アッカーマンジャント式のステアリング構成

Question

アッカーマンジャント式のステアリングを構成するための、
必要条件を教えてください。

ナックルアームの角度は、後輪軸中点とナックル回転軸を結んだ線の角度にする事はネットで調べて分かったのですが、ナックルアームの長さについては分かりませんでした。

ナックルアームの長さの条件があれば教えてください。
お願いします。

LB05 · Accepted Answer

厳密にはナックルアームの長さはアッカーマンに無関係とは言えませんが、ナックルアーム長は操舵のオーバーオール・ギヤレシオ、部品同士の干渉（狭いホイール内側にナックルアームを押し込む事によるレイアウト上の制約）等によって決定してしまうので、逆にナックルアーム長は『固定因子』と考えた方が設計がラクです。

　ところで老婆心ながら一つ。
　ネットで調査された『後輪軸中点とナックル回転軸を結んだ線』という設計方法は多くの自動車工学書に書かれていることで、サスペンションに関するＨＰを開設している方の殆どがその方法をウノミにしていいる様ですが・・・実はこの方法では、外輪と内輪の旋回中心が厳密には一致しません。（現実的なナックルアーム長を最初に設定し、作図してみてください。左右輪で旋回中心を完全に一致させるのは・・・操舵系の機構上不可能です。これは機構学を身に着けているヒトなら容易に推測出来ることです。）
　故に、アッカーマン・ジャントゥ・ジオメトリを取り入れる場合、『実舵角のどこで旋回中心を一致させるか？』という問いに対する解を探すことになります。
　が、この問題に対しては最適解（というと言い過ぎなので、ここでは『最良の妥協点』と言っておきます）が存在します。

　自分は『自分なりの』妥協点を持っていますが、それはここでは言わないでおきましょう。これは実際にサスを作って自分で実験した事がある者にしか判らない事なので、正直なところ・・・ここで書き込んだことが、ネット上に溢れる『自称プロのシロートＨＰ』にコピーされたりしたらなんだかシャクだ、という甚だ度量の狭い話です。
　色々なクルマのアッカーマン率を調べ、そのクルマのハンドル戻り感やハンドル操舵に対するリニアリティ（ハンドルの効き具合）などを注意深く観察すれば、傾向が見えてくるでしょう。

LB05 · Answer

再度ご質問頂いていたんですね。これは回答が遅くなりました。

>この様な目的でアッカーマン率を決定する場合も、2点の補足内容に注意するべきでしょうか？

　いや、ゼンゼンありません。ご質問内容から、ヒトが運転するクルマを作るのかと（勝手に）想像してましたが・・・この規模なら『模型』ですね。

　ところで、『指定した地点まで自動走行させる』とのことですが、これは何か路面上のマーカに追従するとか前方注視モデルを持っているということでしょうか？
　っというのも、前回回答の『ハンドル切れ込み』に関して、終始目標に対するズレを修正する制御なら考えるまでもありませんが、シーケンシャルな制御（あらかじめ走行軌跡を記憶させておいてその通りに走らせる制御）だと、操舵力が速度や舵角でコロコロ変わるのはちょっとまずかろぅ、と感じただけです。（勿論、タイヤの実舵角を直接見張っていて『ローカルな』フィードバックをかけている操舵の制御機構なら、シーケンシャル制御でも操舵力変化を考慮する必要は無いと思いますが。）

LB05 · Answer

コメント読みまして再登場です。
　それはつまり、最小二乗法で近似する、と言う話では？なるほど～やりますね、なかなか。自分は最小二乗法でアッカーマン率を決定した事はありませんが、大変よいお考えだと思います。

　さて。
　どの様な事情でナックルアーム長とアッカーマン率の決定が必要なのか判りませんが・・・先の回答に対するコメントを読んで、この御質問はシミュレーションのパラメータを埋める様な話では無く、実際にクルマを製作する話の様な気がしたので、２点ばかり補足です。

その１；フルステア付近の舵角に注意してください。
　アッカーマンからのズレが大きいジオメトリでは、ハンドルを切っていくとフルステア寸前で『ストン！』とハンドルが切れ込み、戻ってこなくなる『切れ込み領域』が発生します。
　この現象は最大切れ角やタイヤサイズ、輪重、或いは走行速度等によって違い、『切れ込み領域』を机上で検討するのはちょっと難しいです。（タイヤが正確にモデル化出来ないので、ＡＤＡＭＳの様な大規模シミュレーションを使っても実車とはなかなか合致しません。）
　実際に作ったクルマに『切れ込み領域』が発生してしまったら、対策は・・・
(1)アッカーマン率を上げる
　これにはナックルアームの作り直しが必要です。
(2)最大切れ角を減らし、『切れ込み領域』を回避する
　最大旋回半径が設計初期の目標値より大きくなってしまいますが、即効力を求めるならこちら。
・・・といったところ。ただ市販車では、『切れ込み領域』付近でのみ作動する短いスプリングを入れてセルフ・アライニング・トルク（ハンドル戻り力）を増やす、という小手先で解決したり、更には単に『そのまま放置』しているケースもあるぐらいなので、要するに程度問題とは言えます。（１ｇ・ｍ足りとも切れ込みトルクを許さない、という話ではないということです。）

その２；アッカーマンは、走行性能（旋回性能）に影響します。
　アッカーマンをパラレル傾向に振ると、操舵初期の応答性が向上します。
　この話がアッカーマン率決定を更にややこしくしています。勿論ロードカーではどうでもよい領域の話になりますが、レーシングカーでは無視出来ないほどの効果が見られます。（ネガティブ・アッカーマン・ジオメトリを取ったレーシングカーも過去にはあったほどです。勿論ネガにまで振ってしまうと、今度は直進安定性に問題が出ますが。）

アッカーマンジャント式のステアリング構成

再度ご質問頂いていたんですね。

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