重量移動：発進時に車が沈み込む理由

車がスタートラインを離れると、ノーズが上がり、テールが下がるのが見えます。これが重量移動で、サスペンションの癖ではありません。ニュートンの法則と車の形から導かれます。この投稿では、前提を明示した例の車を1台検討します。数字は例示であり、ゲームのどの車のものでもありません。

公式

タイヤは路面の高さで車を前に押しますが、車の質量は、路面より上の重心に作用します。この2つの力は、車をノーズアップに回転させようとする対を作り、タイヤは反対向きの荷重変化を与えなければなりません。接地面を中心としてモーメントを取ると、後車軸の増加荷重が求まり、同じ量が前車軸から減ります：

ΔW = m × a × h ÷ L

ここで m は質量、a は加速度、h は路面からの重心の高さ、L はホイールベースです。質量、加速度、高さはいずれも移動量を増やし、ホイールベースが長いと移動量は減ります。スプリング、タイヤ、どの車輪が駆動するかには依存しません。

計算例

重心が0.5 mの高さにある1,500 kgの車を仮定し、ホイールベースは2.7 m、静的な配分は50:50、つまり各車軸に750 kgが載っているとします。1 g で発進させます。これは意図的に寛大な数字で、g は 9.81 m/s² とします。

移動量は 1,500 × 0.5 ÷ 2.7 = 277.8 kg 1 g あたりの荷重で、9.81 を掛けると 2,725 N です。これは車の重量の18.5%が、一方の車軸からもう一方へ移動することを意味します。後車軸は 750 + 277.8 = 1,027.8 kg、前車軸は 750 − 277.8 = 472.2 kg を担います。それぞれ静的荷重の37%ずつ変化します。後輪は37.0%増え、前輪は37.0%減ります。ニュートンでは、後輪は 10,082.5 N、前輪は 4,632.5 N を担い、合計すると依然として車の重量 14,715 N になります。

後輪駆動が得をし、前輪駆動が損をする理由

タイヤが押せる力は、最大でその荷重に摩擦係数 μ を掛けたものです。重量移動は後輪の荷重を増やし、前輪の荷重を減らすので、後輪駆動の車には役立ち、前輪駆動の車には不利になります。良いタイヤにはもっともらしい値である μ = 1.0 とし、a を g 単位の加速度とします。その加速度での移動量は a × 277.8 kg です。

• 後輪駆動： 最大の力は μ × (750 + 277.8a) kg重で、車は 1,500a を必要とします。解くと a = 0.5 ÷ (1 − 5/27) = 0.614 g. Without transfer the limit would be 0.5 g, so the transfer is worth 0.114 g.
• 前輪駆動： 前輪は 750 − 277.8a を担うので、a = 0.5 ÷ (1 + 5/27) = 0.422 g. Transfer costs 0.078 g against the static 0.5 g.
• 全輪駆動： すべてのタイヤが押し、荷重の合計は依然として車の重量なので、上限は μ × g になります。 1.00 g、駆動力を分けることによるペナルティはありません。

これらは牽引力（トラクション）の上限にすぎません。実際の車は、その上限に達するためのパワーも必要で、そのため 発進時の回転数 が設定項目として存在します。

60フィートのタイムがその差を示します。60フィートは18.288 mで、一定の加速度では t = √(2d ÷ a) です。後輪駆動は0.614 g（6.02 m/s²）で2.46秒、前輪駆動は0.422 g（4.14 m/s²）で2.97秒かかります。比較のため、1 gでは1.93秒です。 60フィートの投稿 では、その区間が重要な理由を扱っています。

ウィリーバー

移動量が増えて前車軸の荷重がゼロになると、前輪が浮きます。この単純なモデルでは、a × h ÷ L が前側の静的な割合 0.5 と等しくなるときに起こるので、a = 0.5 × 2.7 ÷ 0.5 = 2.7 g. An ordinary car never gets near that. A dragster, with a rearward weight bias, enormous grip and far more power than a road car, can. A wheelie bar is a pair of small wheels on a frame behind the rear axle. It does not add traction; it stops the nose rising past a few degrees, because a car with its front in the air cannot be steered and a rising nose can carry on over.

スクワットとアンチスクワット

式が示すのは移動する荷重の総量で、それがどう伝わるかではありません。一部はスプリングを通り、後ろでは縮み、前では伸びます。これがスクワットです。残りはサスペンションのリンクを通り、ボディを直接押します。アンチスクワットの形状は、後部リンクを傾けて、車軸の駆動力がボディ上で上向きの成分を持つようにします。アンチスクワットの値が高い設計ほど、移動する荷重のうちリンクを通る割合が増え、スプリングを通る割合が減ります。

アンチスクワットはΔWを変えません。後輪が受ける追加荷重はどちらの場合も同じで、違うのは経路だけです。その利点は制御性で、ピッチングが少なくなります。ドラッグ用のセッティングでは、前側について逆の方向をとることが多く、柔らかいスプリングと長い作動量を使って、ノーズが上がり、荷重が抵抗なく後輪に届くようにします。

ゲーム内

Pink Slip Kings の Play 掲載ページでは、タイヤ、ドライブトレイン、サスペンションをアップグレードし、パワーとタイヤのグリップのバランスを取って発進を改善できると書かれています。ゲームが重量移動をモデル化しているかどうかは書かれていないので、ここでの物理は実際の車についての背景情報として読んでください。