舵角

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車の構造

車の最小回転半径と最大実舵角の関係

車を動かす時、私たちはハンドルを回して向きを変えます。この時、タイヤの向きも変わりますが、どこまでタイヤを切ることができるかを示すのが最大実舵角です。左右それぞれのタイヤで最大実舵角があり、外側のタイヤの最大角度を外輪最大実舵角、内側のタイヤの最大角度を内輪最大実舵角と呼びます。 一般的に、ハンドルをいっぱいに切った時、内側のタイヤの方が外側のタイヤよりも大きく曲がります。これは、車を旋回させる中心に近い内側のタイヤは、外側のタイヤよりも小さな円を描いて回転する必要があるからです。小さな円を描くためには、より大きな角度でタイヤを切る必要があります。例えば、同じ距離を進むにしても、小さな円を描く場合は大きな円を描く場合よりも、ハンドルを大きく切る必要があります。同じように、内側のタイヤは外側のタイヤよりも大きな角度で曲がることで、スムーズに旋回することができるのです。 この左右のタイヤの角度の差は、偶然に決まるものではありません。アッカーマンジオメトリーと呼ばれる設計思想に基づいて、緻密に計算され調整されています。アッカーマンジオメトリーとは、旋回時に全てのタイヤが同じ中心点を中心に回転するように、左右のタイヤの舵角を調整する設計思想です。この設計思想により、タイヤの摩擦や摩耗を最小限に抑え、スムーズで安定した旋回を実現することができます。もし、左右のタイヤの角度が同じだったら、旋回時にタイヤが滑ったり、余計な力が加わったりして、車の動きが不安定になり、タイヤも早く摩耗してしまいます。アッカーマンジオメトリーは、快適で安全な運転を実現するための重要な要素の一つと言えるでしょう。
駆動系

車の旋回を支えるアッカーマン・ジャントー理論

車は、道の曲がり方に合わせて、向きを変える必要があります。この向きを変える動きを旋回動作と言います。旋回動作を実現するために、運転者はハンドルを回します。ハンドルを回すと、前輪の向きが変わります。この時、左右の前輪の角度は同じではありません。右に曲がる場合は、右側の前輪は左側の前輪よりも小さく曲がります。反対に、左に曲がる場合は、左側の前輪は右側の前輪よりも小さく曲がります。 なぜこのような角度差が必要なのでしょうか。それは、車がカーブを曲がる時、内側のタイヤと外側のタイヤでは進む距離が異なるためです。例えば、右カーブの場合、右側のタイヤはカーブの内側を通り、左側のタイヤはカーブの外側を通ります。カーブの外側の方が距離が長いため、左側のタイヤは右側のタイヤよりも長い距離を進む必要があります。もし左右の前輪が同じ角度で曲がると、内側のタイヤは進むべき距離よりも短い距離を進もうとするため、タイヤが地面を滑ってしまいます。タイヤが滑ると、車の動きが不安定になり、スムーズに曲がることができなくなります。 そこで、左右の前輪の角度に差をつけることで、内側のタイヤと外側のタイヤの進む距離の差を調整しています。内側のタイヤはより大きく曲がり、外側のタイヤはより小さく曲がることで、それぞれのタイヤが滑ることなく、地面をしっかりと捉えながら進むことができます。この左右のタイヤの角度差を適切に保つことで、車は安定してスムーズにカーブを曲がることができます。この角度差を制御する機構は、車の設計において非常に重要な要素の一つです。適切な角度差がなければ、車はカーブでふらついたり、滑ったりする可能性があります。そのため、自動車メーカーは様々な技術を用いて、この角度差を最適に制御し、安全で快適な運転を実現しています。