ローリングとピッチングとは?旋回時と加減速時に発生するマシンの挙動【自動車用語辞典:F1の技術編】

■F1マシンでは、回転挙動を抑えるため極力重心を下げることが重要

●マシンの回転挙動を上手く利用するのはF1ドライバーの技術

走行中のF1マシンの挙動は複雑で、マシンを回転させようとする3つの挙動、ローリングとピッチング、ヨーイングが働きます。これらの挙動に大きな影響を与えるのは重心位置で、マシンの重心をどこにするかで運動性能が大きく変化します。

ローリング、ピッチングの挙動と重心位置の影響について、解説していきます。

●重心位置と運動性能

F1マシンにとって重心位置は非常に重要です。重心位置によって、ダウンフォース(タイヤを路面に押し付ける力)の前後バランスが決まり、運動性能が大きく変化します。

重心位置が中央にあれば前輪と後輪の荷重は同じですが、重心が後方にあれば後輪荷重が増えて前輪荷重が小さくなります。このような前後荷重の違いによって前後輪のグリップ力が変わり、発揮できる駆動力や制動力、コーナリングフォースが変化します。

F1マシンは後輪駆動なので駆動力が発揮できるように、後輪の荷重配分が大きい設定になっています。

●車体に加わる3つの挙動

走行中のマシンは、前後、左右、上下に複雑に動きます。基本的には重心位置が中心になるので、力と同じように重心を直交する3つの成分に分けて考えることができます。

重心を中心にした3つの挙動、前後軸中心の回転をローリング、左右軸中心の回転をピッチング、上下軸中心の回転をヨーイングと呼びます。

マシンの挙動
マシンの挙動

●ローリング

旋回時に起こるマシンの挙動が、ローリングです。

旋回中には、タイヤの接地面にはコーナリングフォースが発生し、マシンの重心にはコーナリングフォースと反対方向の遠心力が作用します。

マシンのタイヤの接地面と重心に異なる方向の力が作用すると、マシンを前後軸を中心として傾け回転させようとする力、ローリングが発生します。

●ピッチング

加減速時に起こるマシンの挙動が、ピッチングです。

減速時は、タイヤの接地面には後ろ向きの制動力が発生し、重心には前向きの慣性力が作用します。制動力と慣性力の方向と位置の違いによって、マシンには前に傾けて回転させようとする力、ピッチングが発生します。

このようなマシンの前傾を、ノーズダウンやノーズダイブと呼びます。

一方加速時には、マシンの重心に加速とは反対の後ろ向きの慣性力が作用します。この時、タイヤの接地面には前向きの駆動力が発生します。この駆動力と慣性力の方向と位置の違いによって、マシンには後ろに傾けて回転させようとする力、ピッチングが発生します。

このマシンの後傾を、ノーズアップと呼びます。

●ローリングとピッチングを抑える方法

ローリングやピッチングが発生すると、各タイヤを路面に押し付ける力が変化します。これをマシンの荷重移動といい、それに応じてコーナリングフォースや駆動力、制動力も変化して悪影響を与えます。

マシンの重心をタイヤの接地面と同じ高さにすれば、理論上ローリングやピッチングは発生しませんが、現実には不可能です。したがって極力重心を下げることが、ローリングやピッチングを抑える現実的な解であり、究極の運動性能を追求するF1マシンはそれを実現しています。


ローリングやピッチングは、マシンの低重心や重心位置の最適化、足回りなどで抑えることができます。かといって抑え過ぎると操縦安定性が悪化するので、上手く利用するのもドライバーの技術のひとつです。

(Mr.ソラン)