自動車後輪のコーナリングフォースについて

自動車後輪のコーナリングフォースがなぜ，車の重心と反対方向に発生するのかいまいち理解できません．どなたか詳しい方がいらっしゃれば教えてください．
ちなみにhttp://www5f.biglobe.ne.jp/~vehicle_dynamics/cha …で前輪のコーナリングフォースが発生する理由は理解できました．後輪のコーナリングフォースについてが理解できませんでした・・・

質問者からの補足コメント

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  多くのご回答ありがとうございます．理解を深めることができました．

    補足日時：2017/10/16 17:46

No.6 ベストアンサー 回答者： loftybridge 回答日時： 2017/10/14 02:06

車両運動を専門とする研究で食ってる者で、実は№1様御解答の本の著者・安部先生の古い弟子の一人でもあります。

　さて・・・・その疑問は、考え方が間違っていると指摘しておきましょう。
　ステア特性がどうとかスリップアングルがなんだとかを考える前に、運動方程式の立て方を学びましょう。（運動方程式が立てられる知識があれば、Krが遠心力と反対方向にしか発生しようがないことが判ります。)
　運動方程式の基本は『チカラの釣り合い』です。

※今旋回中のクルマがあったとして・・・車体には遠心力がかかります。
　この遠心力に釣り合うチカラは、タイヤの摩擦力しかありません。

※タイヤの摩擦力は、とりあえず話をカンタンにするために前輪左右の総和と後輪左右の総和の２つがある、と考えてみます。（これは車両運動をカンタンに考えるときに用いる『2輪モデル』というヤツです。）
　っとすると・・・上から見て、車体にかかるチカラ＝遠心力とそれに対抗するチカラ＝コーナリングフォースの関係は、材料力学の『両持ちハリ』と同じになります。
　クルマが左に旋回しているとすると、遠心力は右向きにかかりますね？車体を材料力学的な『ハリ』と見なすと、この右向きにかかるチカラに釣り合うのは、前輪位置と後輪位置それぞれが発生する左向きのチカラの和になります。

※これをザックリとした式に書くと、
遠心力F＝前輪の摩擦力Ff＋後輪の摩擦力Fr
・・・とならなければチカラが釣り合いません。
　故に、旋回中のクルマでは、後輪は常に遠心力と反対方向のチカラ（遠心力の応力）を出していることになります。

※これらの話は定常円旋回での釣り合いですが、チカラの向きに関しては過渡領域でも同じです。
　ハンドルを切ると車体にヨーイング運動が発生しますが、ヨーイング＝旋回運動です。旋回を始めると同時に車体重心に遠心力がかかり、同時に後輪が応力＝摩擦力＝コーナリングフォースを発生しなければ、後輪は遠心力に押されて旋回外側に振り出され、クルマはスピンします。

No.7 回答者： chiha2525-- 回答日時： 2017/10/15 09:45

少し考え直して、図1.8をもう少し分かりやすく言うなら（少しウソがありますが）次のようになります。

図1.8を少し左に傾けて、後輪の間の矢印を真上に向くようにします。これがクルマが物理の慣性の法則で真っすぐ進んでいる向きです（と見なします）。前輪が左に切れて左側にコーナリングフォースを発生させ、クルマ全体が左側に傾いているわけです。後輪も左側にすこし傾いていることになるので、後輪からも左側にコーナリングフォースが発生します。

このように考えるほうが分かりやすいかなと思います。

# 他の回答で不思議なものも多いようなので、迷わないようにしてください。

No.5 回答者： 社会の底からこんにちは 回答日時： 2017/10/14 02:03

訂正です。

スピンする時はオーバーステアです。

No.4 回答者： 社会の底からこんにちは 回答日時： 2017/10/14 01:58

まずコーナリングフォースの意味合いを考えてみましょう。

コーナリングフォース＝車が向かおうとする方向への力
それは分かりますね。車は基本アンダーステアです。当然旋回時には強い遠心力により重心は外へ移ります。
では、コーナリングフォースが重心と同方向に向かうとどうなるか、即スピンですね。前は内へ進もうとするが後は外へ進もうとする。これじゃぁフォークリフトです。
ドリフト時がそう言った力が働きますね。
ではなぜ重心と反対なのか、単純です。車が曲がろうとしているからです。ここで間違ってはいけないのは、コーナリングフォースと遠心力の関係です。
アンダーが強いと車は曲がりにくい、オーバーが強いと車はスピンする。直進力と遠心力は後輪に強く働き、コーナリングフォースと逆方向に働く。以上を踏まえると、前輪以上に後輪の方が直進力と遠心力の影響が強く、コーナリングフォースの力を上回った時、アンダーステアとなりスピンする。
つまり、コーナリングフォースと遠心力は相反する力であり、スピードを上げると直進力が後押しし、遠心力がコーナリングフォースを上回ったらスピンする。単純に言えばこう言う意味です。

No.3 回答者： chiha2525-- 回答日時： 2017/10/13 20:49

若干分かりづらい図かな。

まずコーナリングフォースの、もう少し詳しい解説は次のような感じ。
http://www5.plala.or.jp/Fulcrum/eng/collections/ …

進行方向に対してスリップアングルがあると、そちらの方にコーナリングフォースが働く、というのが大切。

で、質問者の図1.8に戻ると、今クルマは旋回しているので、前輪および後輪の”今”の進行方向は、旋回中心から伸びた線と９０度角の前向き（前輪および後輪のそれぞれの真ん中にある矢印のある線）になります。この進行方向の線に対してタイヤの向きが、スリップアングルになり、そちらの方にコーナリングフォースが働きます。
後ろ輪は矢印（進行方向）がやや右で、タイヤの向き（＝クルマの向き）は真上なので、左にコーナリングフォースが働くというわけです。クルマの向きと後輪部分の進行方向がごっちゃになりやすいところですね。

No.2 回答者： yotani0425 回答日時： 2017/10/13 17:12

ご質問者さんが挙げられたHPの図１８に対する解説には「後輪のコーナリングフォースが車の重心と反対方向に発生する」とは書かれておりません。

車が回頭を始めると後輪にも前輪と同じ方向にスリップ角が付くので、車の重心を挟んで後輪にも前輪と同じ方向にコーナリングフォースが発生してヨーモーメントのアンバランスが減っていく・・・と書かれていますよ。
ただし、ここの解説はあくまで「定常円旋回時」のことと、図の下側に説明もあります。

コーナリングフォース＝遠心力に対抗（反発）する４輪それぞれの求心力（路面に対する摩擦力ともいえるでしょう）と考えてみてはいかがでしょうかね。

No.1 回答者： mabuterol 回答日時： 2017/10/12 21:42

安部正人『自動車の運動と制御』を読むと詳しく書かれていますが、

一言で述べるなら

１．前輪は曲がろうとする力を産み出す。
２．後輪は曲がるのを妨害する力を産み出す。

前輪も後輪も曲がろうとする力を生み出してしまったら、曲がり続けて止まらない。
片方が曲がろうとして、片方が妨害するからバランスが取れる。