スプリングレートを上げても底突きは防げない⑤ もう一つの共振による「突き上げ」

ようやく結論にたどり着いたのに、まだあるのか」って、、、

すみません、、、、
とりあえず謝っときます(笑)

「ブログ&自宅引っ越し」前後のブログ休止期間中に振動伝達率と共振を勉強したら
イメージが繋がって突然ブレイクスルー
そのまま勢いに任せて書きまくっちゃった独学メモを編集して書き直してます。

勉強を続けていてある日突然訪れる
「知識が繋がって理解できる世界が一気に広がる感じ」が心地良いんですよね
小中学生の時にこの感覚を知っていればなぁ、、、(笑)

さて、、、
いままでのお話はバネ上固有振動数のお話でした。

つまり路面からの入力がボディにどんな風に作用するかって事を延々ダラダラと書き連ねてきました
文才が無いって辛いです、、、うまく伝わっていますか?

さて、、、今回のお話は「もう一つの共振」の
「バネ下固有振動数による共振」です。

これは、タイヤ&ホイールが作るタイヤの縦バネ成分の固有振動数(=共振周波数)です。
このタイヤ&ホイールによる共振が「バネ下共振」って言われるヤツです。
もちろんバネ上に比べれば遥かに重量が軽くかつタイヤの縦バネレートは高いので、
バネ下固有振動数はバネ上に比べて高くなります。

資料を探してみるとタイヤの偏平率と縦バネの表が見つかったので

タイヤ縦バネ

ざくっと傾向を計算してみると、、、
y=-3.24x+407
xに偏平率を入れると縦バネ係数(N/mm)が出てきます.

一般的なスポーツタイヤの偏平率45で計算してみると
y=-3.24×45+407
y=261N/mm
単位換算してみると 26.62kgmm
1輪 320kgで計算してみると12mmほど変形するって事で
だいたいイメージ合いますね
この変形でタイヤの接地面がつくられます
(はがき1枚分の面積って言われているアレです)

バネ下重量は僕のM3のフロントで計算すると
39.3kg
タイヤ 12kg
ホイール 9.5kg
アーム&ブレーキ 17.8kg

バネ下固有振動数を求めると
f=√(261000Nm ÷ 39.3kg) ÷ (2π)
f=12.97Hz

約13Hzの入力でバネ下共振が発生する計算になります。

車両共振
この路面からの入力の周波数領域はハーシュネスと呼ばれる領域(12~16Hz)にばっちりハマってます
走行中に鋭く「バンっ」って突き上げてくるあの嫌な入力です。
グラフのハーシュネス領域が振動伝達率1.0を越えているのはタイヤが跳ねてストロークを使い切るイメージです。

つまり
バネ上固有振動数より高い周波数の入力により、ボディには入力が伝わらない「バネ下の自由運動領域」でバネ下が共振してタイヤが激しくバウンドする

これが「突き上げ」の正体です

このバネ下共振運動(水風船ヨーヨーバンバン状態)を抑え込む方法は一つだけ
ダンパーの高速域の減衰力で抑え込むしかありません

ダンパーが完全に抜けた車ってグラフのような乗り心地になるでしょ
ボディはゆらゆらと揺れ動き
脚は動くから意外と振動が少ないけど
大きい入力には「ガンっ!」って底付きしちゃう

この高速域の減衰力が前回のお話に出てきた、、
「この領域のダンパーの役割は必要以上に減衰力を立ち上げずに足を動かす」
”必要最低限の減衰力”なんだと理解します。

バネの特性が見えてくるとダンパーに求められている要件も考察できますね♪


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