E36 M3の重心位置を計算しよう!!(前後重量バランスの計算)

全ての乗り物の運動を考える基準は重心位置と重量分布
M3の重心位置が気になったので計算してみました。

重心位置が後ろに寄っている場合は負(オーバーステア)
逆に前に寄っている場合は正(アンダーステア)
真ん中はもちろん中立(ニュートラル)

車の重心位置が前後にずれている場合に起こる現象(アンダー、オーバー)の原因を簡単に考えると、
「重心位置が寄っている軸側(荷重が大きい軸側)がより早くタイヤの限界を超えてしまう」って解釈してます。
重心位置が中立になると同じタイヤサイズで比較した場合、最も効率的にタイヤを使う事が出来るって事ですよね、
また、重心位置が中立なら、僅かな荷重移動でアンダーステア、オーバーステアを作り出すことが出来るので、操縦性が良くなります。

BMWが重量配分にこだわる理由ってこの操縦性の部分だと思います、、、

で、、、最近のFR車両のトレンドは僅かに重心位置を後ろに寄せた設計
BMWもE46M3からは49:51!!後が僅かに重い
フロントエンジンフェラーリ、マセラティ、アストンマーティン、などなど
マルチシリンダー大排気量車両になると、お金の掛かる「トランスアクスル」まで持ち出してでも欲しい重心要素
基本特性をオーバー気味にして運動性とトラクションを作り出し、安定性は電子制御って考え方なのでしょうか?

ノーマル状態のE36 M3B タイラップ号の重心位置は、、
重心位置を見る為にはコーナーウェイトを計るのが一番確実ですが、
計算である程度は求める事が出来ます。

先ずは基本の計算式
重量 x アーム = モーメント
これだけです(笑)
後は基準点を定めてモーメントを求めていきます
基準点をフロントアクスルに取りモーメントを計算

フロントアクスル重量 770kg
アーム 0mm
モーメント 770kg x 0mm = 0kgfmm

リアアクスル重量 710kg
アーム 2700mm
モーメント 710kg x 2710mm = 1924100kgfmm

求められたモーメント合計して重量で割り戻したアームが基準点からの重心位置になります。

1924100kgfmm / 1480kg=1300.068mm

フロントアクスルから後方1300mmの位置に前後方向の重心位置があります。
位置を確認するとシフトレバーの僅かに後くらいですね♪
重量バランスは、ホイールベース2710mmですから
1300mm / 2700mm = 0.48%になり
52:48
鋳造ブロックの6気筒が載る割には優秀ですが、それでもフロントヘビーです。
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せっかくの優れた素性ですから少しでも伸ばすために重心位置を意識しての軽量化を進めてきました。
狙いは2%ほど重心を後方に移動、50:50、あわよくば僅かに後寄りを目指します。
具体的には軽量化はホイールベース中心からフロントに集中
リアは一切軽量化は無し逆にウイング乗せて重くなってます。

重量変更要素は、、、

フォグランプ撤去
重量-2kg
アーム -560mm
モーメント-2kg x -560mm = 1120kgfmm

カーボンボンネット化
ノーマル比 -10.5kg
アームはカーボンボンネットの重心位置としてボンネットの中心位置
フロントアクスルのほぼ直上でアームは0mm
モーメント -10.5kg x 0mm = 0kgfmm

フライホイール&クラッチ軽量化
ノーマル比 -13.5kg
アーム 640mm
モーメント -13.5kg x 640mm = -86400kgfmm

クロスメンバー強化
重量2.75kg
アーム 237mm
モーメント 2.75kg x 237mm = 652.46kgfmm

フロントホイール軽量化
ノーマル比 -1.6kg
アーム 0mm
モーメント -1.6kg x 0mm = 0kgfmm

リアホイール軽量化
ノーマル比 -2.2kg
アーム 2710mm
モーメント -2.2kg x 2710mm = -5962kgfmm

リアウイング
重量10kg
アーム 3505mm
モーメント10kg x 3505mm = 35050kgfmm

その他、細かい部品の変更はありますが、、、概算値って事で(笑)

この状態での重心位置を求めると
重量合計 1462.5kg
モーメント合計 1946320.46kgfmm
アーム(重心位置)を割り戻して求めると
1946320.46kgfmm ÷ 1462.5kg
1330.41mm

18kgの軽量化で重心位置は30.41mm後退
重量配分にすると
51;49、、、、orz
1%ほど改善されました(笑)
やっぱりエンジンの入っているフロントは簡単には軽くなってくれませんね、、、
もう少し実用性を阻害しない範囲でのフロント周りの軽量化を探してみます~

今度、改めてコーナーウエイト計測してみたいですねぇ~


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