タイヤ空気圧を考える② (軸荷重とスリップアングル)

空気圧を考えているうちに気になってきたのが、実際にかかっている荷重と耐荷重の差
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前後同じタイヤで同じ空気圧の場合
「実際にタイヤに掛かっている重量が高いタイヤの変形量は大きく、少ないタイヤの変形は小さい」
って事になりますよね、、、
この状態で旋回に入ると荷重が大きいタイヤの方がスリップアングルが大きく、少ないタイヤの方が少ない状態になります。

サスペンションの固有振動数でバランスを整えても、タイヤの空気圧のバランスが異なっていればスリップアングルに差が出てしまいます。
これをコーナーウエイトを基準に適切な空気圧を割り振ればタイヤの変形量を揃える事が出来るので、バランスが良くなり効率が上がるはずです。

M3は前後重量バランスが51:49で良好なので前後同じでも影響は少ないですが、
空気圧セッティングなので使うのは個人の労力のみ!! タダで楽しめます♪

詳しく調べてみると、「重量配分タイヤ空気圧理論」って考え方があるようです。

実際にM3の重量から適正空気圧を考えると
① 車検証重量から走行重量を設定する
タイヤの空気圧を決めているのはコーナーウエイトと、タイヤ耐荷重なので、
ここからメーカーの設定を見てみると

E36 M3車検証重量 (サンルーフ付き)
前軸 770kg
後軸 710kg
この重量は、燃料満タン、潤滑油、冷却水、込み
車載工具、スペアタイヤは無しの重量なので、
実際の走行状況に合わせて搭載します

車載工具 3kg
スペアタイヤ 21.5kg
双方ともリアオーバーハングなの重心位置で計算すると、リアタイヤを軸にしてフロント荷重が減少するのですが、今回はそのまま後ろ軸に追加

多いと思われる乗車パターンの前席2名乗車を想定して、重量を加えます
BMWのドライバー&ナビシートは重心位置にあるので前後に均等に割り振ればOK
設定体重はBMWの設計値 1名68kg
搭乗者 2名 68kgx2

これで走行重量を仮定すると
前軸  838kg (770+68)
後軸 802kg (710+3+21+68)
50:50になっていないのはBMWが設定しているアライメント等を設定する際に使う”ニュートラルポジション”の搭載条件と異なっているからで、
ニュートラルポジションは更に後席中央に1名(68kg)とトランク中央に21kgを搭載します。
これでCGを求めるとほぼ50:50になります。

実際に走るときに3名乗車+トランクにポリタンク1本なんてありえないし、燃料満タンが基準なので走れば走るほど燃料消費して重心位置は前方に移動します。

”前が重い”とは言っても、その差は1.1% かなり優秀です。

この前後軸中を1/2にして1輪あたりの数値として用いると
フロント 419kg
リア   401kg
となります。

実車でコーナーウエイトを計測すれば更に正確に設定できます。

②新車時装着タイヤからタイヤ耐荷重を調べ走行重量に対する%を求める
メーカーが設定しているタイヤの耐荷重と走行重量を使って余剰率を求める
E36 M3Bのフロント&リア新車装着タイヤはミシュランSX MXX3 235/40/17 90W 指定空気圧2.5bar 
この情報からロードインデックスを求めると
ETRTO規格 Load Index”90” 空気圧2.5bar の耐荷重値は600kg

余剰率を求めると
フロント  143% (600kg÷419kg)
リア   150%(600kg÷401kg)  

この余剰率の関係からフロントに比べてリアの空気圧が高い事になります。
この空気圧だと前後スリップアングルの関係は”フロント>リア”になるのでバランスはアンダーステアになります。
(空気圧が低いほど撓み量が増えてスリップアングルが増える)

③余剰率をそろえて前後のスリップアングルをそろえてバランスをニュートラルにする
走行重量に対して余剰率が高いリア耐荷重をフロントにあわせて、タイヤの撓み量(スリップアングル)をバランスさせます

フロント600kg 143% (600kg÷419kg)
リア補正耐荷重 573.43kg 143% (401kg x 143%)

④ロードインデックス表を用いて耐荷重から空気圧を計算する
ロードインデックス計算式
ロードインデックス90の場合 ” 空気圧(bar)=0.005x耐荷重(kg)-0.5”

フロント空気圧  2.5bar = 2.55kgfcm2 = 250kpa
リア空気圧 2.367bar = 2.41kgfcm2 =236kpa
1 bar(バール ) = 100000 Pa = 750.060 mmHg = 1.0197162 kgf/cm2
となります。
これは2名乗車荷物無しの前提での空気圧なので
人数が増えたり、荷物を積む場合はリアの空気圧を上げないと耐荷重不足になるので要注意です


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