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前後で異なるタイヤ径の考察|前後異径のメリット

小さい頃は、前輪を小径タイヤにして、後輪を大径タイヤにするセッティングに憧れを持っていた。

 

ドラッグレースカーのようなスピード重視の見た目となり、いかにも速そうな印象であったからだ。

 

1972 フォード マスタング NHRA ファニーカー【auto world】CONNIE KALITTA 1/18

 

今回は、ミニ四駆において、前後のタイヤ径を異なる径にすることにどんな効果があるのか考察した内容を記録したいと思う。

 

異なるタイヤ径で発生するロス

ミニ四駆は、モーターが1回転すると、基本的には前も後ろも同じ回数だけタイヤの軸が回転する。

 

前後のタイヤ径が異なる場合、モーターの回転に対し、前後でタイヤが進む距離が異なることになる。

 

例えば、前輪が小径で、後輪が大径であった場合は、タイヤの軸の1回転に対し、前輪が8センチ、後輪のタイヤが10センチ、転がって進むというように進む距離に差が生まれる。

 

この時に、前後のどちらかの進む距離に合わせて、前後のどちらかのタイヤが空回りすることになる。

 

(もし、どちらも完璧にグリップしてしまうとすると、進む距離が異なるため、マシンは動くことができなくなる。)

 

空回りのパターンは以下の3つである。

 

小径タイヤが空回りするパターン

1つ目は、大径タイヤが完璧にグリップし、小径タイヤは不足する進む距離の分だけ空回りするパターン。

 

大径タイヤのみで進むため4輪で進むよりもトルクは落ちることになる。

 

また、小径タイヤのグリップをゼロとすることは不可能であるので抵抗となるだけの存在となる。

 

したがって、前後とも大径タイヤのマシンよりも性能は劣ると思われる。

 

大径タイヤが空回りするパターン

2つ目は、小径タイヤが完璧にグリップし、大径タイヤは余剰な進む距離の分だけスリップするパターン。

 

小径タイヤのみで進むため4輪で進むよりもトルクは落ちることになる。

 

また、大径タイヤのグリップをゼロとすることは不可能であるので抵抗となるだけの存在となる。

 

したがって、前後とも小径タイヤのマシンよりも性能は劣ると思われる。

 

前後のタイヤが空回りするパターン

3つ目は、前後のタイヤが進む距離の差を無くすように前後ともスリップするパターン。

 

前後ともにスリップするので、トルクは落ちることとなる。

 

前後とも小径タイヤのマシンよりもトルクは劣り、前後とも大径タイヤのマシンよりも最高速は劣ると思われる。

 

バランス良くスリップするこの状態では安定せず、1つ目のパターンと2つ目のパターンのどちらかの状態となることのほうが多いと思われる。 

 

いずれのパターンでも、スリップする分だけ4輪で進むよりもトルクは落ち、スリップするタイヤの抵抗の分だけ、推進力を失ってしまうであろう。

 

タイヤ径の違いによるロスを避けるには?

前後のタイヤ径を異なる大きさにしたいが、推進力をなるべく失いたくない場合はどうしたらよいだろうか?

 

方法は3つある。

 

空回りさせたいタイヤのグリップを落とす

グリップ力の少ないローフリクションタイヤや干しタイヤを使用して、スリップの抵抗をなるべく無くすようにする方法である。

 

いくらグリップ力が少ないとはいえ、やはり前後同径である場合よりも、抵抗が発生するため推進力を失ってしまうと思われる。

 

この方法では、スリップしないほうのタイヤで進むことになる。

 

小さいほうのタイヤをワンウェイホイールとする

進む距離が不足する小さいほうのタイヤをワンウェイホイールとすることで、スムーズに空回りさせる方法である。

 

(進む距離が余剰となる大きいほうのタイヤをワンウェイホイールとしても、大きいほうのタイヤで進むことになるので空回りせず意味は無い。)

 

タイヤと地面との摩擦抵抗が、ワンウェイホイールの空回りの抵抗に代わるので、抵抗はかなり少なくなる。

 

この方法では、マシンは大きいほうのタイヤで進むことになる。

 

両軸モーターシャーシで前後で異なるギアを使用する

小さいタイヤのほうに超速ギアを使用し、大きいタイヤのほうに標準ギアを使用するというように、前後で異なるギアを使用することで、タイヤを回す回転数を前後で変えてしまう方法である。

 

タイヤを回す回転数を前後で変えることで、前後のタイヤの進む距離を同じとしてしまい、スリップを不要とするのだ。

 

ギアの回転差に合わせて、前後のタイヤ径の調整が必要であるため、しっかりとした実現は難しい。

 

推進力のロスは無くなり、4輪で進むことになるが、どのような特性を持つのか興味深い。

 

前後のタイヤ径を変えるメリットとは?

ロスを無くす工夫をしてまで、このセッティングにメリットはあるのだろうか?

 

いくつか思いついたメリットを挙げよう。

 

見た目にインパクトを出せる

タイヤ径の違うマシンは見てすぐに分かる。目立ちたい人には持ってこいなセッティングである。

 

ただし、上で述べたタイヤ径の違いによる問題の対策をしていない場合は、初心者の初歩的なセッティングミスと思われて格好が付かない。

 

対策をしていても、一般的には速くなるセッティングとは思われていないと思う。実力があってこそ、格好が付く。

 

前輪の径を小さくすることでスラスト角を出せる

前輪を小さく、後輪を大きくすることで、前のほうが車高が低くなり、シャーシ自体が傾く。これにより、ローラーに自然とスラスト角がつくことになる。

 

ローラー軸を傾けることが難しい場合には、スラスト角を出す有用な方法かもしれない。(リアローラーにもスラストが付くのは要注意である。)

 

前輪を大きくすることで、段差に強くなる

前輪を大きく、後輪を小さくすることで、前のほうが車高が高くなり、コースの段差や、モヒカンストレートへの進入に強くなる。

 

後輪側だけでも車高を低く抑えて、低重心を実現したい場合に有効であろう。

 

バンクの登りで推進力が前後のタイヤでスイッチする?

通常時は、小さいタイヤは滑って大きいタイヤのほうで進むが、バンクの登りで失速した際は、小さいタイヤのグリップが効き始め、トルクの強い小さいタイヤで登るという説がある。

 

私はこの説には納得していない。

 

失速したからといって、グリップ力がスイッチするわけではないので、通常時に大きいタイヤのほうがグリップが強いのであれば、バンクで失速しても大きいタイヤのほうがグリップし続けるはずであり、小さいタイヤは滑り続けるはずである。

 

ただし、バンクの登り始めで、低めにセットしたリアのブレーキステーが地面と接し、マシンのリアが跳ね上がって浮いた状態の場合に、その間は前輪で進むことになる。

 

この場合には、前輪が小径であれば、トルクの強い小径のほうで一瞬だけ進むことになるであろうとは思う。浮いた状態が僅かでも、バンクの頂上に至るほどに進むかもしれない。

 

ドリフト走行の実現

前輪をグリップを強く小さいタイヤとし、後輪をグリップを弱く大きいタイヤとすると、後輪はドリフト走行のように我武者羅に空回りすることになる。

 

実車でも、魅せるドリフトでは無く、実践的なドリフトはドリフトしないよりも速いようであるので、上手く調整すると速いのかもしれない。

 

私が思う前後異径とする一番のメリット

前後異径にする一番のメリットは、擬似2輪駆動にできる点にあると思う。

 

だがしかし、プロペラシャフトを抜いた2輪駆動よりも、ずっと抵抗が発生してしまうため、4輪駆動よりも速度・トルクともに性能的には劣ってしまうであろう。

 

それでも、このセッティングとするメリットがある。

 

それは、前輪を大きな径とし、後輪を小さな径のワンウェイホイールとするセッティングで実現される。

 

後輪を空回りさせる擬似2輪駆動である。

 

ほぼ後輪のグリップ力をゼロに近い状態とするこのセッティングは、ジャンプ対策に特化したセッティングである。

 

ドラゴンバックの頂上で、グリップする大きい径の前輪が地面を離れると、残されるのは、まったく推進力を持たない(推進力を持つほど失速はしないと思われる。)小さい径のワンウェイホイールの後輪である。

 

蹴り出す力を持たない後輪は、ジャンプ頂上でお荷物と化す。その結果、僅かにグリップ力のあるローフリクションタイヤ等よりも、ジャンプ力が小さくなるであろう。

 

現在のミニ四駆で最も難関であるのは、ジャンプであると思う。より早く着地して次のセクションに備える為には基本的にはジャンプは低い必要がある。

 

4輪よりもトルクが劣るため、バンクで失速しやすく、加速もわるくなるといったデメリットあるので、ブレーキを弱くするなどの調整が必要となるであろうが、

 

このセッティングでは、タミヤのレギュレーションを守りながらも、擬似2輪駆動を実現し、ジャンプを低くすることができると思うのだ。

 

どなたか、このセッティングで戦績を残してもらえないだろうか?その方の名前のついたセッティングとして流行したりしたら面白いと思うものだ。

 

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