フェアレディZはロードスターに比べてどのくらい運転がダルいのか

 新しいスポーツカーが発売されると、「何キロ軽量化しました」とか、「ホイールベースを何mm縮めました」とかいう話が出てくる。しかしそれがハンドリングや応答性にどう影響するのかがイメージできない。

 結局、馬力やトルクなどの動力性能(何百馬力です)や、シフト段数(6MT積んでます)といった、わかりやすいスペックに目が行ってしまう。すると、大パワーのスポーツカーをフンパツして買った人が

「確かに速い。ものすごい加速をする。」「でも、応答がダルくて運転がつまらない」

という結果になってしまう。そこで今回は、運転のダルさに関係するクルマの「応答性」について考えてみる。

 

 ハンドルを切ったり、加速したときの応答性は、ニュートンの運動方程式と、その解(固有値)から判断できる。すなわち、ハンドルを切ったときのクルマの応答性Rθ、直進加速した刹那の応答性Rsは、それぞれ次式で概略わかる。

Rθ ∝ SQRT(Kt/I)     (1)
Rs ∝ SQRT(1/M)     (2)

Iはヨー慣性モーメント、Ktはタイヤの横剛性、Mは車体質量である。これらはいずれも、動力性能とは無関係に、メカ系が持つ純粋な応答を示している(直進応答に関してはタイヤのばね剛性はあまり関係しないとした)。

 Iについては、最大の重量物であるエンジン質量me およびホイールベースLhを使って次ように表した。

I ∝ me・Lh2     (3)

あとはタイヤの横剛性と、エンジン質量を求めればよい。エンジン質量はデータがないので、文献を元に近似式を作成した。実際は、気筒数、方式の違い(直列、V型)によって多少ブレるが、概ねグラフ1になると考えられる。

 タイヤばね定数は実測データを元に近似式を作成した(グラフ2)。タイヤの横剛性は、このばね定数に比例すると考えられる。

eg_graph

参考文献:トヨタ自動車「サスティナブル・モビリティの実現に向けて」

 

Zはロードスターより20%応答がダルい

 以上の式を使って、実際にダルさの度合い(応答)を計算した結果を次に示す。なお縦軸はロードスターの応答性を1としたときの相対比で示した。ダルいクルマの代表として「クラウン ロイヤルサルーン3L)を参考にプロットした。グラフの縦軸は、いずれも小さいほど鋭い応答が期待できることを示す。

outou_graph

左のグラフから、新型Zはロードスターより20%応答がダルいと予測できる。ちなみに応答計算にはエンジン質量しか入れていない。段数が多いトランスミッションを積んでいたり、ターボが付いているとその分重くなるから、この格差はさらに開く。

注:応答性はステアリングジオメトリ(足回りのセッティング)によって変わり、BMWのように重たいクルマでも応答を鋭く「見せかける」ことが可能。コンパクトカーではスタビリティを高めて応答を殺すこともできる。このグラフで示される応答は、慣性と質量だけで決まる本質的な性能である。

 

Zの応答をロードスター並みにするにはどうしたらよいか

 逆算すると、ホイールベースを45cm短くするか、タイヤを30サイズの超扁平にすればよいようだ。

 ホイールベースを45cmも縮めることは不可能だと思う。タイヤサイズを30にすることはできそうだ。しかし、同時にバネレートもあげる必要があり、乗り心地やステアリングフィールが著しく犠牲になるだろう。

 すると結局、重量級のスポーツカーは「スポーツ風のラグジュアリーカー」にしかなれないことがわかる。

 右のグラフはメカ、それも純粋に質量だけの影響を示している。GT-Rがクラウンよりダルいのは、クラウンより140kgも重いせい。クラウンより重たいスポーツカーを計画するとは、日産は何を考えているのだろう。

 直進応答は、メカ系のほかエンジンやパワートレイン系の過渡応答も関係してこの通りにならない。これについては以前考察した[1]

 

応答性は操作性が伴わないと生かせない

 ステアリングを切ったときの応答がいくら良くても、ステアリングフィールが悪いとそれが生かせない。ロードスターではこれがいつまで経っても改善されない。

 ステアリングの応答が良くて、動力性能が十分でも、シフト操作にひっかかりがあると、操る楽しみは半減してしまう。最近増えた6MTのほとんどにその傾向が見られる。これは、シフトは多段であるほど、スポーティで高級(上位のシステム)だと多くの消費者が勘違いしている為だと思っている。

 スポーツカーにとって大切なことの一つに、応答性と、それを生かせる操作系を備えていることがある。しかしこの点で満足いく商品は、ほとんど見当たらない。

 

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