パピヨン藤岡の自動車研究所コミュのバネとおもり

通りすがりのパピヨンです。
今日は車を離れて物理のお話です。

手で持てるくらいの台にバネをつけ
おもりをつるしたものを考えます。

台をゆっくり上下に動かすとほとんどバネは
伸び縮みせず台とおもりは同じように動きます。

だんだん早く動かすと台とバネの動くタイミング
と動く大きさも変わってきます。

さらに早く動かすとある境目から台を動かしても
おもりが動かなくなります。

この境目の早さを共振周波数と言います。

これが車とどういう関係があるかはまた次回。

コメント(7)

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[1] mixiユーザー 11月16日 01:37

続きです。

共振周波数の式を書きます。

周波数Ｆ＝√{9800×バネ定数÷荷重}÷２÷３．１４

例えば
重量1200kg、バネ2kg/mm（4輪同じ）の車があったとします。
バネ下が１輪で50kgとするとバネ上は1000kg
共振周波数は
√{9800×（2×4）÷1000}÷2÷3.14＝1.41
つまり共振周波数は1.41Hzとなります。

一般的にはこれをバネ上共振周波数といいます。

一般的なノーマル車はこれが1～1.5Hzくらい
エアサスペンションのような柔らかい車は1を下回る
くらいです。レーシングカーでは2.5～3.5というような
大きな値になります。

ここでいいたいことはバネレートはおもりがあって
初めて論議が出来るもので、重さの違う車で
「バネはやっぱ12kがいいな」「じゃ俺もそうするか」
みたいな会話は全くナンセンスなわけです。
重くてバネレートが高い車と軽くてバネレートが低い車は
この計算式で周波数を計算して数値が高い方がホントに
バネが硬い車なわけです。

次回は減衰力にも触れていきます

[2] mixiユーザー 11月16日 08:05

パピヨン藤岡所長！なるほど反省しております(^o^;
続き楽しみにしております！

[4] mixiユーザー 11月16日 12:23

テイン10K8KよりZEAL18K14Kのほうが乗り心地良かったぞ。まっいいか。

[5] mixiユーザー 11月16日 23:02

パピヨン藤岡所長！ちゃんと僕の車のこと考えてくださいよ！
良く知ってるんだから！

[6] mixiユーザー 11月16日 23:02

k1さんどうも。k1さんの言うことは正しいです。
バネ上の共振周波数はあくまでおもりの重さと
バネの関係ですが、実際にはバネだけだと
いつまでも揺れ続けるのでショックアブソーバーで
減衰力を発生させるわけです。

そういうわけで今回は減衰力の話です。
今回はハンドリングで使うピストンスピードを
0.1m/sと仮定します。

バネと減衰力の関係を表すのに使う用語として
Ｃ／Ｃc（シーバイシーシー）というのがあります。
まずＣです。
これは減衰係数といいます。
ピストンスピード1m/sあたりの減衰力です。
例えばハンドリング領域で0.1m/sの減衰力が20kgだったら
Ｃは　20÷0.1＝200（kg/m/s）となります。
次にＣｃですが、こちらは臨界減衰係数といいます。
動きが振動的にならない限界の減衰力をいいます。
Ｃｃ＝２×√{バネ定数×１０００×荷重÷9.8}となります。
微妙に共振周波数の式と似ているところがポイントです。
例えばある輪の輪荷重が300kgでバネが3k/mmだとすると
Ｃｃ＝２×√{３×３００÷9.8}＝３００
さっきの減衰力と組み合わせると
Ｃ／Ｃｃ＝２００÷３００＝０．６６となります。

普通の車は０．１～０．５くらい。小さい方が乗心地がよい
（柔らかい）ことになり、高いほどダンピングが効いている
と言えます。

ここで注目すべきは分数が減衰力、分母のルートの中に
バネレートが入っています。ということは同じＣ／Ｃｃに
しようとした場合、バネを２倍にしたら減衰力を√２倍
（≒1.4倍）すると同じバランスになるということです。

よくローダウンスプリングで車高を下げるとバランスが
崩れるという理由のひとつはこんなところにあります。
ただローダウンスプリングで乗心地が悪くなるのは
むしろバンパーラバーのクリアランスがローダウン分
小さくなって、ちょっとした段差でバンパーラバータッチ
することの方が多いです。

このＣ／Ｃｃはピストンスピードごとに計算できるので
ハンドリングだけ語るなら0.1m/sや0.3m/sくらいで
いいと思いますが、乗心地だと荒れた道から首都高の
段差まで全くピストンスピードが違うので簡単に
比較するのは難しいですが、テインよりＺＥＡＬが
乗心地がいいのも説明がつくかもしれません。

[7] mixiユーザー 11月18日 19:55

所長！24kのバネ乗り心地最高です！

命名！「みかん脚」

注：バネは葉っぱです。

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