自動車のステアリング機構について

質問

アッカーマンステアリングに設計するためにはどのようにすればよいのでしょうか。

理論は分かるのですが、それを実際に再現するにはどのようにすればよいのか分かりません。

機構はラックアンドピニオン方式です。

回答No.6

koduc

No.6　のように
私の持っている自動車技術の本では（1991年のものですが）
実際の車は、パラレルの曲線と　アッカ－マンの理論曲線の中間を取っている
　実際のリンケ－ジでの曲線は、ほぼ真ん中
アッカ－マンジオメトリ－をできるだけ満足するためには、タイロッドア－ムのポ－ルジョイント位置を
キングピンより車両の内側にずらして配置する　
　　　とあります

アッカ－マン理論はタイヤがスリップしないことが前提です

回答No.5

LB05

これは大変よい御質問ですね。もしやフォーミュラSAEでも作るという話でしょうか？規定の2000文字以内で終わるかな～？

※モノの本というか自動車工学系の教科書には、『ナックルアームの延長線の交点がリヤアクスル上（後車軸上）にあればOK』と書いてあって、クルマを設計した事が無いヒト達はそれを鵜呑みにしている様ですが・・・現実にその『リヤアクスル交差法』で設計してみると、不思議なほどアッカーマンに乗らないんですよねぇ。何故こんなマヌケな設計法が一般化したのか、とても不思議です。
　勿論実際に懸架装置を設計している連中は、『リヤアクスル交差法』などで話を済ませる事はありません。（少なくともこの『リヤアクスル交差法』で、『アッカーマンはバッチリ』とドヤ顔するヤツには会った事がありません。）

※それではどうやって操舵系のジオメトリを決定しているか？というと、話はちょっとややこしくなります。

(1)現在では3D－CADが当たり前なので、3Dモデル上で（つまり画面のグラフィック上で）追いかけるのが（手間はかかりますが）一番簡単です。
　具体的な手順は長くなるのでハショりますが・・・実際にアッカーマン・ジャント・ジオメトリを設計されているなら、この説明だけで判りますよね？要するにナックルアームの角度を少しづつ変えながら、妥協点を探す作業を繰り返すだけです。（一般的なラック＆ピニオンの操舵機構を使う場合、アッカーマンを完全に一致させる事は出来ません。あくまでも『妥協点』があるだけです。）

(2)3D-CADが無かった時代はかなりヤッカイで、
イ）立体幾何学を解く
　理想的なアッカーマンを与えた時のタイヤ実舵角の変化量とハンドル操舵角の関係をグラフに起こし、その線図の近似式を求めます。この式のうち勾配項がナックルアームの先端BJ部の軌跡（仮想キングピンに対する角度の変化率）を表しているワケで・・・っと文章で書いてもよく判りませんね？要するに未知数３つ（TL、BL、WL座標）の連立方程式を解くワケで、xlsが無かった時代には行列を解くプログラムを作って計算していました。ま、これは『昔はこうだった』的な話だけです。
ロ）或いは、『ストリング・コンピュータ』を使って。
　非常に幼稚な話なんですが・・・タイヤとナックルアーム、タイロッドとラッピユニットを模した模型を厚紙かベニヤ板、アクリル板などで作り、ドラフタに画鋲で止めて実際に動かしてアッカーマン比を決める方法です。ナックルアームの延長線などはヒモを張って表現します。（故に『ストリング』コンピュータと呼ぶワケ）。
　ただこの方法では、以下２点の欠点があります。
１）Plane Viewしか検証出来ません。つまり2Dだけの検討になります。
２）精度は、最初に作ったモデルの精度と、角度や距離を測定するドラフタヘッドの測定精度以上は望めません。
　が、モデルサイズを１／１～１／２．５程度で作れば、実際の部品の製作精度以上の精度は得られます。アッカーマンの他サスペンション・ジオメトリ検討にも使え、3D-CADもxlsも無かった時代には大変重宝しました。ドラフタ（製図板）が画鋲で穴だらけになるので、当時設計室長からはメチャメチャイヤミを言われましたが・・・。

※ところで、アッカーマンが必要な理由は、何でしょう？
イ）市販車でアッカーマン１００％というクルマは（恐らく）存在しません（そんなクルマは見た事がありません。）
　一方、アッカーマンを無視したクルマ（アッカーマンよりパラレルに近いクルマ）は沢山あります。ただフルステア付近でアッカーマンから大きく外れると、ハンドルが戻らなくなる（フルステア付近で勝手にハンドルが切れ込んでしまう）傾向があるので、その場合は実舵角を減らすか、フルステア付近でハンドルを戻す（ラッピエンドに自由長の短いばねなどを入れて、そのばねの推力でハンドルを戻す）仕掛けがあった方が安全です。

※も一つ。
　レーシングカーや本格的なスポーツカーでは、アッカーマンは無視するか、入れても２０％程度しか合ってない事が多いです。
　元々アッカーマンをパラレルに近付けると微小舵角での応答性が向上する傾向にあり、実際例えばロータス社のエリートというスポーツカーでは、パラレルどころかネガティブアッカーマン＝マイナスアッカーマンという特殊なジオメトリが採用されており、直進付近からの操舵応答性の早さは尋常ではありません。
　更に、レーシングカーの旋回では常にタイヤに明確なスリップアングルが発生しており、多少アッカーマンが合ってなくてもタイヤが滑っているので『どうでもよい』っという考え方によります。

回答No.4

betarev

no3の方の図で、タイヤからのナックルアーム（赤いＬ型）の左右の延長線が後輪のアクスル上で交差する様に設計するのが理想です。

回答No.3

ts3m-ickw

No.2です。図がちょっと判りにくかったので直しました。
要は左右の軸の角度が不均等になればいいのです。

回答No.2

ts3m-ickw

ちょっと極端に描いたけど、こうすればよろしいです。

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回答No.1

aoiaaii

今のクルマは、ほとんどこの理論で設計されているはずですが??

　ひょっとしてラジコンの話でしょうか？だとしたらわかりません。