仕事で、車の内輪差について調べたいのですが、なにから調べればよいのか分からず、
質問させていただきました。内輪差の計算式または、作図方法を探しています。
定常円旋回のときの式は分かるのですが、カ-ブの入口、出口となるとどうすれば
よいのでしょうか。
(実際には内輪差ではなく、車両の方向と、前輪の方向の差異を計算したいのですが)
どなたか御存じの方、またはURLなどわかりましたらよろしくお願いします。

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A 回答 (4件)

 またまたloftybridgeです。


 「車両の運動と制御」をお買いになられる様ですので、ちゃんと調べました(自分は現物を持っているにも拘わらず、「多分~」などとゆぅ回答は不親切でした。申し訳ございません)。

 初版のタイトルは『車両の運動と制御』、著者は安部正人(あべまさと)で間違いありません。
 出版は共立出版社で、定価¥2400、コードは3053-618080-1371ですが、この初版はかなり古いので(1979年発行)、今では廃版となっている可能性大、です。

 さて、第1刷発行が平成4年7月20日の改訂版ですが、なんとタイトルが変わってました。『自動車の運動と制御』でした(勿論、著者は初版と同じです)。
 これは何故か出版が山海堂で、値段はちょっと高く¥3000、コードはISBN4-381-10052-2です。

 内容にはほとんど差がありませんが、アオボン(初版本の方はブックカバーが青く、業界?ではこの様に呼んでいます)の方にはガイドウェイに誘導される車両(要するに新交通システムですね)の運動に関する項がありますが、キィボン(改訂版はこの様に呼びます)ではガイドウェイの記述がドロップした代わり、駆動・制動力や前後輪舵角制御と車両運動に関する項が増え、より今日的な内容となっています。

 これら『アベ本』は、今や車両運動を扱うヒト達にとってのバイブルとなっています。ちょっと高価ですが、入手されても決してムダではないと思います。
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 旋回するコーナーの曲線や、加減速パターン、操舵パターンなどを決めてやれば、計算は可能です(自動車メーカでは、シミュレーションにより設計段階でそのクルマのステア特性を大まかに把握します)。

が・・・・

1.タイヤデータが必要です。タイヤの摩擦力を線形領域で扱うならまだ判りやすいですが、非線型領域まで考慮するとなると、タイヤの実験データが必要です。
 そして、いずれにしろ、タイヤの特性を近似式に置きかえるかマップ化するかしなければ、連続系のシミュレーションには使えません。
 ただ、このタイヤデータなるモノは、通常タイヤメーカは出したがらないので、公的な機関か自動車メーカの研究・開発部門でなければ入手は難しいかもしれません。

2.荷重移動量も考慮する場合は、車両のモデル化が必要です。
 エンジン、変速機などの主要な部品は勿論、サスのばね剛性やロールセンタなどの幾何学情報まで、細かければ細かいほど計算値は正確になります。

3.一方、2輪モデルの様な、車両運動力学上のベーシックなモデルでの計算で間に合うなら、よい参考文献があります。
 神奈川工科大学の安部教授が執筆された『自動車の運動と制御』です(多分、出版社は山海堂だったと思います)。
 これは大変優れた(恐らく世界でも屈指の)車両運動力学の教科書で、車両運動に関する計算式やモデル化に当たっての考え方など、ベーシックな部分はほとんど全てを網羅していると言っても過言ではないでしょう(理論派と称する自動車評論家や町のチューナーは勿論、工学部出の自動車マニア、果ては自動車メーカで車両運動に携わっているなど車両運動を力学的に追求されているほとんどの方がこの本をお持ちではないかと思われます。かく言うワタシも初版も改訂版も持っており、仕事で大変助かっております)。
 
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この回答へのお礼

ありがとうございます。自動車の運動と制御を買ってみようと思います。
大変助かりました。ありがとうございました。

お礼日時:2001/04/18 15:50

私は数学者ではなく、理論派の走り屋なんですが、


「車両の方向と、前輪の方向の差異」・・・って云うと、要するに『後輪の横滑り角』と『前輪の横滑り角』の差異ですよね。
残念ですが、それは様々な条件で縛らないと式化することは出来ないのではないかと思われます。
と、言いますのも、カーブの入口においては進入速度から旋回速度へ減速することに拠って前輪へ荷重移動します。
同様に、カーブの出口においては、旋回速度から脱出速度へ加速することに拠って後輪へ荷重移動します。
アモントンクーロンの摩擦式により、タイヤのグリップ力は荷重に比例して大きくなりますから、同じ舵角であっても、荷重移動次第でタイヤのグリップバランスが変化し、要求される操舵量が変わってきます。
また、制動力を与えるとグリップサークルから縦方向のグリップ力が使われて、発揮できる横方向のグリップ力は少なくなります。
また、駆動力を与えるとグリップサークルから縦方向のグリップ力が使われて、駆動輪が発揮できる横方向のグリップ力は少なくなります。
つまり、お尋ねの「車両の方向と、前輪の方向の差異」は同じカーブを同じ旋回速度で走行するのであっても、進入時の減速Gに拠る荷重移動量と、脱出時の減速Gに拠る荷重移動量、そして制動力・駆動力が違えば、全く違った物になってしまうのです。
また、さらに突っ込んで言えば、ドライバーの技量に拠って摩擦円の使い方に大きな差があります。
つまり、操作レベル次第で荷重移動量に大きな差が生じますので、速度のみならず操作のタイミングや量・速さまでも限定しないと式に表せないということです。
・・・という訳で、普遍的な式という物は無理なんじゃないでしょうか?

この回答への補足

ありがとうございます。摩擦とか横滑りとかはそこまで必要としていなくて
たとえばゆっくり低速度で動いた時を想定し(交差点のような小さなR)
前輪の方向と車両方向の角度(つまりハンドルの切れ角度)
をしりたいという意味でした。

でも参考になりましたありがとうございます。

補足日時:2001/04/18 15:40
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 私自身は具体的な“計算式”等はわかりませんが、


条件等が記されていないと、回答可能な人でも
答えられないのでは?…と思います。

1. ステアを切る位置・前輪の角度(実際には各地点で変化しているハズ)
2. カーブに対する走行ライン

 素人が考えても、上記2点だけでも決めないとダメなのでは?
 もし、もっと実質的は話であれば、速度や走法・駆動とか様々な条件が必要になりますよね。

この回答への補足

ありがとうございます。質問を補足しますと、前輪の走行ラインを与えて
(そうするとステアを切る位置は決まります)その場合の
前輪の角度(ハンドル切れ角度)をしりたいというわけです。

補足日時:2001/04/18 15:35
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真相は、どうなんでしょうか?

Aベストアンサー

鉄道(新交通なども含め)とガイドウェイバスは法的にはどちらも鉄道ですが、力学的には全く違います。
ガイドウェイバスは四輪車の延長で考える必要があります。

こちらにガイドウェイバスの構造を解説していますが
http://www.maruhachi-kotsu.com/tanken/6gw-4system.html
http://www.maruhachi-kotsu.com/tanken/6gw-5vehicle.html

最初のページの中ほどに曲線を旋回中の画像があります。
ここでわかるのは、右前輪のガイド車輪と左後輪のガイド車輪がガイドウェイに接触している状態です。
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鉄道(新交通なども含め)とガイドウェイバスは法的にはどちらも鉄道ですが、力学的には全く違います。
ガイドウェイバスは四輪車の延長で考える必要があります。

こちらにガイドウェイバスの構造を解説していますが
http://www.maruhachi-kotsu.com/tanken/6gw-4system.html
http://www.maruhachi-kotsu.com/tanken/6gw-5vehicle.html

最初のページの中ほどに曲線を旋回中の画像があります。
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私も撥水コートを愛用しています。(他社のですが)
同じような経験をしておりまして、
非常に興味深いので、検討会に参加させて下さい。

まず、「効果」と「耐久性」を分けて考えました。

「効果」は、#1さん、#2さんが仰っている様に、Fガラスの傾斜角と車速で決まると思います。
さらに突き詰めて言えば、ボンネット等のフロント部分の整流効果(前方からの風がFガラスにどう当たるか)も効いてくるかもしれません。
これは、経験というか感覚的なものですが、普通車の場合は水滴は上方へまっすぐ動いて行きますが、Fガラスが立っているワゴンタイプの場合、水滴がガラスの上方ではなくて斜め上方に動いていた様な気がします。風がFガラス付近で横方向に動いている様でした。
水滴の移動距離の大小は、斜め上方>上方ですから、ワゴンの場合は水滴がガラス枠からはじき出されるまで時間が多くかかり、撥水効果が小さく感じられるのかも知れません。
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 [軽自動車→Fガラスが立っている→風で水滴が飛びにくい(効果を感じにくい)→頻繁にワイパーを使用する
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考えたら、こんな結論が出ました。
いかがでしょうか?

私も撥水コートを愛用しています。(他社のですが)
同じような経験をしておりまして、
非常に興味深いので、検討会に参加させて下さい。

まず、「効果」と「耐久性」を分けて考えました。

「効果」は、#1さん、#2さんが仰っている様に、Fガラスの傾斜角と車速で決まると思います。
さらに突き詰めて言えば、ボンネット等のフロント部分の整流効果(前方からの風がFガラスにどう当たるか)も効いてくるかもしれません。
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今後、日本でも普及するかどうかは分かりませんが・・・
世界では注目されているディーゼルハイブリッド技術で、今後多くのメーカーが製品を開発してくる可能性が高いです。(ただ、日本と北米はガソリンが主流なので入手は困難かもしれません)
尚、ハイブリッドを発展させたものとして、ガソリンがなくなっても電気だけで動き、充電もできるハイブリッド車なども開発されています。(実用化目前、北米自動車メーカー)

既に回答があるように天然ガスを用いたCNG/LNGはバスなど大型車を中心として採用されています。まあ、これはエネルギー効率としては石油よりは良いでしょうし、温暖化係数も低めです。ただ、採用車種は限られています。何せ、燃料供給スポットが限られていますからね。出力もほぼガソリンと変わらないレベルだったと思いますが、供給スポットが少ないのは痛い。
http://toyota.jp/proboxvan/index.html

他に、既に回答があるバイオエタノール(植物アルコール)を使う自動車もあります。これは、植物燃料を用いた自動車です。国内ではまだ実用化試験段階であり、本格的な製品は投入されていません。ちなみに、これは環境に良いと思われがちですが、この燃料の生産拠点は主にブラジルであり、穀物価格の上昇などもあり農家がアマゾンの森林に火をつけ、放置しそれを畑にしているのは、この影響もあるかもしれない。ちなみに、森林は光合成により膨大な炭素を木の中に蓄え温暖化を抑制しますが、燃やすと大量の二酸化炭素を放出し、耕作地にしてもそれだけの炭素を耕作物が吸収することはありません。
既にある耕作地や休耕田を使うなら良いのですけど、こういう実害は間接的であり報道もほとんどないのが現実。

尚、100%バイオエタノールの自動車はまだ世界でも数えるほどであり、普及はほぼしてません。ガソリンなどの化石燃料と混ぜて使い、現在のガソリン車でも改良なし、または軽度な改良で動く混合燃料が海外では多く使われています。ただし、100%バイオエタノールでは現在のガソリンエンジンやディーゼルエンジンほどの高出力は得られず燃費面がネックとなります。


電気自動車は、バッテリに蓄えた電気を用いて走行します。
走行時にエンジンを使わないため静かです。ガソリン以外では比較的長く研究されている自動車でもあります。最近になってQカーのようなプライベート自動車も誕生、徐々に普及が始まりつつあります。
走行距離が短い、急速充電スタンドも限られていること、坂道などでモータの馬力がエンジンに比べて弱いなどの点が難点です。
尚、電気自動車は20~60km圏内ぐらいの短距離で走行するには最も実用的です。既にトヨタ、日産などが実用車を出しています。

尚、発電所の電力がクリーンかどうかを疑問視する声もありますが、発電は単体で行うより、大型発電機で一括供給した方が環境影響は減少します。理由としては自動車で発生するエネルギーの4-6割は熱エネルギーとして無駄に発散されますが、発電所は容積的な余裕も大きく変換効率が小型な発電機より良いこと、基準が比較的厳しく排ガスなども少なくなるためです。
また、最近は場所によって発電によって発生したお湯などを二次利用するところもあります。自動車ではできないことです。

後は、ソーラーカー(太陽電池自動車)ですね。
理論上は最もクリーンな自動車ですが、電気自動車もまだ走行距離や馬力に問題がありますから、ソーラーはまだしばらく掛かると思われますが、電気自動車が問題点を克服してくれば、電気自動車(充電スタンド充電可)とソーラーカーを組み合わせた新しい自動車モデルも出始めるでしょう。尚、製品としてはまだ皆無です。

私が知っている限りでは、これだけです。

何をクリーンと考えるかは難しい。

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今後、日本でも普及するかどうかは分かりませんが・・・
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