レーシングカートのシャシーとエンジンの速さを追求するページです。
メインメニュー
2016-03 の記事

リアタイヤの動作とエ...

リアタイヤの動作に関する考え方


今回のコラムは以前に紹介しました、タイヤに関する学術書に載っている内容ではありません。
しかし、「エネルギー保存の法則」を基本に考察をしてみたいと思います。


私はかつてミッションカートを7年ほど経験したことがあります。
そんな中、四輪も走るロングコースに行くと面白い経験をできました。
全日本で使うハイグリップタイヤでたとえば富士を走る場合、本来スプリントコースであれば空気圧0,65キロくらいで走るタイヤが
そのエア圧で走るとタイムがいまいち出ません。
そこで、エアーを1,1キロくらいまで上げると、特にストレート区間のタイムアップが見られるという経験をしました。
これはエアーを下げた場合にタイヤのきしむ(つぶれる)ことにもエネルギーが使われているということで、ストレートでは極端な
話がパンパンに空気が入っていた方がタイヤのつぶれが少なくなり、トルクロスが減り速くなったということを意味しています。


リア周りのセットに関しては、常日頃皆さんもいろいろテストして「その時に速いセット」を追及していることと思います。
私が過去から経験してきたカートシャシーの時代の変遷の中で、一部のレギュレーションに縛られるカデット等以外のカテゴリーはここ10年くらいはほぼ完全にリアアクスルシャフトは50ミリが全てと言っても過言ではありません。
50ミリシャフトが完全に主流になった影響は、シャフト交換というセット変更が大きなリア周りのセットを進める上で非常に重要に
なってきました。
今では50ミリ用のリアホイールハブも純正標準以外に長さの違う、そして材質の違うものが多く販売されています。
ハブを変更してシャシーのシャフトベアリングの外側の硬さを変更するというセットが微妙にタイムに影響し、それにもましてシャフト
の硬さの違うシャフトに変更することは、上級カテゴリーになればなるほど重要なセット変更になってきています。
この種類のセット変更は、他のセットで代替えできないセットであるため、メカニックもサーキットで短時間の変更の必要もあり経験も
要求されるため慣れておく必要がある作業です。
くれぐれも交換後はベアリングのいもネジを締めすぎないように注意してください。シャフトの肉厚が薄いため、締めすぎると
いもネジがシャフトを潰してしまいます。

さて、このような機械的な変更要素のセットのほかに、リアタイヤにもフロントタイヤと同じように「つぶれる」という現象が発生
します。これはタイヤが空気が入ったゴムまりのような弾性変化をする物体である以上、物理的にどうしようもない現象であることは
間違いありません。
フロントタイヤと違い、リアタイヤの場合は複雑な応力による変化要素はありません。
横Gがかかっている際の横方向の「つぶれ」以外ないと言っても過言ではないでしょう。厳密にいうとさらに違う要素もあるのですが
それらはリアにサスペンションを持たないカートでは無視できる範囲と考えていいでしょう。

リアタイヤの横のつぶれを発生させるこのエネルギーは一体何のエネルギーなのでしょうか?
コーナー進入から立ち上がりまでのカートの動きに関するエネルギーについて、ここで細かく解析してみましょう。

ここではブレーキを踏むコーナーの進入から立ち上がりまでのエネルギーの変化についてリア周りのみを考えます。
複合コーナーではないヘアピンコーナーの進入を例にとります。
ストレート状態からアクセル全開でコーナーに進入する場合、ブレーキを踏む瞬間までの速度が上がるエネルギーは当然のようにエンジンが負担します。
ブレーキを踏んで減速するときにこの進入速度分のエネルギーの一部は、ブレーキを踏んだことによるブレーキディスクとブレーキパッドの摩擦熱に変化して減速した分だけのエネルギーが熱に変化します。
減速後ハンドルをクリッピングに向けて切り込みカートが向きを変えると横Gが発生します。

その横Gはリアタイヤの横方向のつぶれを発生させる要因になるんですが、さてこの横につぶれるのにもエネルギーが使われています。
クリッピングに付いてアクセルを開けるまでは、まだ加速状態に入っていませんので、コーナー進入の速度エネルギーの一部がこの
タイヤを横に潰すエネルギーとして使われます。
ドライバーは運転していてフルブレーキ後向きが変わると、まっすぐ走ってブレーキを踏んでいるときよりも向きが変わった後の方が
ブレーキの踏力を弱めることができるのは、タイヤが横につぶれたためにエネルギーが使われているためです。
そしてこの時タイヤに熱が発生し、この熱も速度エネルギーが熱に変化します。
そのほか横Gがかかるとタイヤの表面のゴムが削れて、タイヤのゴムが減りこの時にも熱が発生します。
このタイヤのゴムを削るためにもエネルギーが使われ熱が発生するところでも再びエネルギーが使われます。
この「速度を遅くする」ための要素はリア周りの限ると下記の3要素になります。

1、スピードのエネルギーはブレーキの熱エネルギーに変化する。
2、スピードのエネルギーはタイヤを横に潰すエネルギーに使われる。
3、スピードのエネルギーはリアタイヤのゴムを削るエネルギーに使われ、この時発生する熱エネルギーにも変化する。

いわばドライバーは上記の3要素のエネルギー変換を使って速度を減速しコーナーに進入するわけです。

さて、クリッピングポイントの付近で今度はブレーキを離しアクセルを開けて加速状態に入ります。

加速させるときのカートの運動エネルギーを増加させるために使われるものは、もちろんエンジンです。
ここではそのガソリンを燃料として稼働するエンジンはワンメークとして考えます。つまりみんなが同じトルク特性、パワー特性の
エンジンを使うと仮定します。
加速の際にカートのいろいろな部分でエネルギーロスが生じます。
細かくいうと、チェーンの駆動ロス、フロントハブベアリングの回転ロス、リアアクスルシャフトベアリングの回転ロスが機械的な
ロスとなりますが、ここではそれを無視します。
そうすると残るエネルギーロスは何があるでしょうか?
コーナー進入の後の立ち上がりですので、進入時の横Gがなくなるわけではないため、立ち上がりの加速時はタイヤのつぶれは今度は
エネルギーロスになります。又、減速時と同様にタイヤの表面が削れる時の熱もロスにになります。

ブレーキングの時には減速のために役に立っていたものが、加速時はタイヤのつぶれるエネルギーは
エンジンが負担することになります。
つまり、同じカテゴリーであれば同じエンジン、同じタイヤですので、タイヤのつぶれる量が大きいほど加速は遅くなるということを
意味しています。そしてコーナリング時は減速のときと同じにタイヤのゴムを削るためにもエネルギーが使われますから、少しでも
ゴムが削れる量を少なくすると速くなるということになります。
又、ゴムの削れる量を少なくするということはタイヤを長持ちさせるということですので、タイムの落ち込みをすくなくすることがで
きます。

これらのロスを少なくすると立ち上がり加速が速くなるということになりますがしかし、基本的にはこの横Gは速度の大きさ、動いている物体の重さ、タイヤのブリップ、これらの要素が大きくなるとそれに比例するもので、基本的にドライバーが調整できるものではありません。
ではどうすればいいのでしょうか?

小さい頃からカートに乗っているドライバー、特に若年層のドライバーで多く見かけるのは、コーナー進入で向きを変える時にシート
の中で腰をアウト側の横に振ってリアの重心をコーナーアウト側に振っているドライバーをよく見ます。
タイミングをとるためにやっているのか、あるいはカートが曲がりにくいため(シャシーセットが出ていないため)やっているのかわかりませんが・・・これはその後の横Gを増大させます。これができるのはカートのパーツの中で一番重いパーツは人間の体であるため
その重いパーツを走行中に左右に動かすことでカートの向きをかえるきっかけを作っているということですが、この操作の後、一気に
横Gが増えることはあってもそのGは急激には減りません。
まずこれをやめることです。ふつうでさえ横Gで立ち上がりが遅くなるのですから、わざわざ横Gが大きくなるような乗り方を修正して
ください。
次にコーナー進入の速度はできるだけブレーキのみで減速するように心がけることです。つまりカートを横向きにしてタイヤに負担を
かけて減速する走り方をできるだけ少なくするのです。
ストレートにブレーキングでもリアのタイヤには熱が発生しますので、なるべく横向き時のタイヤのつぶれと削れを少なくすることは
タイヤの寿命が長くなり、レース後半にタイヤの要因によるタイムの落ち込みを少なくできます。

カートに乗っているときに、体の中で自然に腕と腹筋には力が入ります。
腕は上体を安定させるために力を入れながらハンドルを操作することが当たり前になってきます。
腹筋も同様の傾向があります。高速コーナーでは上体が安定しないとカートの動きが不安定になりますので、自然な行動です。
シャシーセットが良いカートとセットが決まっていないカートで一番差が付きやすいのは、Rの小さいコーナーの立ち上がりが差がつき
やすい傾向があります。
Rの小さいコーナーを速く走ろうとすると、当然のように横Gが大きくなります。
そのようなコーナーの立ち上がりでは、体の上体を安定させるために腹筋にがっちり力を入れると、体を含めたカート全体のGが立ち上がりのアウト側リアに一気に負担(G)がかかる傾向があります。
そのようなコーナー立ち上がりでは、上体にあまり力を入れずシートに体を預けるようにして立ち上がってください。
そうすることで、一番重い人間の体が横方向のダンパーとなって一気にタイヤにかかる負担を軽減させることができます。
全体の横Gを少なくすることはできませんが、リアタイヤにソフトにGをかけることで、一気にGがかかった際のタイヤのつぶれ方を軽減
することができます。
タイヤのつぶれ方が少しでも小さいということは、タイヤを潰すのに使われるエンジンのエネルギーを少しでもカートを前に走らせる
ことに向けることができます。
これはSLタイヤよりもハイグリップタイヤで走っているときの方が分かりやすいですが、タイヤが横Gでつぶれているイメージを持ちながら走ることで、少しずつ理解できるようになります。
リアタイヤをガチッとグリップさせるのではなく、ソフトにやわらかく立ち上がるイメージです。
この走り方を是非自分のものにしてください。

次回のコラムもご期待ください。


Posted at 2016年03月28日 12時20分09秒  /  コメント( 0 )

3/20 鈴鹿シリーズ...

本日行われました鈴鹿シリーズ第2戦のX30クラスレース結果です。
昨年ヤマハSSクラスチャンピオン選手が第1戦でメカトラブルでリタイヤでしたが、第2戦で総合で4位入賞です。
ジュニアクラスで2位獲得です。
EMCスタジオカナステラNRU 岩佐 歩夢選手おめでとうございます。
エンジンはNRUのOHですが、またまた携帯電話でのシャシーセット進行によるものでした。
何回もの電話交信で疲れますが・・・(笑)
しかし、このくらいまでは電話でできるんですね・・・
次回も期待してください。


Posted at 2016年03月20日 19時05分18秒  /  コメント( 0 )

トリプルKの新しいR...

レース準備の最後の段階で、不足をチェックしトリプルKの新商品のRハブをとってみてびっくりしました。
とにかく素晴らしい部品です。
写真はトリプルKのサイトで見てください。私がとる写真よりきれいですので・・・
ハブ長さノーマル比較(85ミリ)で、TONY純正マグネシウムハブより25g軽いのです。
マグネシウムは柔らかめの金属ですが、この硬さのジュラルミンをここまで削り出しで軽量化・・・
これは使わない手は無いですね!!!
重量比もさることながら、比較的重いジュラルミンを削り出しで重量マスがセンターに集中しているので重さ以上に軽量効果は大きいでしょう。
不安になるくらいの肉厚ですが、テストしているでしょうからOKでしょう・・・
ハブ周りのセットの選択肢が増えるので、レースでは優位に立てそうです。
どちらかというと全日本のグリップするタイヤよりも、非力なエンジンのワンメークレースに向いているような気がします。
このコストで想定されるセット幅は絶対戦力になります。
この値段で想定されるこの性能は絶対に安いと思います。

ちなみにサポートしていただいているのではなく、私が普通に買ったものですのでお世辞は一切含まれていません。(笑)
是非お試しください・・・


Posted at 2016年03月18日 14時35分57秒  /  コメント( 0 )

シリンダーホーニング3

金属の個体変形の考察・・・

金属の個体変形は一般的に金属歪と言われている。
この種類の個体変形はカートエンジンのような内燃機関の各部品、特に鋳造金属に多くみられる。
一般的に性能に影響を及ぼさない数値としては1〜2ミクロン(1ミクロン=1/1000ミリメートル)が現実的な数値である。
しかしレーシングエンジンとしての使用形態を考えて見ると、熱的環境という観点から現実的にはおよそ考えられないような
金属変形量に形状が変化する。
例えばKT100SECのシリンダーのスリーブを考えて見よう。
通常、内燃機関の熱的環境に於いて熱間と冷間の環境差が激しい場所のパーツの製造方法は鋳造が多い。
その中で特殊なエンジンを除きシリンダースリーブは殆どのエンジンは鋳鉄である。
例えば、超高級車のフェラーリでもシリンダースリーブは鋳鉄である。
これは熱間と冷間の繰り返しでも歪の発生量が少ないということがその理由である。
歪発生後の寸法差が30ミクロン(3/100ミリメートル)あってもほとんど問題なくエンジンは稼働し
また、性能差も殆ど感じることはないだろう。
例えば、厳密に使用前後の寸法差が性能に及ぼす差を考えて見た場合、一周2キロのコースを同じ条件を再現し
正確に1周当たりのタイム差を測定したとして1秒もないであろうと思われる。
排気量が大きいこと、ミッションがあることの2点がそのタイム差を小さくしているのである。

さて、ではカートエンジンについて考えて見よう。
上記のようなフェラーリエンジンと比較するのはあまりのも顕著な例になってしまうが、しかしその
エンジンの特性を理解する上で逆に好都合なのかもしれない。
当然のように、レーシングカートエンジンにはミッションが禁止されている。
従ってカートで使用できるギヤー比を満足しうる駆動伝達方法は現在100%使用されている
スプロケットとチェーンが唯一である。
ミッションが禁止されていることで、同じギヤー比で低速から高速まで走らなければならない
という現実があり、シリンダー歪の発生によるエンジン高回転の伸びは疎外されてしまう。
そして排気量はフェラーリの約30分の1程度・・・この排気量ではシリンダーの歪発生に伴う
トルク低下に対する対処をわずかでも補うことはできない。
つまりシリンダー歪を補うことが、トルク的にもエンジン高回転領域的にも不可能であるという
結論になってしまうのである。
事実、イタリアのカートエンジンは排気量がレギュレーションぎりぎりのスペックでピストン
サイズが20種類以上も設定があるのである。
これはエンジンメーカーが「レースごとにシリンダーの歪を修正して新しいピストンを使ってください」
と言っているようなものである。
ということは、カートエンジンのシリンダー歪によるタイムの落ち込みを補う手法は上記の
「シリンダーの修正とそれに伴う新品ピストンへの交換」しか方法がないということを意味している。

スプリントカートの多くのカテゴリーのほとんどは上記の方法でみんな「勝利」を目指している。
このような現実の中、一番肝心な「シリンダー内壁の歪」が修正できず、むしろホーニングを
繰り返すことでその歪量が大きくなっていくのでは話にならないとという結論に行きつく。


Posted at 2016年03月11日 14時00分20秒  /  コメント( 0 )

ピストンクリアランス...

ホーニングをしてみました。
前後方向が2,3/100ミリピストンピン方向より広いシリンダーですが、プラス3/100ミリ
のアップで歪を0,2/100ミリに修正できました。
そっと胸をなでおろしました・・・
詳しくは後程・・・


Posted at 2016年03月05日 19時04分34秒  /  コメント( 0 )

ピストンクリアランス...

カートエンジンの性格と性能を決定づけるエンジン要素の中にピストンクリアランスがある。
これは文字通りピストンとシリンダーの隙間のことであるが、これがカートエンジンでは
エンジン性能を決定づける最大の要素といってよい。
詳しくいうと、ピストンは設計温度に於いてほぼ正確な円筒形状を保つように作られている。
燃焼室で加熱されるピストンは、その熱がスカート部(下部)に移動することを前提として
設計製造されている。
当然のように各々のエンジンがどのくらいの回転数で使われるかが大きな鍵になる。
これは「エンジンの性格」と表現してもいいかもしれない。

ここでIAME X30エンジンのことを考えて見たい。
IAMEエンジンのパーツリストに載っているピストンサイズはYAMAHAと違い、
ピストン上部に記載されているサイズはシリンダーサイズがペイントされている。
つまりピストンに54,15とペイントがあればシリンダーサイズをその寸法で仕上げて
使うわけだ。
これはメーカーの指定ピストンクリアランスでエンジンを仕上げたということになる。
IAME X30エンジンはピストンが54.00〜54,27ミリまでの間に20種類の
サイズのピストンがある。これは0,27ミリの間に20サイズのピストンがあるということで
以外に余裕があるように感じるがけしてそうではない。
例えばKT100の場合スタンダードサイズ(一番小さいサイズ)から最終サイズまで0,6ミリ
ありピストンの種類は12サイズあるので
途中で最低でも2回はボーリングを行うことができる。
私は日ごろは3回はボーリングを行っているが、これは最後のピストンサイズまで寸法的に余裕が
あるためにできるのであって、これがX30となるとそうはいかない。
レースごとに新品ピストンを使うと仮定するとボーリングするとすぐ最終サイズになってしまうので
事実上ボーリング無しでホーニングのみでサイズアップをして使うことになる。

X30のレースも6年目?・・・最近OH依頼のあるX30エンジンのシリンダーサイズが
結構大きいピストンサイズになるものが多くなってきている。
しかし同時に問題も多いエンジンもある。
ボーリングができないということはホーニングのみでサイズアップするため、
ピストンサイズアップをハンドドリルホーニングで行われているエンジンが多い。
ひどいシリンダーだと、すでに残りサイズが8個くらいしかないのに、シリンダーの
ひずみが2/100ミリを超えるものがあり、これはかなり深刻な状態である。
機械でホーニングしてこれを修正するのに0,1ミリの猶予しかなく、慣れている
私でも「これはダメかも・・・」と感じるときが多い。

日ごろ私はX30エンジンは非常に良いエンジンだと感じている。
OHする人によって性能差が出にくいエンジンで、ましてリミターがついているため
その性格が強く出るエンジンである。
これは予測であるが、速いエンジンと並みのエンジンの差はせいぜい0,25秒であろう。
そのくらいであれば、シャシーセットの方が差が大きく出るため、タイムを上げるためには
シャシーセットに傾注することが重要なクラスと言えるだろう。

しかしながら、やはり「勝てるエンジン」となるとやはりシリンダーのホーニング精度は不可欠
と考えられる。その領域ではやはり0,25秒は大きな差になるからである。
X30あたりからは上のカテゴリーのエンジンはしっかりした技術屋さんにOHした方がいいかも
しれない・・・


Posted at 2016年03月02日 17時57分42秒  /  コメント( 0 )