありがとうございました。
締め切りはもうちょっと待って頂いてよろしいですか？
他の方への補足質問に答えて頂いてないものがあるものでして。
せっかくの質問なので、よくご存じの方がいらっしゃったら
教えて頂きたいのですが。

補足

このページの一番上の記事をご覧ください！
http://www.sports-carracing.net/2008/2008specialedition.htm
Sports-Car Racingという雑誌を発行している会社が運営するサイトで、
ホイールベースが長い方がコーナリング性能が高いと書かれています。
空力のことを忘れていました。F1GTRロングテールがそうですね。
分からなくなってきましたね。当質問では圧倒的に短い方ですが。

FFについてはタックイン現象の問題があるので難しいところですよね。
実例から推測しにくくなります。
私の考えでも、おそらくロングホイールベースの方が良さそうです。

ただ本当にホイールベースだけを変えてエンジン位置を動かさなかった場合、
重心がそれほど変わらないので、慣性の影響の面ではMRとRRの違いほどの
変化にはならなそうです。
私の考えが合っていれば他の面で劇的ですが。

蛇足ではありますが、この場を借りて。
今のところ、エンジンレイアウトの質問で８名にご回答頂き、
エンジンが中央よりの方が４名
前が軽いという方が３名(恐らくと推測した方１名含む)
独自の説明をなさる方１名(もっと詳しい説明があれば判明するかと)
４：３の割合となりました。
車の話はややこしいですね。
タックインの説明もほとんどが不正確ですし。

回答No.10

fxq11011

回頭性はフロントの重量（慣性質量）によります、軽いというより慣性質量の小さいほうが有利。
普通は後輪を中心に前輪が円を描きます、一番大きく（速く）動くのは車の前端ですね、もっとも動かないのは後輪の上ですね、大きく動く部分が重いと慣性質量が大きくなり、動き出しにくく、動き出したら止まりにくくなります。
したがってリアエンジンのポルシェカレラの回頭性は抜群と何かで読んだことあります。
ミッドシップは、尻を振るような状況でも、一番慣性質量の大きいエンジンを大きく振りまわさないためニュートラルな感覚になります。
ポルシェカレラの回頭性は抜群だが、尻を振らない保証はありません、尻を振りだしたら慣性質量大きいためコントロールは困難、あくまでも回頭性については・・・・・。

お礼

回答ありがとうございました。

補足

高速で旋回する場合は、もっとも動かないのは車体中央だと思われます。
その説明だと外輪差現象が無いことになり、ゆっくり走っているとき限定です。
その一方でゆっくり走っていると困難なテールスライド現象の説明がありちぐはぐですね。
私が外輪差現象と呼ぶことについてはこのページが詳しいです。
http://www.takatafound.or.jp/column/2011/0516.html
このページで図を交えて説明があるとおり、高速旋回では、
後輪をカーブの中心側にして円を描くということはなくなります。

回答No.9

alfa1558V

ANo.8です。

中段以降、誤変換だらけ（回答性×　回頭性○）でした。
お見苦しくて申し訳ありません。

お礼

どうぞお気になさらずに。読みづらくありませんから。

回答No.7

o-sai

コーナーを一つに考えると陥りやすい混乱です。

まず、コーナーの初め（アプローチ段階）においては、前タイヤに掛かる面圧が重要です。
巾広タイヤでアクセルオンのまま回答を始めるのはドアンダーです。

なので巾の狭いタイヤを選択し、アクセルを抜いて、面圧を掛けた瞬間に回頭させはじめます。
（ここでは前エンジンのFFが一番回頭性が良い）

コーナーのグリッピングポイント手前では、流し気味に進入したリアをコントロールして回頭具合を調整します。

オーバー気味に入ったのならリアの流れを止める方向、アンダー気味に入ったのならリアを更に流す方向、という具合に。

コーナーの中盤では横荷重（G）が掛かりやすいので、重量物（エンジン等）が中心付近にあったほうが回り易い。（コマの原理）
エンジンがリアにあると慣性重量物としても使えるので、上手に回せば小さい半径で回れます。

で、出口からの直線へのアプローチでは、トラクションが逃げない位置に重量物があったほうが有利です。

ところで、ホイールベースは短い方がよく回ります。
これがコマの原理です。（スピンはし易い）

お礼

回答ありがとうございました。

補足

コーナーの後に直線が長く存在するかどうかによって有利なレイアウトが
変わるということでしょうか?
重量物が中心付近にあると、横荷重が掛かった後で有利になるのですか?
http://kotobank.jp/word/%E6%85%A3%E6%80%A7%E3%83%A2%E3%83%BC%E3%83%A1%E3%83%B3%E3%83%88
この世界大百科事典の説明を見ると、横荷重をすばやく掛けられると
読めるのです。
http://www.takatafound.or.jp/column/2011/0614.html
このページでも解説されています。

ホイールベースについてですが、「全長が同じ」場合と質問したのですが、
その場合でも、短い方がよく回るのでしょうか?
コマの原理は全長が違う場合にしか適用されない気がするのですが。

回答No.6

chiha2525

回頭性の基本的な考え方は、同じ重さ同じ長さの棒の真ん中をもってくるくる回すとき、重量が真ん中に集まっていたほうが端に分散しているより回りやすいよねっていう、誰でも直感的に分かるところから来ている。だからＦＲとＭＲを比べたら、重いエンジンが中心付近にあってフロントの軽いＭＲのほうが回頭性が高いよっていうことになる。
ところがポルシェ博士のＲＲ理論では、クルマは後輪付近を軸に回るのだからリアヘビーなＲＲのほうが良いということになる。
というのが昔の考え。ところが実際にはフロントに荷重がかかるＦＦなどのフロントヘビーのほうが、コーナリングは速いのではなかったかと思う。前輪がコーナリングフォースを生まなければ後輪はコーナリングフォースを生めないからね。
クルマがどうやって曲がるかというと、この前輪と後輪が生むコーナリングフォースによって曲がる。遊園地にあるゴンドラという巨大な前後にゆれる船があるけど、あれを横倒しにした感じかな。だから回頭性というのはコーナリングにあまり影響をおよぼさない、のではないかと私は考えている。
さらに言うなら、コーナリング速度というのは、思った以上に差が無い。コーナリングの限界速度は車種によらず大抵同じくらいにしかならない。
ではどこで速い遅いの差がつくかというと、コーナリング後の直線加速、これが速い車が速いということになる。で実際に速いのは４ＷＤ、次に加速時に駆動軸である後輪に荷重がかかる後輪駆動、一番遅いのがＦＦということになる。

オーバーステアというのは「前輪のコーナリングフォースｘ前輪から重心までの長さ」の力が「後輪のコーナリングフォースｘ後輪から重心までの長さ」より勝ること、これは例えば右に曲がっていたら車が勝手にどんどん右に曲がろうとするという現象が起こる。前輪が勝ればオーバーステアになるので、後輪がすべってグリップを失う（スピンという）とオーバーステアになる。たこ踊りとかテールハッピーとか言われる状況になり、その後ガードレールにつきささる。このとき回頭性がよいとクルマがすぐにくるりと回ってしまい制御が難しくなる、これがＭＲは云々。また後輪の荷重が増えるとコーナリングフォースは減る。だからリアヘビーなＲＲなどは後輪を太くして減る量を抑えている。後輪に重い荷物を大量にのせた車や、後輪の空気圧が抜けた車（これが後輪が重いのと同じ現象で、コーナリングフォースが減る理由のひとつ）ではオーバーステアな車となる可能性があり、ある速度域を超えるとオーバーステアが顔を出しガードレールに突き刺さるので注意。高速を走る前にタイヤの空気圧を高めにするのは、これの予防。

ドリフトは後輪のグリップを失った状態なのでオーバーステア状態といえる。後輪に合わせて前輪のコーナリングフォースも減らしているのでコーナリング速度は遅くなる。さらにコーナリング後の直線加速も、後輪がグリップを失った状態なので遅くなる。

つれづれと書いてみました、理解してくれると嬉しいです。

お礼

回答ありがとうございました。
補足質問にもう一度回答を頂けると幸いです。

補足

理解できると私も嬉しいのですが、残念ながら理解できません。
フロントヘビーの方がコーナリングが速いのならば、
何故、フロントミッドシップのクルマがあるのでしょうか?
前後重量配分を後ろよりにして加速性能を稼ぐという理由ならば、
リアエンジンにして30:70くらいに配分すればまるで比較になりません。
労力に見合っていない気がするのですが、気のせいでしょうか?
回頭性の良さというのは、旋回に必要なコーナリングフォースと関係ないのでしょうか？
少ない時間でクルマの向きを変えられた方が有利な気がしますが。

コーナリングで差が付かず直線加速で差が付くのならば、どうして、
レーシングカーにリアエンジンが少ないのでしょうか?
もっと多くてもいいはずですよね。最も腑に落ちないところです。

回答No.5

seble

回頭性だけならリヤエンジンです。
フロントが軽い方が早く回ります。慣性の問題。
回りすぎて簡単にスピンします。
それだと操縦性は悪いので、前後が均等のミッドシップの方が車の完成度としては高くなります。

ホイールベースが長いと回頭性は悪くなります。
振り子の原理でも長い方が遅くなります。

フォークリフトのようにリヤ操舵ならフロントエンジン。
（昔の乗用車でも何かあったと思う）

お礼

回答ありがとうございました。

補足

＞フロントが軽い方が早く回ります。慣性の問題。
ヨー軸は前後車軸の中心付近を通るのではないのですか?
自転軸付近に重量物が密集しているほうが慣性モーメント的に有利だと思ってました。
もし、詳しく説明してある本やサイトをご存じなら是非教えて貰いたいです。
＞振り子の原理でも長い方が遅くなります。
振り子の重りにあたるのはタイヤではなくクルマ全体だと思います。
タイヤが重りだと、糸の長さの変化がホイールベースの変化になり、
タイヤが非常に重いことになってしまい、奇妙です。

回答No.4

arau-otoko

私が思うに、フロントが軽いから、エンジンが中心付近にあるから回頭性が良いのではなく、「重いものを車体の中心付近に集めた方が、回頭性が高い」ではないかと思います。
　理屈では、重いものを車体中心付近に集めると、雰囲気コマが廻るように回頭性は上がってきます。

　でも、これはタイヤが常に100％のグリップ力を持っていることを前提にし、車に掛かる慣性の力のみで考えた場合の話です。

　実際には、タイヤのグリップ力は、タイヤに掛かる荷重に依存しているので、タイヤと路面の摩擦係数が不足している場合などは、ミッドシップのようにフロントが軽いとグリップ力が不足し、逆に回頭性が悪くなります。

　サーキット走行だけで考えると、グリップの良いタイヤと路面、高速域での走行が前提なので、慣性の及ぼす影響が大きく、重いものを中心に集めた方が回頭性が高いと思いますが、一般道で走るのであれば、ある程度フロントが重いほうが、前輪のグリップ力が稼げて、回頭性が高いと思います。

　ホイールベースについても、車に掛かる慣性力を重視して考えるか？回転半径を重視して考えるか？低速域か高速域か？によって、答えは変わってくると思います。

お礼

回答ありがとうございました。

補足

タイヤのグリップ力が不足する場合、フロント側の重量が多くても、
遠心力によりフロントタイヤが先にブレークして、
アンダーステアというか自転しない方向で挙動するのでは?
実際、WRCのグループBにリアミッドシップの車両がいくつかありますよね？