速く走るのにロールは必要か

モータースポーツで速く走るのにロールは必要か不要か、
ネット上でも教えてgoo上でも意見が分かれていて判然としません。
実際のところどうなのでしょうか、ご存知の方お教え下さい。
（車体下部のダウンフォースを多分に必要とするF1やGTカーは特殊な例だと思うので、
そういう構造じゃない車で考えて頂けたらと思います。）

ロール必要派は、
・ロールによって荷重移動を起こしタイヤに荷重を乗せるため
・リジッドのカートでも接合部を緩めてフレームをしならせるくらいだから
・ロールしないと荷重移動を感じ取れないから

ロール不要派は、
・ロールしなくても荷重移動は起きてるから
・荷重が乗った側より荷重が抜けた側のグリップ損失の方が大きいから
・ロールすると不要なジオメトリ変化が起きてタイヤを美味しく使えないから

だいたいこういった意見が出てきています。

No.4 ベストアンサー 回答者： loftybridge 回答日時： 2019/10/08 03:34

‣・・凄まじい質問が来ましたね～(;^ω^)これ、4000字では書き切れませんよ。

ってか、全て書いたらちょっとした本になりますね。
　っというワケで、とりあえず御質問に回答しつつ、検索のネタだけ提供するつもりで打ちます。御質問者様に限らずこの質問に興味がある方は、各自で勉強してみてください。（ちなみに・・・ワタシは元レーシングカーデザイナーで、現在は車両運動とサスペンションが専門分野の研究者であり、また若い頃は某自動車メーカーのテストドライバー資格も持っていました。これから打つことは、自動車の改造を趣味としているマニアの『思い込み』ではなく、実際に30年以上『これで食ってる』エンジニアの話です。）

　まず先に結論を言いますと‣・・ロールするクルマの方が速く走れます。がしかし、それはロールが必要なんではなく、速いクルマはどうしてもある程度ロールを許してしまう、っということです。

　さて。
　『速いクルマはどうしてもある程度ロールを許してしまう』の説明は、内容がテンコ盛りで何から話せばよいのか判らないので、とりあえず一つ一つ話を勧めましょう。

>・ロールによって荷重移動を起こしタイヤに荷重を乗せるため

　完全に間違い、っというか‣・・残念ながらこのヒトは、車両運動の分析能力が低過ぎる様です。
　荷重移動の物理的メカニズムが判ってないのか理解出来ないのか‣・・まぁ要するに、この発言は無視してOKです。

　ちなみに、

>・リジッドのカートでも接合部を緩めてフレームをしならせるくらいだから

　それはロールが目的ではありません。後述する『ロードホールディング』と『荷重移動のオーバーシュート』に関連する話であって、ロールは（上述した様に）結果論です。

>・ロールしないと荷重移動を感じ取れないから

　う～ん・・・やっぱりこの『ロール必要説』を唱えているヒトは、テストドライバーとしては失格です。
　ばね上がグラグラ動くと、正確な荷重移動のプロセスが判らなくなるのがフツーなんですけど。このヒト多分、『ヒトが感じる横加速の大きさや変化量』と『荷重移動』を完全に混同しているというか、分離して感じるだけの能力がないんでしょう。

>・ロールしなくても荷重移動は起きてるから

　御意。
　これ、ワタシの講義（某大学の講師でもあり、『レーシングカー設計・開発概論』という講義をやってます）の『ハンドリングとサスペンション設計』のコマでキモとなっている部分で、2週分を使って講義しています。ワタシの講義を聴講してくれれば、全てが判るのですが‣・・・。
　旋回中に荷重が内輪から外輪に移動するルートは3つあります。これは運動力学で扱うつり合い式を立てるまでもなく、中学か高校で習うベクトルの知識だけで解ける問題であり、レーシングカーデザイナーなら誰もが知ってる（＝知らないとまともなレーシングカーは作れないし、セッティングも出来ない）ことです。興味があれば考えて頂くことにして、一つだけ。この荷重移動3ルートからすると、ロールそのものは荷重移動とは何ら関係ありません。ロールがあろうとなかろうと、等しく荷重は移動します。

>・荷重が乗った側より荷重が抜けた側のグリップ損失の方が大きいから

　この発言もその通りなんですが、上述した様にロールと荷重移動は関係ありません。ロールを減らせば荷重移動も減るなどというリクツはなく、ロールが必要かどうかを議論している場には不要な発言です。

>・ロールすると不要なジオメトリ変化が起きてタイヤを美味しく使えないから

　それはそうなんですが、実際のところ、アライメント変化が問題になるほど大きくロールするサスでは、ロクなコーナリングが出来ません。（端的に言って、ばね上が動き過ぎです。）
　別にロール必要派だって、際限なくロールしてよいとは言ってませんよね。

‣・・っというワケでとりあえずは‣・・・ご質問の『ロール必要派』『ロール不要派』のどちらも、クルマの運動の原理が判って言っている様には見えません。なにか『マト外れ』な意見を言い合っているだけの様に見えます。
　せっかく調査された様ですが、彼らの見解は‣・・忘れましょう。

　で、話を戻して。

※同じクルマで、『速いサスペンション』って何でしょう？
　それは、アンダーステアだとかオーバーステアだとか、操舵応答性がどうだとかロールやピッチングが大きいとか小さいとか以前に、『タイヤの摩擦力を最大限使えるサスペンション』です。
　タイヤが常に路面を捉えていなければ、クルマはロクに運動出来ません。

※タイヤが常に路面のうねりや凹凸に追従するサスを考えると、イチバン簡単なのは空力デバイスを用いてダウンフォースで上から強引にクルマを押さえ込むことですが、ここでは『ダウンフォースを多分に必要とするF1やGTカー‣・・そういう構造じゃない車で』ということなので、空力は考えないということでよろしいですよね？
　っとすると次に考えるのは、当然『路面の凹凸に合わせて動く、柔らかいばねのサス』となります。硬いばねでは荒れた路面でポンポン飛んでしまい（実際に離陸しなくても、弾んで荷重が抜けるということ）、結果、摩擦力が断続的に途切れてしまいます。
　これでは限界が低くコントロールし難いクルマになってしまいます。

※タイヤの路面追従性を『ロードホールディング』と言いますが、高いロードホールディングを維持する為には、よく動くサスでなければなりません。結果的に、ロードホールディングに優れたクルマは、ばねが柔らかいので加減速でピッチングし、コーナーではロールすることになります。

※しかし、ロールすればするほどヨイということはありません。何事もちょうどよいところがあります。
　柔らかいばねのサスでは、操作応答性が低下し、また繊細な操作に対してレスポンスよく反応してくれなくなります。更にフィーリング評価では、ばね上が大きく動くと、ドライバーが限界を感じ難くなるということもあります。
　そこで、ロードホールディングを確保しつつ、ドライバーが許容出来る範囲でサスの動きを規制する必要が出て来ます。（極論を言うと、感受性の低いドライバーがセッティングするとばねを硬くする要求が増えロードホールディングが低下し、ドライバーがいくら『乗り易い』と言ってもタイムが伸びず、反対に繊細な評価能力を持っている者がセッティングすると、柔らかく鈍いサスでも限界を察知することが出来、ロードホールディング優先のセッティングが可能になります。

※すると結果的に、ロードホールディングが良好なクルマはばねが柔らかいので、コーナーでのロールが大きくなるワケです。
　『速いクルマの方がロールする』というのはあくまでも結果論、ということを上述しましたが、それはこのことです。速く走る為にロールが必要という話ではありません。

※例えば、ウイングがない’60年代のF1レースの動画を見てみましょう。（著作権の関係で直リンは貼れませんが、世界的に有名な某動画サイトにも貼られています。）
　ウイングのない時代のF1は驚くほどサスが動き、しなやかに路面のうねりを吸収しつつソフトなロールで旋回しています。

※ドライバーの感覚とロードホールディングの妥協点にセッティングを合わせると、アライメント変化で性能がロコツに低下するほど動くサスにはなりません。
　ただ『速いサス』ではロールセンタを比較的低い位置に設定することもあり、コーナーでの旋回外輪の対地キャンバはあまり良くない方向に傾きます。（ロールセンタが低いジオメトリだと、タイヤはロールに合わせて傾くサスとなってしまいます。何故速いクルマにはロールセンタが低いサスが必要か、っというのは御質問とは関係ないのでハショります。ロールセンタを低めなければならない理由がちゃんとあります。）
　それを是正し、旋回外輪がコーナーでちょうどよい対地キャンバ角となる様に、直進状態ではタイヤを少しだけネガティブキャンバ（＝いわゆる「ハの字」）にしておきます。ネガティブキャンバは接地面が小さくなり前後方向(加減速方向）の摩擦力が減るので、直進時のキャンバ角はは可能な限り小さくします。
　タイヤをハの字にするのは、ちゃんと重要な意味があるワケです。

‣・・・などといっているウチに字数制限が来てしまいました。上記で予告した『荷重移動のオーバーシュート』の話は、ザンネンながら出来ません。またロール自体はコーナーリングの限界を知る為には必要とは限らないとか、しかしロールという動きは速さとは別の理由で必要だとか、いろいろ打ちたいことはあるのですが、またそのうち、っということで。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
先日のタイヤの質問にも詳細にお答え頂き恐縮です。
loftybridgeさんは自動車関連で何か書籍は出されていないのでしょうか？
もしお出しでしたら理解の可不可は別として拝読したいです。

お礼日時：2019/10/09 12:44

No.9 回答者： loftybridge 回答日時： 2019/10/10 01:45

‣・‣すみません。

また登場してしまいました、№4と言いますか、№8です。
　ロールに関して、『これは打っておかないと』という話が2つばかりあり、後で追記しようと思いつつ、すっかり忘れていました。

※まず０ロール。
　『ロールさせた方が限界が判る』『0ロール、或いはマイナスロール（旋回内側にクルマが傾く）だと限界が判らん』という話は、実際にはありません。『ゼロロールが乗り難い』というのは、ロールしないほどばねを硬くすると乗り難い、ということに過ぎません。

※昔、アクティブサスというものがありました。
　これは油圧を使ってサスを伸び縮みさせる装置で（伸びだけでなく縮み側にも働くところがミソ）、’80年代初頭英国のロータスが装置を開発して基本特許を取得し、F1にも使われました。（後にウイリアムズも作りましたが、あれはロータスの『低コスト版』という様なシステムで、働きもロータスの簡易版的なものでした。また後にトヨタがセリカ・アクティブスポーツで、日産がインフィニティQ45で、それぞれ油圧アクティブサスを市販しましたが、これらはロータスの1/10以下の低周波数～概ね2Hz程度しか制御出来ませんでした。ちなみにボルボが油圧で、MOOGが電動でそれぞれアクティブサスを発表したのは、ずっと後の話です。）
　コイツの運動理論は非常に複雑なのですが（数学的にメ一杯カンタンに言うと、各輪の荷重を4つの未知数として、走行しながら4本の方程式を解いてリアルタイムで各輪荷重を決定する・・・っといっても、何のこっちゃ？って感じですよね・・・すみません、うまい説明がみつかりません）、具体的な動きで言うと、ばね上（車体）を完全にフラット（ロールもピッチングも起きない状態）に保ちながら、ばね下では激しくタイヤを上下させ、接地面荷重を狙い通りに保つ、というものです。（アクティブサスは車高調整が目的ではなく、この『タイヤの接地荷重を任意にコントロールできる』という点がハイライトです。）

※ワタシ、メーカー時代にロータスのシステムに匹敵するハイバンド（具体的には25Hzまでタイヤの上下をコントロールする）アクティブサスを作りました。（未だバブリーな時代で、当時所属していた自動車メーカーでは、アクティブサス車の市販を目論んでいました。）
　このクルマ、当然ゼロロールもマイナスロールもプログラムのパラメータ書き換えでどうにでもなりますが、ゼロロールでテストコースや会社近くの高速道路、峠などを走りに行くと・・・ノーマルのサスよりもはるかに限界が判りやすく、しかもそこからアンダーステアにしたりオーバーステアにしたり、自由にコントロール出来ました。ワタシは当時フィーリング評価シート（テストドライバーがフィーリング評価を行う場合、記録に残す為にアンケートシートを書かせます）の備考欄に『このクルマなら誰もがセナになれる』と書き込んだのを覚えています‣・・。
　車両姿勢は完全フラット、しかしタイヤは路面の凹凸に執拗に追従し、荷重ヌケや過大荷重（マンホールや路面継目を踏んだ時の衝撃荷重）など決して起こさない‣・・こういうサスは単に旋回の限界が判りやすいだけでなく、フラットな車両姿勢により『各輪への荷重移動の様子』まで感じ取ることが出来ました。
　ゼロロールそのものは、『限界が判り難くなる』こととは関係ありません。

※ではロールはあくまでも結果論で、ロールを変更するというのは無意味なのか？というと。
　ご質問の『モータースポーツで速く走るのに』ということを考えると、№4で述べた様にロールは結果論ですが、しかし市販車ではそうでもありません。
　これは以前の『太いタイヤはハイグリップか？』の回答で補足質問を頂いた『ロールで横加速度を吸収する』という話です。
　具体的な話は長くなるのでハショりますが、ロールとヨーのゲインとフェイズ（応答と遅れ？）を近付けると、旋回時のフィーリングが劇的に改善されることが判っており、その為に『ロールのチューニング』が必要になります。
　要するに『キモチのよい旋回特性』を得る為にはロールがキィだということであり、この点で言うと、ロールは『速く走る』場合と『キモチよく走る』場合とで扱いが変わってくる、ということです。

‣・・う～ん、難しい言い回しになってしまいましたね～。学生や若いテストドライバには、クルマの横に乗せて『三半規管で感じる加速度と、視覚的に捉えられるヨーを比べろ』『これがキモチよいロール』『こうすると不気味なロール』などと実際の動きを感じさせながら教えるのですが、文章だとよく判らんですね‣・・・

この回答へのお礼

こちらもご回答ありがとうございます。
拝読してますとワクワクしてきます、楽しいですね。
詳細にご説明頂き本当にありがとうございます。

お礼日時：2019/10/10 09:31

No.8 回答者： loftybridge 回答日時： 2019/10/10 00:43

‣・・御質問頂いた様なので、再度登場の№4です。

　『タイヤは太い方がハイグリップか？』という様な御質問と、同じ方だったのですね。あちらも補足質問があった様ですが、申し訳ありません、締め切り後に気づきました。

　さて、

>loftybridgeさんは自動車関連で何か書籍は出されていないのでしょうか？

‣・・実はありますが、それを言ったら100％身バレしてしまうのでご容赦頂きたく。(;^ω^)　共著なので1冊売れたぐらいでは、印税は『コーヒー代』にもなりませんし。(;;;^ω^)

　がしかしその代わりと言いますか、参考になる本を何冊か上げましょう。

※『自動車の運動と制御』安部正人著
https://www.amazon.co.jp/%E8%87%AA%E5%8B%95%E8%B …
　初版本は40年近く前に出て、内容の見直しや出版社の変更などが入りながら改訂版が定期的に出ている、『車両運動力学の基礎』と言える本です。（ワタシも学生時代、この本の初版本で車両運動を勉強しました。）
　日本で操縦安定性に関する研究で食ってる者で、この本を知らない者はモグリだと断言出来るほど有名な本です。
　安部先生は、自動車技術会（自動車工学の学会）の車両運動分野で第一人者と言える研究者で、ホンダのSH-AWDの元ネタとなったATTSの共同研究や、また最近は日立オートモーティブのGVCを、日立の山門先生との共同研究で世に出されました。長年、神奈川工科大の教授をされていましたが、ザンネンながらちょうどGVCがマツダ車に搭載された頃、定年で退任されました。
　内容はまさしく大学の教科書で、『文字式の嵐』です。文系のヒトには読み解くのは難しいかもしれませんが、それでも高校までの数学と理科をマスターしていれば十分理解出来ると思います。

※『レーシングカーのサスペンション』アラン・スタニフォース著／松下 弘 訳
https://www.amazon.co.jp/%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%8 …
　レーシングカーのサスペンションを、構造、機構学、運動力学といった多方面から解説している本です。ワタシはコスワース社（かつてF1用エンジン市場を独占していた、レース用エンジンの量産メーカー）のチーフ・デザイナーの方に、『友人が書いた本なんだけど、オマエ、サス屋なら読んでみそ？』などと勧められて読みました。勿論英語の原本だったので、読み切るのに1年近くかかりましたが‣・・すごい本でした。当御質問の№4で打った『荷重移動の3ルート』というものも、判りやすく解説しています。『3ルート』の内容を具体的に書き記したのは、恐らくこの本が初めてなんじゃないか？っと思われます。
　今は日本語訳も出ていますが、この翻訳者の松下さん、いすゞ・ジェミニのイルムシャーバージョンの仕掛け人だったヒトです。ご本人は研究者や設計者というワケではない様ですが、さすが自動車メーカーのヒトといいますか、英語が強いだけの文系の物書きが翻訳したようなトンチンカンなところがありません。
　著書後半の『ストリングコンピュータ』の話はケッサクです。ワタシもレーシングカー‣デザイナーだった頃（未だPCがMS-DOSやN88-BASICで動いていた時代で、立体幾何学を解くプログラムなど容易に組めませんでした）、ドラフター上で『ストリングコンピュータ』と全く同じことをやってジオメトリの検討を行っていました。
　当時は自分オリジナルのジオメトリ設計法だと思ってイイ気に？なってましたが、レース屋はみんな同じことをやってサスを設計していたってことですね～。
　実際に設計で使う場合は誤差を減らす為に1／1～1／2スケールで行いますが、1／5ぐらいまで小さくすれば机上でも『ジオメトリをこう変えたら、アライメントはどう変化するか？』が検討出来ます。

※『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 』酒井英雄著
https://www.amazon.co.jp/%E8%87%AA%E5%8B%95%E8%B …
　最近出た本ですが、『気持ちよい』というタイトルの通り、実験データとフィーリングを突き合わせた内容が含まれています。
　近大の酒井先生は、元トヨタの名物？操安屋として有名で、御自身テストドライバであったところなどワタシの経歴と被ります。
　実のところ学会でも何度かお会いしたことがあり、先生とワタシのフィーリング評価の見解は少し違うのですが、『気持ち良いことが重要』だとする車両運動関連の本は貴重です。（教科書レベルの力学書だと計算式ばかりで『運転手がどう感じるか？』までは書かれていませんし、一方自動車評論家や元レーサーの著作だと『フィーリング』という言葉がすぐ出て来ますが、多くの場合技術的な分析が伴ってないか或いは単に間違っていて、クルマを作っている側には『トンデモ本』です。）
　車両運動に関する、今もっともお勧めの本です。

この回答へのお礼

ご返答ありがとうございます。
私のわがままでお手数お掛けしまして申し訳ありません。
書籍のピックアップまでわざわざありがとうございます。
早速注文しましたので、ちょっと勉強していきたいと思います。

お礼日時：2019/10/10 09:23

No.7 回答者： zipang_style 回答日時： 2019/10/09 11:18

「必要、不要」云々というより、

　現象としてロールが生じるから、
　ロールした状態でコントラーブルなセッティングしているだけかと。

油圧かエアサスか忘れましたが
ボルボが「逆ロール（アウト側がセリ上がる）する車」を開発していましたね。
うろ覚えですが、コーナリング速度が20%くらい向上したかと。
まぁ市販されなかったことをから推測すると
「アン　コントラーブル／乗りにくい」だったのでしょう。

サーキットなら、ロールしたって内輪を縁石に乗り上げるから
「ロール量ゼロ」の必要はないかと。
レースマシンとて、コントロールし易いことが大事なんですね。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
コントラーブルなセッティングをしたらロールした、という現象なだけなんですね。

お礼日時：2019/10/09 12:51

No.6 回答者： fxq11011 回答日時： 2019/10/08 11:06

ロールの有り、無しの２者択一でいくら議論しても結論は得られません。

沖縄だったかな？、賛成、反対の２者択一では投票実施はできない、と自治体から反対されましたね、賛成、反対、どちらでもない、で何とか実施したようですが。
なぜロールする、スプリングがあるからですね、スプリングは必要なのか、（乗り心地以外で）。
ミニカー、安物はリジッドです、少し高価なものは。いたばねのスプリングがついています。
畳の目に直交する方向に手で押し出して走らせると、安ものはすぐ止まります、ばねのある方は結構走ります。
畳の目がそろばん道路と同じ状態になります、スプリングがないと、そのまま走行抵抗になります、スプリングはその抵抗を吸収、方向を変える・・で減少させます。
となっるとスプリングは不可欠、ロールも必然的に発生。
リジッドでカーブ走行、状況によっては内輪が浮きます、カーブといえども遠心力に耐えるだけが能ではありません、幾何学的な円形のカーブとは限りません、操行性も必要です。
内輪が浮けば操行は１本の前輪だけになります、ロールしていれば前輪２本で操行可能です。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
2者択一で決めるものではなかったですね。。。

お礼日時：2019/10/09 12:49

No.5 回答者： rfhjegy 回答日時： 2019/10/08 10:19

論点がおかしい

スプリングの硬さを変えるとロールも変わるというだけで ロールの大小でセッティングする訳ではない

車を速く走らせる為にはメカニカルグリップをあげること。
即ち路面とタイヤの接地を常に最大に保つことである。

路面の凹凸によりタイヤが跳ねると接地が悪くなってしまうので、路面に追従するようにスプリングを装着し吸収
（完全に平面な路面でタイヤも真円で 一切振動がでなければスプリングは不要）

また、コーナリングで遠心力が掛かるとロールしてしまい接地が悪くなるので遠心力に負けないスプリングが必要
（速度が上がれば遠心力も大きくなるので硬いスプリングが必要になり結果ロールも減る）

するとタイムが一番良いスプリングの硬さが決まり 自動的にロール角も決まってしまうというだけのもの

そこからロール不要と更に硬くすれば跳ねて接地が失われ遅くなる。
逆にロール必要と柔らかくすれば遠心力に負け接地面が減り遅くなる

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
ロールはあくまで現象ということですね。

お礼日時：2019/10/09 12:48

No.3 回答者： opechorse 回答日時： 2019/10/07 23:31

自分が現役だった15年前に聞いた話ですが

タイヤの種類で
スポーツラジアルとSタイヤでも違って
ラジアルのグリップだと、十分荷重をかけないといけないから
それなりにロールが必要

Sタイヤだと、発熱の粘着のグリップで十分だから
ロールよりも剛性が重視される
そういう違いがあるようです

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
タイヤの種類によっても違いがあるのかもしれないですね。

お礼日時：2019/10/09 12:41

No.2 回答者： rgm79quel 回答日時： 2019/10/07 22:58

表現と程度の問題です。

サスが無くリジッドにホイールが付いていると速く走れません。
また旋回力も出ませんし、旋回をコントロールすることも出来ません。
そういう事です。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
確かに0か100で判断するのはいき過ぎた表現でした。

お礼日時：2019/10/09 12:40

No.1 回答者： chiha2525 回答日時： 2019/10/07 22:16

モータースポーツで言うならば、ロールは不要です。

時々『ロールがあると荷重が減る』みたいなウソが書かれていますが、あってもなくても変わりません。荷重移動なども変わりません。

ロールがあると、ロールする分だけレスポンスが悪くなるのです。なのでモータースポーツではロールをなるべく少なくします。
もし全くサスのない、まぁゴーカートのようなクルマを造っても、やはりロールします。少しですが。タイヤも鉄も完全剛体ではないですからね。

サスのもう１つの機能は、タイヤ接地面を保つことです。機械仕掛けだと、曲がる時とブレーキの時の区別がつかなくて上手くいかないのですが、最近では電子制御でかなり良いものが造れるようになっているようです。もちろんお高いので、一般のクルマに使われることは、あまり無いようですが。またレースなどでは、規定がどうなってるのか分からないのですが、あまり見かけない？（実は良く知らない）

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
レスポンス確保のためのアンチロールなのですね。

お礼日時：2019/10/09 12:38