フロントに荷重が乗りすぎてアンダーステア

Question

もしかしたら変な質問かもしれませんがご容赦ください^^;

最近、スポーツドライビングを楽しみ始めたものです。
（サーキット走行や草競技に参加しています）

ドラテクについて、勉強しようとWEBを探すと
参考になるサイトがたくさんあるのですが、その中で気になるところがあります。
それは、
コーナー進入時のブレーキングについて,
ブレーキが強すぎるとフロントに荷重がかかりすぎて、
タイヤのグリップの
限界を超えてアンダーステアが出るというような
説明です。

わたしは、単純に考えて、荷重がかかればかかるほどグリップは増すと思うので、理解しがたいのです。
もちろん、荷重とグリップは完全な比例ではなく、おそらく最初は荷重が増すほどグリップも増すけど、ある程度荷重がかかれば、それ以上荷重をかけても、あまりグリップが向上しないというラインはあるかと思います。それにしても、基本的には荷重がかかるほどグリップが増すのが当たり前と思うのです。もしかしたら、タイヤの変形などによってちょっとはグリップが失われることがあるかもしれませんが、問題ではないような…。

個人的には、この現象は、単純にタイヤのグリップが、減速のために使われすぎて、コーナリングフォースをそこに加えたら、グリップの限界を超えて滑り出すという、割りと初歩的な知識で理解できる現象ではないかと思っているのですが、どうでしょうか？

この理解は誤りでしょうか？

この疑問には先があって、フロントサスの減衰力などを弱めると、前に荷重がかかりやすくなるから、この過荷重の現象でアンダーが出る場合もあるような説明もあるので、サスセッティングの理解にまで影響してくるのです。
それって本当～～？？あまりにも柔すぎただけじゃないの？？って半信半疑です。

このあたりのことについて、お教えいただけないでしょうか？

ARTORY · Accepted Answer

＞この理解は誤りでしょうか？

それで正解です。

簡単に説明するとタイヤのグリップ限界値はさておき。
ブレーキングによる荷重移動にてフロントタイヤに荷重を乗せてグリップを稼ぐ、
これは極当たり前のテクニックです。
で、ブレーキをかけ過ぎると何故アンダーになるのかと言うと
ブレーキによる荷重移動でのグリップ増加分よりも
それを発生させるだけの減速でのグリップ使用分が多くなるからです。

サスのセッティングに付いては条件が色々と有るので一概には言えませんが
減衰力が極端に弱ければタイヤに伝えるべき荷重をサスが逃がす事になるので
アンダーになりやすい傾向になります。
逆に極端に減衰力を強めればサスペンションが縮まず車の荷重が充分に移動しません、
加えて路面の凸凹にて車が跳ねるのでグリップが安定しなくなります。
程よく沈み跳ねる事なく動くセッティングってのが理想ですね。

kuro_fd5 · Answer

同じ回答になってしまいますが、質問に書いてある解釈で合っていると思います。
　基本的に物理の考え方になるので、荷重は垂直方向、慣性は進行方向、遠心力は進行方向に対し横方向と、別々に考えるのが分かりやすいです。
　道が平坦なら4輪に乗る荷重の合計はほぼ車重になります。その車重が、どのタイヤに移動するかというのが、荷重移動です。ブレーキングすれば当然前に荷重が移動します。すると、前後のタイヤにかかる垂直方向の力は、例えば(前：後)＝５：５から７：３に変化します。次に、タイヤのグリップは路面との摩擦力です。その摩擦力は垂直に押さえつける力と比例します。つまり、荷重が倍になれば摩擦力(グリップ)も倍になります。ここまでが荷重の話です。
　慣性力や遠心力はブレーキングやコーナリングの度合いで水平方向の力が決まります。
　最終的に慣性力+遠心力と摩擦力(グリップ)のバランスになり、「止まれる・止まれない」、「曲がれる・曲がらない」などの結果があります。ブレーキングが強すぎると慣性力が大きくなり、荷重の増加による摩擦力の増加が慣性力+遠心力に負けて、アンダー(タイヤロック)になります。ブレーキが弱すぎると、慣性力は少ないものの、荷重も乗らないので摩擦力が少ない分、場合によってはアンダーになります。つまり、曲がるために丁度良いバランスの取れたブレーキの度合いが、それぞれのコーナーにはあります。
　Sasabukiさんが見たサイトは、ここで言う垂直方向の力＝荷重というのを、斜め前方に掛かる慣性力＋荷重と捕らえて考えた結果ではないかと思います。この表現だと、勘違いしやすいかもしれませんね。少し長く分かり辛いかもしれませんが、参考になれば幸いです。

yuuro-r · Answer

たいへん興味深いお話なので、コメントさせて頂きました。
お答えになっていない点、ご容赦下さい。


コーナー進入時、ブレーキによるフロント荷重によってアンダーがでやすいということについてですが、確かにグリップは増しますが、もう一点、車体・エンジン部（シャシ以外の部分）の慣性力（Ｇ）が大きく影響しませんでしょうか。
つまり、物体にはその状態を維持しようとする物理法則が働いていますから、車体・エンジン部は、ブレーキかけてステアリングを切る前の方向を維持しようとすると思います。その結果、ブレーキが強いときや、車体が重いときには、慣性力の影響でアンダーがでやすくなるということにならないでしょうか。
そう考えると、サスの減衰力が小さい場合、車体・エンジン部の慣性影響がより大きくなることになります。

例えば、下りを考えたとき、ＦＦの方がＦＲよりも、より荷重が前にかかって慣性の影響が大きくなり、アンダーがでやすいということになりませんでしょうか。

ですから、アンダーとかオーバーとか良く言われますが、車の駆動方式、平地か上りか下りか、車体重量のバランスなど、トータルで決まってくるのではないでしょうか。

例えば、私はランエボにのっておりまして、これは４駆という位置付けですが、フロントデフ、ＡＣＤ、ＡＹＣ、リアデフが影響しあって、複雑にコンピュータで制御されます。
とにかく、私自身、サーキットなどでかなり下手な運転をしてしまっても、車が制御してくれるというところがあります。
しかし、一方で、以前、公道のごく普通の登りカーブで、ごく普通の速度で、曲がりきったあとに突然アンダーがでて反対側に突っ込んだということがありました。
この場合は、登りで荷重が予想以上に後ろにいってしまい、フロントが浮いたようになって制御不能になって、アンダーがでたといった感じでした。
ですから、このとき、アンダーといっても、慣性力やグリップの限界とかは全く感じておらず、簡単に曲がった後で、フロントが浮いてしまって事がおこったことであり、Ｇを受けて曲がれなかったといようなアンダーとは全く違いました。

このアンダーやオーバーのことについては、いろいろなケース毎に違ってくる奥の深い問題のように思えます。そのあたりをきちんと理解していくことは、サーキットにしても公道でも、たいへん大切なことであると、認識しております。

長文分にて恐縮ですが、誤り等についてご指摘頂くと同時に、このあたり、詳しい方に整理して頂いてコメント頂けると幸いです。

macmax · Answer

荷重の入力方向の問題もありますね。
荷重は、基本的には上から下へと掛かる、と思われているのだと思いますが、これには「運動エネルギーの変換」が必要です。
車のタイヤに掛かる荷重と言うのは、車が前に進む運動エネルギーを、垂直方向へと変換する事が必要となります。
車に掛かる運動エネルギーは、基本的には「後ろから前」へと掛かっています。
その運動エネルギーは、ブレーキを掛ける事でサスのピッチングを起こし、タイヤの垂直方向（垂直荷重）へと流れます。
この垂直方向に掛かった力が「荷重」です。

これはバイクのフロントフォークをイメージすると判り易いでしょう。
バイクですと、フロントフォークの角度（キャスター）が立っているものですと、ジャックナイフ（フロントを軸にリヤが上がる挙動）を起こしやすくなります。
これは、運動エネルギーの垂直方向への変換がし易く、後ろから掛かる運動エネルギーを荷重に変換出来るためです。
これが、キャスターが寝ているバイクですと、運動エネルギーの変換が難しい為に、ジャックナイフにはなり難いのです。
バイクを前に進める運動エネルギーが垂直方向へと変換されず、タイヤの接地点を後ろから前へと押し出してしまうのです。
つまり「荷重が乗り切らないアンダー」状態になるのです。

車がジャックナイフするほど荷重が乗る事は、実用車においては、現実にはありえないと断言しても良いでしょう。
つまり、車の運動エネルギーの多くは、タイヤの接地点を、後ろから前へと押し出す「横方向のエネルギー」なのです。

この横方向への運動エネルギーが大きく、荷重によりグリップしたタイヤの「グリップ力の限界」を超えてしまうと、車のフロントタイヤは「アンダーステア」となります。
これはコーナリング中だけではなく、直線時の急制動でも同じ事になります。
急制動時のタイヤのロックですね。

ダンパーの圧側減衰が柔らかすぎる時にも、バネがソフトすぎる時にも、過荷重のアンダーも出る事はありえますね。
しかし逆に、バネやダンパーが硬すぎるときにも、荷重移動が起こり切らない為にグリップが不足し、アンダーになる事もあります。
サス周りのセッティングには、車の重量や重心位置、エンジン搭載位置などの影響も考える必要があるので、一概には言えませんけどね。

looook · Answer

まったくの素人ですが・・・

フロント荷重でタイヤのグリップの限界を超えて、と言う事は
既にタイヤはスリップしてますよね？
フロントがスリップしている状態では曲がれませんからアンダーになるんではないでしょうか？

フロントに荷重が乗りすぎてアンダーステア

＞この理解は誤りでしょうか？

同じ回答になってしまいますが、質問に書いてある解釈で合っていると思います。

たいへん興味深いお話なので、コメントさせて頂きました。

荷重の入力方向の問題もありますね。

まったくの素人ですが・・・

この回答への補足

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