アンダーステア​​とオーバーステア

アンダーステア​​とオーバーステアは、横方向の加速度の変化に伴うステアリング角の変化に対する車両の感度を表す車両ダイナミクス用語です。この感度は、自動車技術会(SAE) の文書 J670 ^[1]および国際標準化機構(ISO) の文書 8855 ^[2]によって、特定の定常運転条件における平坦な道路に対して定義されて います。車両がアンダーステア​​になるかオーバーステアになるかは、アンダーステア​​角の変化率によって決まります。アンダーステア​​角は、アッカーマン ステアリング角を超えて、任意の定常操作で追加する必要がある追加のステアリング (ハンドルではなくロード ホイールで) の量です。アッカーマン ステアリング角は、横方向の加速度が必要ない場合 (無視できるほど低速) に車両がカーブを走行するステアリング角です。

アンダーステア​​勾配 (U) は、与えられた定常運転条件における平坦な道路での横方向の加速度に対するアンダーステア​​角度の変化率です。

アンダーステア​​勾配が正の場合、車両はアンダーステア​​、アンダーステア​​勾配が負の場合、車両はオーバーステア、アンダーステア​​勾配がゼロの場合、 車両はニュートラルステアになります。

自動車やモータースポーツの愛好家は、さまざまな操作におけるステアリングに対する車両の反応を説明するために、雑誌やブログでこの用語を非公式によく使用します。

アンダーステア​​勾配を決定するために、一定の半径（異なる速度でテストを繰り返す）、一定の速度（異なるステアリング角度でテストを繰り返す）、または一定のステアリング（異なる速度でテストを繰り返す）などのいくつかのテストを使用できます。これら3種類のテストの正式な説明はISOによって提供されています。^[3] Gillespieは2つの測定方法について詳しく説明しています。^[4]

結果はテストの種類によって異なるため、単に deg/g 値を示すだけでは不十分です。勾配を測定するために使用した手順の種類も示す必要があります。

車両は本質的に非線形システムであり、U がテスト範囲にわたって変化するのは正常です。車両が状況によってはアンダーステア​​を示し、他の状況ではオーバーステアを示す可能性があります。したがって、アンダーステア​​/オーバーステアの特性を報告するときは常に、速度と横方向の加速度を指定する必要があります。

車両の多くの特性がアンダーステア​​勾配に影響を及ぼします。これには、タイヤのコーナリング剛性、キャンバースラスト、横方向の力コンプライアンスステア、セルフアライニングトルク、横方向の重量移動、ステアリングシステムのコンプライアンスが含まれます。重量配分は各タイヤの法線力に影響し、その結果としてタイヤのグリップに影響します。これらの個々の寄与は、分析的に、またはブンドルフ分析での測定によって特定できます。

アンダーステア​​/オーバーステアの挙動を車両の限界挙動と混同しないように細心の注意を払う必要があります。物理的に大きく異なります。これらはハンドリングへの影響が異なり、原因も異なります。前者は、横方向の加速度が増加するにつれて、スリップとキャンバー角によるタイヤの歪みの影響に関係しています。後者は、前輪または後輪のいずれかが最初に飽和する限界摩擦ケースに関係しています。これらの概念が混同されないように、限界挙動にはレースドライバーの説明用語「プッシュ（プラウ）とルーズ（スピン）」を使用するのが最適です。^[5]

タイヤは、横方向（左右）および縦方向（前後）の力を地面に伝えます。タイヤが発揮できる総牽引力（グリップ）は、横方向の力と縦方向の力のベクトル合計で、法線力と摩擦係数の関数です。走行中にタイヤに作用する横方向の力と縦方向の力がタイヤの発揮できる牽引力を超えると、タイヤは飽和状態になり、地面に対するグリップが失われて滑り始めます。

プッシュ（プラウ）とは、コーナリング中に前輪が後輪より先に飽和し、最初に滑る状態と理解できます。前輪は追加の横方向の力を加えることができませんが、後輪は加えることができるため、車両の前部は後部よりも半径の大きい経路をたどり、ステアリング角度に変化がない場合（つまり、ステアリングホイールが同じ位置に留まる場合）、車両の前部はカーブの外側に滑ります。

後輪が前輪より先に飽和すると、前輪は車両の前部を望ましい軌道に維持しますが、後輪はスリップしてより大きな半径の軌道をたどります。後端が外側に振れ、車両はカーブの内側に向きを変えます。ステアリング角度が変更されない場合、前輪はますます小さな円を描き、後輪は車両の前部の周りを振り続けます。これが、車が「スピンアウト」するときに起こっていることです。車が緩みやすい状態は、犬が幸せなときに尻尾を振る様子にちなんで「尻尾ハッピー」と呼ばれることもあり、一般的な問題はフィッシュテールです。

実際の運転では、速度、加速度（車両のブレーキまたは加速）、ステアリング角度などが継続的に変化します。これらの変化はすべて車両の荷重配分を常に変えており、タイヤの温度や路面状況の変化とともに、各タイヤで利用できる最大牽引力が常に変化しています。ただし、一般的には、タイヤの飽和を引き起こし、ハンドリング特性の限界を知らせるのは、重心の変化です。

重心が前方に移動すると、タイヤの荷重感度により、アンダーステア​​勾配が増加する傾向があります。重心が後方に移動すると、アンダーステア​​勾配は減少する傾向があります。重心の移動は加速度に比例し、重心の高さの影響を受けます。ブレーキをかけると、車両の重量（荷重）の多くは前輪にかかり、後輪にかかる重量は少なくなります。逆に、車両が加速すると、その逆のことが起こり、重量は後輪に移動します。同様に、荷重の重心が一方から他方へ移動すると、内側または外側のタイヤのトラクションが変わります。極端な場合には、内側または前輪のタイヤが完全に地面から浮き上がり、地面に伝達されるステアリング入力がなくなるか減少することがあります。

定常テストでは、重量配分とサスペンションの形状が測定されたアンダーステア​​勾配に最も大きな影響を与えますが、実際の多くのシナリオでは、動力配分、ブレーキバイアス、前後の重量移動もどの車輪が最初にトラクションを失うかに影響します。

アンダーステア​​の車両がタイヤのグリップ限界に達し、横方向の加速度を増大できなくなった場合、車両は意図したよりも大きな半径の経路をたどります。車両は横方向の加速度を増大できませんが、動的に安定しています。

オーバーステアの車両がタイヤのグリップ限界に達すると、動的に不安定になり、スピンする傾向があります。車両はオープンループ制御では不安定ですが、熟練したドライバーはカウンターステアやスロットルまたはブレーキの正しい使用により、不安定なポイントを超えて制御を維持することができます。これは、ドリフトというスポーツでは意図的に行われます。

後輪駆動車に後輪を回転させるのに十分なパワーがある場合、車輪が回転し始めるのに十分なエンジンパワーを車輪に送ることで、いつでもオーバーステアを開始できます。トラクションが切れると、車輪は比較的自由に横方向に振れます。ブレーキ負荷がかかると、通常はフロントブレーキのほうが多くの作業を行います。この前方バイアスが大きすぎると、フロントタイヤがトラクションを失い、アンダーステア​​を引き起こす可能性があります。

アンダーステア​​勾配は、定常コーナリング挙動を特徴付ける主な尺度の 1 つです。特性速度 (アンダーステア​​車両の速度で、旋回に必要なステアリング角度がアッカーマン角度の 2 倍である速度)、横方向の加速度ゲイン (g/度)、ヨー速度ゲイン (1/秒)、臨界速度 (オーバーステア車両が無限の横方向の加速度ゲインを持つ速度) などの他の特性にも関係します。