エンジンレイアウトと回頭性

Question

回頭性の良い(向きが変わりやすい)クルマの説明として、
・フロントが軽いから回頭性が良い
・エンジンが中心付近にあるから回頭性が良い
の2種類を見かけるのですが、どちらが正しいのでしょうか?
その原理の説明も含めてお願いします。

前者が正しいとすると、後輪軸の後ろにエンジンを載せたクルマの方が、
前輪軸の後ろにエンジンを載せたクルマより回頭性で有利ということになり、
後者が正しいとすると、逆の結果になります。

ついでですが、全長が同じならホイールベースが長い方が、
テコの原理の関係で、回頭性が良くなるという理解は合ってますよね?
意見が分かれているみたいで、不安になります。

alfa1558V · Accepted Answer

いろいろな条件がごちゃごちゃになってしまって、本来の趣旨から
ずれてしまっているので、シンプルにまとめてみます。

＞回頭性の良い(向きが変わりやすい)クルマの説明として、
＞・フロントが軽いから回頭性が良い
＞・エンジンが中心付近にあるから回頭性が良い
＞の2種類を見かけるのですが、どちらが正しいのでしょうか?

これにつきましてはどちらも正しいです。ただし、同列で比較する
ものではありません。

「フロントが軽いから回頭性が良い」というのは同じエンジンレイ
アウトでの比較です。例えば、同じ車種でボンネットをカーボンに
換えるとターンインがスムースになるということです。
「エンジンが中心付近にあるから回頭性が良い」というのは異なる
エンジンレイアウトでの比較です。すでに回答にありますように、
エンジンなどの重量物が中心部分に近い方が回頭性が良くなりま
す。

いずれも、すでにお答えが出ている「慣性の法則」によるものです。
ホイールベースについても、短い方が回頭性が高いです。
ちなみにワイドトレッド＆ショートホイールベースで、正方形に近
い方が回頭性が高くなります。（ミニカーでも、バスや消防車より、
短く幅広の車の方がよく曲がるのと同じですね。）

回答としては以上ですが、お答えの内容が複雑になっているのは、
その他の条件が一緒になってしまっているからです。トラクション
やコーナーリングスピード、加速までの条件が混在しています。
つまり比較の軸がバラバラなんですね。

回答性とコーナーリングスピードを一緒にしてしまうと、趣旨が
まったくズレたものになってしまいます。回頭性はコーナーリング
スピードの要素の一つですから、曲がりやすいのとコーナーが速い
というのは別の話ですよね。
もちろん求めるスピードの違いでも答えは違ってきます。通常走行
か限界スピードなのか。スピードが上がるほど、エンジンレイアウ
トの特性が強く出てきます。

車に求められるのは、コーナーリングスピードだけではありません。
いかに回答性が良くても、ミッドシップでは居住空間が確保できな
い（レーシングカーは別ですが）。ホイールベースを縮めて回答性
を良くしすぎると、直進安定性がおろそかになり高速道路をまとも
に走れない。ＲＲは、トラクションは最高でブレーキもよく効くが、
コーナーリングではリバースしやすくコントロールがシビアなため、
超高速で走るレーシングカーにはなかなか難しい。

要は何を目的とするかとバランスなんですね。

余計な説明が長々となってしまってすみません。
結論としては、冒頭のとおりです。

evian32 · Answer

No13です。

なるほど。
ただ、この場合ホイールベースの長い方が舵角は大きくなっています。
相対的に比較した場合はホイールベースが短いほうが小さく回れるのではないでしょうか？
前回も記述しましたが、

＞車の旋回は、タイヤのグリップとスライドのバランスによって成り立っています。
＞これが基本です。
＞そこに、荷重や慣性という要因が複雑に絡み合ってきます。

これに少し補足すると、前後のタイヤのグリップとスライドのバランスで成り立っていると言えます。

前回、ショートホイールベースとMRレイアウトがベストと書きましたが、この考え方の基準が重心の位置と慣性モーメントの少なさによります。
しかし、現実はMRレイアウトであったとしても、ステアリングを切っただけでは十分な旋廻力は得られません。
曲がるためのパワーが必要になります。
それは、舵角を与えられたフロントタイヤのグリップ力であり、それは荷重を掛けることにより得られる訳です。

ほぼ同じホイールベースでFFのMINIとRRの911の対照的な例を挙げましたが、どちらも回頭性は抜群です。

よって、この質問を実車に当てはめた場合解は有りません。
なぜなら外的要因が多すぎるからです。

すべての外的要因を無視して単純にホイルベースと重心位置のみで回頭性を論じるならば
ショートホイールベース且つ、重心が中心にある車と言うことになるでしょう。

いかがでしょう？

evian32 · Answer

まず一つ目の質問
＞・フロントが軽いから回頭性が良い
＞・エンジンが中心付近にあるから回頭性が良い
＞の2種類を見かけるのですが、どちらが正しいのでしょうか?

これについてですが、回頭性=ヨーモーメントが低いと定義すると
エンジン（重量物）が中心付近にある方が回頭性は良いとなります。
何故なら、基本的に物体は重心を軸として回転しようとするからで、バランス的には重心は中心に近い方が安定します。
さらに、回転における慣性が低い方が安定します。

＞前者が正しいとすると、後輪軸の後ろにエンジンを載せたクルマの方が、
＞前輪軸の後ろにエンジンを載せたクルマより回頭性で有利ということになり・・・

これは、単純モデルでは重心を後に置いた場合、先端の移動距離が長くなり旋回には不利になります。

＞ついでですが、全長が同じならホイールベースが長い方が、
＞テコの原理の関係で、回頭性が良くなるという理解は合ってますよね?

これも逆です。ホイールベースが短い方が回頭性は良くなります。
単純にコンパスの幅を変えて同じ角度で弧を描いてみれば一目瞭然です。
短い巾の方が短い距離で同じ角度の弧が書けます。

但し、車の場合、単純に重心位置だけで測れない外的要因が数多くあります。
車の旋回は、タイヤのグリップとスライドのバランスによって成り立っています。
これが基本です。
そこに、荷重や慣性という要因が複雑に絡み合ってきます。

例えば、一般に回頭性には不利と言われているFFでも BMW MINIでは抜群に回頭性が高く、且つスタビリティーも非常に高くチューニングされています。

逆にRRのポルシェ911も抜群に回頭性は高い車です。
面白い事にBMW MINIと2011年以前の911のホイールベースは殆ど差が有りません。

さらに言うと、回頭性が良いと言われるリアミッドシップのMR-Sは、安定性を持たせるためわざとアンダーステアにセッティングされていました。

要は回頭性をとらまえた場合、設計とセッティング如何でいかようにでもなる。
基本特性で判断するとショートホイールベースのミッドシップレイアウトがベストとなります。

alfa1558V · Answer

少し気になったので、最後の補足をさせていただきます。

質問者さまは回頭性において、ホイールベースの長短どちらが優れているかというご質問だったと思います。
ところが、ホイールベースが長い方がコーナリング性能が高いとおっしゃられていますよね？
ここですでにズレが生じています。質問が変わっています。

コーナリング性能で言えば、当方も長い方が有利だと考えていますよ。回頭性は曲がりやすさの一つの基準であり、コーナリング性能はグリップやトラクション、ダウンフォース他様々な要素が絡んだ結果です。
もちろん、その中に回頭性も含まれますが。

回頭性の良さだけで言えばホイールベースは短かい方が有利ですが、コーナリング性能となると長い方が有利です。回頭性が良すぎるとコーナリング中に踏ん張れないためアクセルが開けられない。つまりコーナリングスピードが遅くなるためコーナリング性能が落ちるということです。

質問者さまのご質問が、「ホイールベースの長い方がコーナリング性能が良いか？」であれば同意いたしますが、回頭性においてどちらが有利かというご質問でありましたので、その質問に対してホイールベースの短かい方が回頭性が高いとお答えした次第です。

alfa1558V · Answer

補足です。

＞＞（ミニカーでも、バスや消防車より、短く幅広の車の方がよく曲がるのと同じですね。）
＞質問文をよく読んでいただけるとご理解いただけるはずですが、
＞バスと短い車を比較してくださいとは書いてありませんね。
＞もしそう読めるように書いてあったいう場合、今後の役に立ちますので
＞詳しく教えていただきたいです。

これについては、全長が同じなら、ホイールベースの短い方が回頭性が高いというのが前提で、
あえてわかりやすくするために極端な例を挙げたものです。質問者さまのご質問を取り違えたわ
けではありませんのでご安心ください。誤解を招くような回答で申し訳ありませんでした。

ただし、これにも相反する要素がありまして、オーバーハングの重量です。
＞あと、ボンネットが軽いと回頭性が良くなるということは、
＞リアエンドも軽い方が良いということですよね。
基本的にこの考え方で正解だと思います。車軸の外側（フロントの車軸より前とリアの車軸より
後）に重量物があると、慣性が働いてコーナーリング時に大きく外に振られます。そのためボン
ネットやトランクフードを軽量なカーボンにすることでオーバーハングの重量が下がり慣性の影
響が少なくなるのです。（この他に重心が下がることでコーナーリングが良くなる効果もありま
す。）

ところが、ここでもエンジンレイアウトによって違いが生じます。特にＦＦの場合はフロントに
最大の重量物であるエンジンがマウントされています。同じ全長でホイールベースが長くなると
いうことは前後のオーバーハングが短くなるということになります。ＦＦでフロントのオーバー
ハングが短くなれば、自然とエンジンが後ろ寄りになります。そうすると慣性の影響を受けにく
くなり、回頭性が上がります。
つまりＦＦに限って言えば、ホイールベースが長い方が回頭性が高い場合もあるということです。
フロントミッドシップというエンジンレイアウトは、エンジン搭載位置を後方に下げることで、
フロントオーバーハングの重量を減らし、回答性（だけではなくトラクションなどの要素もあり
ますが…）を確保しているわけです。

もし、全長が同じでエンジン搭載位置が両方ともフロントの車軸より後方であるなら、ホイール
ベースが短い方が回頭性が高くなります。（現実的には乗員スペースの関係で難しいですが）

つまり、ホイールベースが短いことによる回頭性の高さと、ホイールベースが長い＝オーバーハ
ングが短いことによる回頭性の高さのどちらの影響が大きいかで結果が変わるということです。

他のエンジンレイアウトでも同じですが、フロントにエンジンやミッションなどの重量物が集中
しているＦＦに比べれば、オーバーハングの重量の影響は少ないため、総じてホイールベースが
短い方が回頭性が高いということができると思います。

fxq11011 · Answer

回頭性はフロントの重量（慣性質量）によります、軽いというより慣性質量の小さいほうが有利。
普通は後輪を中心に前輪が円を描きます、一番大きく（速く）動くのは車の前端ですね、もっとも動かないのは後輪の上ですね、大きく動く部分が重いと慣性質量が大きくなり、動き出しにくく、動き出したら止まりにくくなります。
したがってリアエンジンのポルシェカレラの回頭性は抜群と何かで読んだことあります。
ミッドシップは、尻を振るような状況でも、一番慣性質量の大きいエンジンを大きく振りまわさないためニュートラルな感覚になります。
ポルシェカレラの回頭性は抜群だが、尻を振らない保証はありません、尻を振りだしたら慣性質量大きいためコントロールは困難、あくまでも回頭性については・・・・・。

alfa1558V · Answer

ANo.8です。

中段以降、誤変換だらけ（回答性×　回頭性○）でした。
お見苦しくて申し訳ありません。

o-sai · Answer

コーナーを一つに考えると陥りやすい混乱です。

まず、コーナーの初め（アプローチ段階）においては、前タイヤに掛かる面圧が重要です。
巾広タイヤでアクセルオンのまま回答を始めるのはドアンダーです。

なので巾の狭いタイヤを選択し、アクセルを抜いて、面圧を掛けた瞬間に回頭させはじめます。
（ここでは前エンジンのFFが一番回頭性が良い）

コーナーのグリッピングポイント手前では、流し気味に進入したリアをコントロールして回頭具合を調整します。

オーバー気味に入ったのならリアの流れを止める方向、アンダー気味に入ったのならリアを更に流す方向、という具合に。

コーナーの中盤では横荷重（G）が掛かりやすいので、重量物（エンジン等）が中心付近にあったほうが回り易い。（コマの原理）
エンジンがリアにあると慣性重量物としても使えるので、上手に回せば小さい半径で回れます。

で、出口からの直線へのアプローチでは、トラクションが逃げない位置に重量物があったほうが有利です。

ところで、ホイールベースは短い方がよく回ります。
これがコマの原理です。（スピンはし易い）

chiha2525 · Answer

回頭性の基本的な考え方は、同じ重さ同じ長さの棒の真ん中をもってくるくる回すとき、重量が真ん中に集まっていたほうが端に分散しているより回りやすいよねっていう、誰でも直感的に分かるところから来ている。だからＦＲとＭＲを比べたら、重いエンジンが中心付近にあってフロントの軽いＭＲのほうが回頭性が高いよっていうことになる。
ところがポルシェ博士のＲＲ理論では、クルマは後輪付近を軸に回るのだからリアヘビーなＲＲのほうが良いということになる。
というのが昔の考え。ところが実際にはフロントに荷重がかかるＦＦなどのフロントヘビーのほうが、コーナリングは速いのではなかったかと思う。前輪がコーナリングフォースを生まなければ後輪はコーナリングフォースを生めないからね。
クルマがどうやって曲がるかというと、この前輪と後輪が生むコーナリングフォースによって曲がる。遊園地にあるゴンドラという巨大な前後にゆれる船があるけど、あれを横倒しにした感じかな。だから回頭性というのはコーナリングにあまり影響をおよぼさない、のではないかと私は考えている。
さらに言うなら、コーナリング速度というのは、思った以上に差が無い。コーナリングの限界速度は車種によらず大抵同じくらいにしかならない。
ではどこで速い遅いの差がつくかというと、コーナリング後の直線加速、これが速い車が速いということになる。で実際に速いのは４ＷＤ、次に加速時に駆動軸である後輪に荷重がかかる後輪駆動、一番遅いのがＦＦということになる。

オーバーステアというのは「前輪のコーナリングフォースｘ前輪から重心までの長さ」の力が「後輪のコーナリングフォースｘ後輪から重心までの長さ」より勝ること、これは例えば右に曲がっていたら車が勝手にどんどん右に曲がろうとするという現象が起こる。前輪が勝ればオーバーステアになるので、後輪がすべってグリップを失う（スピンという）とオーバーステアになる。たこ踊りとかテールハッピーとか言われる状況になり、その後ガードレールにつきささる。このとき回頭性がよいとクルマがすぐにくるりと回ってしまい制御が難しくなる、これがＭＲは云々。また後輪の荷重が増えるとコーナリングフォースは減る。だからリアヘビーなＲＲなどは後輪を太くして減る量を抑えている。後輪に重い荷物を大量にのせた車や、後輪の空気圧が抜けた車（これが後輪が重いのと同じ現象で、コーナリングフォースが減る理由のひとつ）ではオーバーステアな車となる可能性があり、ある速度域を超えるとオーバーステアが顔を出しガードレールに突き刺さるので注意。高速を走る前にタイヤの空気圧を高めにするのは、これの予防。

ドリフトは後輪のグリップを失った状態なのでオーバーステア状態といえる。後輪に合わせて前輪のコーナリングフォースも減らしているのでコーナリング速度は遅くなる。さらにコーナリング後の直線加速も、後輪がグリップを失った状態なので遅くなる。

つれづれと書いてみました、理解してくれると嬉しいです。

seble · Answer

回頭性だけならリヤエンジンです。
フロントが軽い方が早く回ります。慣性の問題。
回りすぎて簡単にスピンします。
それだと操縦性は悪いので、前後が均等のミッドシップの方が車の完成度としては高くなります。

ホイールベースが長いと回頭性は悪くなります。
振り子の原理でも長い方が遅くなります。

フォークリフトのようにリヤ操舵ならフロントエンジン。
（昔の乗用車でも何かあったと思う）

エンジンレイアウトと回頭性

いろいろな条件がごちゃごちゃになってしまって、本来の趣旨から

この回答への補足

No13です。

まず一つ目の質問

この回答への補足

少し気になったので、最後の補足をさせていただきます。

補足です。

この回答への補足

回頭性はフロントの重量（慣性質量）によります、軽いというより慣性質量の小さいほうが有利。

この回答への補足

ANo.8です。

コーナーを一つに考えると陥りやすい混乱です。

この回答への補足

回頭性の基本的な考え方は、同じ重さ同じ長さの棒の真ん中をもってくるくる回すとき、重量が真ん中に集まっていたほうが端に分散しているより回りやすいよねっていう、誰でも直感的に分かるところから来ている。

この回答への補足

回頭性だけならリヤエンジンです。

この回答への補足

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