自動車運動力学~気持ちよいハンドリングのしくみと設計参考動画



第01章 自動車の運動方程式…ここでは物理量を表す動画を紹介します(ブラウザはGoogleCromeを推奨します).

ヨー角速度(ヨーレート)r 説明動画

 

鉛直軸回りの角速度がヨー角速度rです.この景色の流れ方がrです.この場合,円一周を約10sで回っていますのでr≒-360/10deg/s≒-0.6rad/sです.なお,rの符号は左旋回が正です.


重心位置車体横滑り角 β 説明動画

 

車両の向きを表す車両中心線x軸から車両の真ん中付近(重心位置)の進行方向(車速V)を見た角が重心位置車体横滑角βです.この動画では β≒-30°≒-0.5rad程度ついているのではないでしょうか.


第03章 動的な操舵応答の基本性能

インパルス応答試験(ポジションコントロール)

 

舵角のインパルス応答試験です.舵角と車両応答(ヨー角速度など)とを周波数分析して,周波数応答関数を求めるために用いられることがある試験法です.この動画では,車速が50km/hのため,ヨー角速度が目立ちませんが,100km/hではもっと顕著になります.


インパルス的な操舵 と ヨー共振モード

 

3分36秒付近をご覧ください.インパルス的な操舵です.3分46秒ぐらいでは,ヨー共振モードのダンピング(の良さ)を指摘してるように思われます.


耐転覆性能

 

タイヤの摩擦係数が高い場合,転覆することがあります.したがって,転覆に配慮した設計が必要な場合があります.


第05章 旋回中の加減速時の安定性

 

旋回中にアクセルオフをするとスピンしやすいのです.したがってアクセルオフ・緩ブレーキ時の旋回安定性にも配慮して設計する必要があります.


第07章 腰で感じる操舵直後の車両の動き

 

1分50秒 「リヤタイヤの接地感が高い」「リヤタイヤが踏ん張る感覚がかなり強い」・・・リヤグリップ感のことだと思われます.↓の動画も同様です.

 


 

2分20秒「リヤタイヤがしっかり踏ん張る」「リヤタイヤの上に自分が乗って,軽いノーズを振り回している感じ」はリヤグリップ感に相当すると邪推しております.


第08章 手で感じるハンドルからの力

 

2分20秒「ステアリングで感じるインフォメーション」「タイヤが路面をつかまえる感覚がわかりやすい」…リヤグリップ感を手で感じていると邪推しております.


 

 

3分15秒「タイヤのグリップが手に伝わってくる」「車との対話ができる」などが,手で感じるリヤグリップ感に該当すると思われます.


 

3分50秒「操作感が気持ちよい」等とありますので,操舵系単体の性質を指摘していると邪推しています.


第09章 手で感じるハンドルの動き

フォースコントロール下の安定性(気持ち悪いハンドルの動き)

 

2分51秒から,ハンドルが勝手に回っています.これがフォースコントロール下の不安定現象であり,いわば気持ち悪いハンドルの動きです.この不安定現象のとき,車両は尻振りモードになります.


インパルス応答試験(フォースコントロール)

※通称「手放し方向安定性試験」

 

操舵トルクのインパルス入力を加える試験です.操舵トルクと車両応答(舵角やヨー角速度など)とを周波数分析して,周波数応答関数を求めるために用いられることがあります.なお,佐野先生のお話では,もともとは操舵系の摩擦を図るための試験だったとのことです.しかしドライバーはトルクも使って操舵します(フォースコントロール)ので,この試験はフォースコントロールにおける操舵応答試験としても有効ですね.


第10章 目で感じる車体のロール運動 …人間の感覚に大きな影響を与えます

ロールの大きさ

 

6分50秒付近「ああ怖い,こけそうだ」.転覆しそうな気配はありませんが,ドライバはロールに敏感なようです.


 

4分40秒付近をご覧ください.おそらく,ロールが大きいので悲鳴を上げていらっしゃるのだと思われます.


 

2分30秒.手のジェスチャーにご注目下さい.気持ち良いノーズの入り方です.ロールとピッチが同期することを説明していると邪推します.なお,これは制動⇒操舵のパターンですが,下の動画のように,操舵だけでもピッチが生じます(気づかない場合もあります).


ロールにともなうピッチ

 

ロールに伴うピッチがご覧いただけます.前半のほうが分かりやすいですね.ロールとピッチとの位相差によって,ドライバーの旋回感覚は大きく変わります(錯覚です). 


ロールとピッチが同期している例

 

4分40秒あたりのコーナリングで,ロールとピッチとが同期していることが分かります.そのジェスチャーが4分59秒ふきんの手の動きです.


ロールとピッチとが同期していない例(ピッチ先行)

 

1分35秒あたりから,ロールに伴うピッチが生じています.このピッチはロールよりも先行しているため,旋回の変化として知覚されているようです.これを,1分46秒付近では,「横の荷重移動」2分8秒付近では「リヤが横に逃げる」と評しています.この感覚を↓の動画の8分52秒では「(リヤが)流れた振りをして流れてない」と錯覚であることを示唆していると思われます.


 


第11章 スポーツ走行における旋回限界

説明動画

 

旋回中のブレーキと加速に注目して下さい.ブレーキはブレーキランプでわかります.加速はエンジン音に注目して下さい.旋回の途中までブレーキを踏み,その後アクセルオン,直進になる少し手前でアクセル全開になっていますね. このようにスポーツ走行では,旋回中に加減速が行われます.