曲がる時、バイクもモーターボートも飛行機も 内側に傾くのに、車だけ外側に傾くのが不自然だな って思ってたら、逆ロールする車もあるんですね。

Question

ベンツのSクラスクーペのダイレクトカーブ機能
これって理に適ってると思いませんか？

ただベンツのはカメラが認識・予測するようですが
ロールセンターより重心を低くしたり
リアのサスペンションを上手く工夫したりして
もっと簡単にできないものですかね？

補足

ダイレクトカーブ機能ってなってますが変換ミスです。 正しくはダイナミックカーブ機能です・・・m(._.)m

Answer 1

自動車はロールセンターが重心より低いため、旋回時に外側に倒れる、ロールセンターを高くすれば旋回時に内側に倒れるようになるのでは、という質問ですね。
自動車メーカーの技術者も疑問に思っているはずですが、そんな車がなぜできないかと言うと、車両にインストールできないから、と考えます。

ロールセンターを重心より高くするには、サスペンションアームの車体側取り付け位置をとても高くすることが必要で、ボンネットの高さが実用に耐えられなくなる（前が見えない）のでは、と想像します。
仮にこんなレイアウトのサスペンションを付けた車ができたら、コーナーでは重心に働く遠心力がロールセンターをコーナー内側に回そうとするモーメントとして働き、内側の車輪がロール荷重を受け止めるのでは、と思います。

現在の重心よりロールセンターが低い車は、遠心力がロールセンターを外側に回そうとするモーメントとして働き、外側の車輪がロール荷重を受け止めます。コイルスプリングが付いたサスペンションは、コイルスプリングが縮んで反力を大きくし、ロール荷重を受け止めます。

アクティブサスペンションという技術は、アクチュエータを用いて、反力の大きさとサスペンションのストロークの関係を切り離したものです。このため、コーナーでロール荷重が働いても、アクチュエータの反力を大きくし、ロールしないで旋回できる、あるいは内側に車体を倒すこともできる、といったものです。

1994年にシトロエンはハイドロニューマチック、ハイドラクティブを発展させた、アクティバというアクティブサスペンション技術をエグザンティアに搭載し、市販しました。デモの映像がこちら。
https://youtu.be/oxSnutuWVrk
この車Citroën Xantia Activa V6は20年以上経っても、最速でダブルレーンチェンジテストをクリアできる実力があります。
https://teknikensvarld.se/algtest/

2位がニッサン・キャシュカイと言うのがナニですが、マクラーレンよりポルシェより速い。
アクティブサスペンション技術のおかげで、ロール応答が早いから、と思います。

船や飛行機が旋回時に内側に傾くのは以下の理由です。
◯船：勝手に内側に傾く
浮力の中心が重心より上にあり、旋回時の重心に掛かる遠心力が浮力を引っ張り、船体が内側に倒れる。
浮力の中心が重心より上にあるのは、転覆しないようにするため（静安定のため）。

◯飛行機：内側に傾けて旋回する
旋回時の遠心力に抗して求心力を発生するのは主翼であるため。主翼を内側に傾けて揚力の発生方向を旋回中心方向に傾ける。

◯オートバイ：内側に傾けないと転倒してしまう
タイヤが地面に接触している点で、重量を支え、グリップを発生している。オートバイとライダーの重心は、重心に働く重力と遠心力を合成したベクトルがタイヤの接地点を通るように、ライダーが制御している。

質問者からのお礼コメント

最もなるほどって思える回答だったので
ベストアンサーとさせていただきます。
ご回答ありがとうございました。

Answer 2

バイクや飛行機は内側に傾くのではなく傾けているのです。
バイクも直立のまま曲がれば外側に傾きます。

Answer 3

ベンツより先に、シトロエン・エグザンティアが「ゼロロール」の車を作ってました。もちろんハイドロサスです。

バイクが内側に傾けるのは、旋回の力学的作用が車とは全く違うからです（バイクは歳差運動で曲がる）。
船の場合も、駆逐艦や巡洋艦などが高速カーブとれば外側に傾きます（※単純に重心位置と海面の関係）。
飛行機は、ラダー（舵）だけで曲がろうとしても頭がそっちを向いてドリフト状態で直進するだけ。旋回方向に傾けて、傾けた側の翼の揚力を減らして初めて曲がります。


そこで車ですが、
ロールセンターと重心の高さに関しては、ロールセンターを重心より下げるほど、ロールし易くなってしまいます。（ロールセンターとは振り子の支点で、重心は重り。支点から重りが離れるほど、振り子は簡単に大きく振れる）


そこでロールセンター高さと重心は、設計上で最適にして、その上でアクティブサスを用いて内側にロールさせるとどうなるか？
→外側タイヤが荷重不足で、コーナリング速度がめっちゃ遅くなるか、ドドドアンダーに陥る。


どういうことか？
アクティブサスやハイドロ使えば内側にロールさせることは可能です。
が、内側にロールしたとしても、コーナーを曲がれば遠心力で外側タイヤに荷重が移ることは防ぎようが無い。
防ぎようが無いばかりか、外側タイヤに荷重を滑らかに移してグリップを増すことで滑らかなコーナリングが可能になります。
その時、サスペンションンが縮むと、バネが元に戻ろうとしてより一層タイヤを地面に押し付けることになりますが、内側にロールしてたら、その「より一層押し付ける力」を減らしてしまう。
すると、遠心力で車体は外に持って行かれようとしてるけど、その分の荷重が外側タイヤにかからない、という事態に陥る。
で、曲がらない。

ということで、内側ロールさせると遅くなるかアンダーになります。
なので、どこのメーカーでもやらない。

メルセデスは「元々の車重で荷重を稼いでいる」ということでしょう。あるいは、低速域で低速コーナーでのみ作動を大きくしてる。
いずれにしても乗り心地重視の装備で、コーナリングの為の装備では無いです。

Answer 4

バイク：転がる硬貨に例えられることがよくありますが、傾くと曲がる性質を利用して曲げるために傾けています(基本的にハンドルは曲がり加減に合わせて勝手に切れるに任せます)。あと重心位置が高いのでハンドルを切るだけだと極低速時以外は遠心力とのつりあいがとれず反対側に倒れてしまって曲がれません。

モーターボート：滑走型の船体の一部は旋回時にそういう姿勢になるよう意図的に設計されています。水上バイクやボートレース用のモータボートは上記のバイク同様に人間が意図して内側に傾けています。一方で大型船舶などで一般的な排水型の船体は旋回時は外側にロールします。

飛行機：自動車では旋回にタイヤのグリップ力が重要なのと同様、航空機では旋回に揚力が重要です。なので揚力の発生が少ない方向(主翼で支えられない方向)への旋回は不得意で、ラダーだけで曲がろうとしても機首が内側を向くだけで殆ど曲がりません。主翼を使って効率よい旋回を行うためにエルロンという舵を使って意図的に内側にロールさせています。

ダイレクトカーブ機能：「ダイナミック カーブ機能」の間違いですね。そういったアクティブなロール制御は古くはF1でウィリアムズが使っていました(ただしセンサーによる制御ではなく、ペースが割と一定なのを逆手にとってコントロールライン通過などを基準に決まった時間に決まった動作をするようにプログラムしていた。電車の制御式の車体傾斜もそれに近い)もっともウィリアムズの場合、目的は車体の底と路面との間隔を一定に保つことで最大限のダウンフォースを安定して得ることにありました。
一方でベンツの場合、目的は乗員の受ける横Gの低減つまりはパッセンジャーのための快適装備です(ドライバーはその程度の横Gなんか気にしない)。

Answer 5

逆ね、カーブを曲がるための向心力を発生させるために内側に傾けているだけ。

Answer 6

遠心力を知らないのか
ゆとり教育も行き過ぎだな

Answer 7

ボートはハルの形状を見て頂いたらわかりますがＶ字に
なってるでしょう。曲がる方向の逆のサイドで水を押して
遠心力を支えてるんです。飛行機も機体を傾けることで
空気の壁を羽根で抑えて遠心力に逆らってるんです。
でも、車にかかる遠心力はバイクとは違い車体を傾ける
という機能を付けると非常に複雑になり高価になります。
なので付いてないのでは？

Answer 8

自転車で試してみると良いです。まっすぐに走っていて、車体が傾いていない常態で、ハンドルだけを右に切ってみてください。
車体は、左に傾こうとします。外側にね。
二輪車は内側に傾くのではなく、傾けているのです。
内側に傾けることによって、外側に傾こうとする力とバランスを取っているのです。

Answer 9

>バイクもモーターボートも飛行機も内側に傾くのに

違いますね。傾けてるのです。自然に傾いてるわけではないです。旋回しやすいように傾けてるのです。

>ダイレクトカーブ機能

これも違いますよ。

マジックボディーコントロールのカーブチルティング機能ってやつです。

俺がこれ知ったのかなり前ですね。

https://www.youtube.com/watch?v=LTa8H6ABafw&feature=youtu.be

Answer 10

不思議ですか（不自然に感じますか）？

中学生になれば慣性の法則や、向心力（遠心力）等を習うから、不思議ではなくなりますよ。

飛行機は重力と浮力がバランスを取っているから浮いている。
傾ける事により浮力の方向が変わるので、飛行機は浮力の方向が向いた方向に曲がっていく。
曲がる事に使われたエネルギーは重力とバランスを取っていた浮力から使われるから、その分高度が下がる（位置エネルギーが消費される）。

二輪は、重力と遠心力の合力をタイヤの接地地点に向けないと、転倒する。
逆を言うと、二輪は車体を傾けると遠心力を発生させないと転倒する。

モーターボートも同じ。予め船体を内側に傾けておかないと遠心力で吹き飛ぶ。
大戦中の空母は、急旋回して積荷（航空機）を振り落としたと言う逸話を聞いた事がありますけど。


＞ロールセンターより重心を低くしたり
＞リアのサスペンションを上手く工夫したりして
＞もっと簡単にできないものですかね？
自然振り子式でね。１９７０年頃、電車で採用されていました。
揺れ遅れ、揺れ戻しで乗り物酔いを誘発するので、現在では自然振り子式は殆ど残っていないのでは？
電車は、その後左右の車輪の差動を利用したり、強制的に制御したりして改善がされていますが、自動車は電車よりも挙動を予想し難いから、実用化が難しいのでしょう。

Answer 11

全く物理が分かっていないのですね

遠心力ってのがあるんですよ

確かにアクティブサスペンションは有効ですがサスペンションだけではどうにもなりません