車についての質問。

質問

こんにちは！いつもここで質問させていただいてるのですが、いくつか質問させてください！
１・サスを硬くすると曲がりやすくなる理由。
２・どうして車高をできるだけ下げようとする理由。
３・NAだとマフラーは太くしすぎても出力が下がってしまう理由。また、ターボ車だったらできるだけ太い方がいいのか？
４・排気量が大きければ速いというわけではない理由。
５・人がギアチェンジするよりも速いと言う、自動のギアチェンジシステムの仕組み。ATとはどう違うのか？
６・F-1のギアチェンジはどうしているのか？
色々出ましたが回答お願いします！^^;

回答No.3

noname#12265 · ベストアンサー

それでは出来る限り。

>１・サスを硬くすると曲がりやすくなる理由。

　必ずしも曲がりやすくなるワケではありません。力学的にはサスを硬くするとタイヤの性能が十分使えなくなり、遠心力に逆らう摩擦力が減って旋回の絶対性能が低下する事になります。

　車両の旋回とは、運動力学的には横方向の運動（横加速度＝遠心力）と、車両の向きが変わる運動（回転運動＝ヨーイング）の２つで説明出来、サスのチューニングとは結局のところこの２つの運動の特性（応答性や大きさ）を変更する行為、と言い換える事が出来ます。

　サス（ばねやダンパ）を硬くすると、ばね上（車体）が動きにくくなりますが、これは旋回などで発生した横加速度（いわゆる遠心力）を、ばね上が動くことで吸収出来なくなる傾向のチューニングです。
　これでナニが起きるか？とすると、操舵した後の左右荷重移動が早くなります。（もしばねがソフトで車体がロールし易い状態だと、操舵後発生する横加速度はまず最初に車体をロールさせ、旋回外輪への荷重移動をゆっくり・ソフトにします。）

(1)ばね上がグラグラ動かず、操舵に対して応答遅れなく荷重移動が発生し、すぐに定常状態に入る（荷重移動が安定した状態）方が、ドライバがリニアに感じるのは当然です。実は人間の感覚上、車両側の応答が早過ぎるのも問題があるんですが、基本的には操舵速度（正確にはハンドルの角速度）に荷重移動が追従した方がドライバはコントロールし易く感じる傾向にあります。
　この点では、ばねを固める＝旋回のコントロールが容易になる、と考えて差し支え無いでしょう。

(2)一方、早い左右荷重移動は、タイヤの摩擦力を使い切れない、或いはタイヤの摩擦力限界をすぐに超えてしまう、という現象を伴います。
　摩擦力、というと思い出すのはF=μWですね。この式ですとW（荷重）が大きければF（摩擦力）が大きくなる事を意味しますが、空気入りタイヤはWが増えてもFがそれほど増えないのに、Wが減ると比例してFが減るという面白い特性があります。
　車両が旋回中の遠心力に耐える力は、過渡的には左右輪の和（足し算)で決まっており、この和が大きいほど強い遠心力に耐えられる事になります。
　もしばねが硬くて左右荷重移動がドカン！と発生してしまうと、旋回外輪の摩擦力はそれほど増えず、一方旋回内輪の摩擦力は大幅に減るので、旋回初期から低い摩擦力しか発生出来ない事になります。
　などと難しく考えなくても・・・クルマのセッティングを思い出して下さい。アンダが強くて曲がり難いクルマでは、フロントのばね（やスタビライザ）を柔らかくするか、リヤを硬くしますね？この行為は、リヤ側の左右荷重移動量を早く・大きくして、フロントより『遠心力に耐える摩擦力』を減らしているワケです。
　この現象を見れば、ばねを固める＝旋回の限界が低下する、という事が概念的にお判りになるでしょう。

(3)ホイール・アライメントの話もあります。
　乗心地を良くし、ソフトな荷重移動でドライバに優しいゆっくりした操縦性を得る為には、どうしてもある程度の長さのサスペンション・ストロークが必要になります。しかしその長いストローク全域に渡り、ホイール・アライメントが成立している事はまずありません。（つまり、長いストロークで、対地キャンバやバンプ/リバウンドステアなどが操縦性に不利に働く方向に変化してしまう、というワケです。）
　その為、操縦性を追及する場合には、ある程度のところでサス・ストロークを規制してしまうのは有効な手段です。
　ばねのエネルギ吸収量はばねレート×ストロークで決まります。サス・ストロークを規制したサスペンションで、ストロークが長いサスと同等の大きさのエネルギ（この場合は荷重）を吸収するためには、どうしてもばねを硬くしないとツジツマが合わなくなります。
　この面では、操縦性を追及する為にばねを硬くするのは、最もな話となります。

・・・以上の様にサスを固めるのはメリットもデメリットもあるワケで、『サスを硬くする＝曲がりやすくなる』とは必ずしも言えません。
　問題は、ドライバが『ナニがどぅなっているから曲がりにくいのか？』という分析を正確に出来無ければダメ、という事です。

>２・どうして車高をできるだけ下げようとする理由。

　勿論、低重心化が大きな狙いですが、ちゃんとサス・セッティングをする（出来る）エンジニアにとっては、上記1.の(3)に関連する話もあります。

　クルマによって事情が違うので、全てのクルマに当てはまる話ではありませんが、と最初にお断りしておいて・・・市販車のサスでは、ロールに伴うロールセンタの上下移動量が減り、ホイール・アライメント変化上よい傾向になる位置がありますが、困ったことにそれはノーマルでの標準的な位置とは違うことが多いです。（ここを１Gでのイニシャル値＝直進状態での標準位置とすると、操縦性が改善され、セッティングの自由度も増します。）
　一般的にこの位置は、ノーマルよりタイヤが車体に近付いた位置（車高が下がった位置）にあり、よって、車高を下げるのは実はかなり重要な意味がある、と言えますが、それは勿論『出来るだけ下げる』のとは意味が違います。長いサス・ストローク上で、操縦性（だけ）を考えた場合によりベターな位置が存在するワケで、そこより低くても高くてもイマイチになります。（出来るだけ下げようとしているヒトは・・・特に見栄えを重視して追及しているヒトか、車両運動やサスペンションのリクツが判っていないヒトのどちらかでしょう。）
　もっとも、世の中の『シャコタン』サスキットメーカや実際にクルマを改造している町のショップが、どこまでサスジオメトリを理解しているのかは判りませんが・・・。

　とゆぅワケでとりあえずここまで。ハンパな回答で申し訳ありません。時間が取れれば、３．以降も回答したいところですが・・・・。

お礼

か、か、回答ありがとうございましたぁ！！
本当に感動です！こんなことを考えれるようになるなんて素晴らしすぎです！loftybridgeさんはどんなお仕事をされているんですかね…？とても憧れを抱いてしまいます！

回答No.4

satopyon

２、について、技術的な面からはloftybridgeさんが解説しておられるので、一般的な面から回答しますと・・・。
ちょっと乱暴な意見になりますが、「あれをかっこいいと思う人種がいる」だけです。

レーシングカーでは低重心化による走安性の向上、という理由がありますが、一般車でやっているのは格好だけです。意味なんかありません。
確かに私も若干の車高短化はかっこがよいと思います。車のカタログ写真なんかもわざと車高を下げてかっこよく見せているぐらいですし。
ただ、サスペンションストロークがなくなったり、ちょっとした段差でも気にしなければいけなくなるほど車高を下げるのはアホとしか思えないのですが・・・。

お礼

ありがとうございました！
確かにファッションでそうする気持ちも僕には分からなくありませんね。でもレーシングカーの話を僕は聞きたかったんです。ここでは色々な方が教えてくれますので助かってます！

回答No.2

kan3

１．タイヤの性能が十分生かせるから、他。
２．重心が下がるから、→ロールが少ない、他。
３．NAは排気慣性が生かせなくなるから、
　　ターボはタービンの追従が良くなるから。
４.ダンプカーとか重いでしょ、曲がり難そうでしょ。
５．これはメカもCPUもプログラムでするから。
　　（ATです、トル・コンとは違うよ）
６．ドライバーがパドルで任意のギアを選ぶ。

お礼

大体はこれで理解できました^^;

回答No.1

noname#12265

ども、元レース屋のクルマの設計屋です。

　あの・・・これ全て（思い込みや雑誌のウケウリでなく）回答出来ますが、１度に全部回答を打つってのは、教えて！goo始まって以来の長回答になってしまいます。(^_^;)

　せめて(1)運動性能の話(2)パワートレインを含めた動力性能の話、ぐらいに分けて頂けると回答し易いんですが・・・ダメでしょうか？(^^ゞ

お礼

あ、それでかまいません！お願いします！

補足

あ、みなさん分かるものだけバラバラでよいので、回答お願いできますか？^^;