クルマの計算

Chaos Vehicleの設定項目を見ていたらクルマの知識があると楽しくなるものが多かったので、ゲームに使えそうな基礎的なクルマの計算をまとめてみます。(今後も更新していきます)

ロードスターRFを例に計算していきます。

タイヤの外周長や半径

「205/45R17」といった、よく見るタイヤの表記。

タイヤ幅(mm)

205の部分がタイヤ幅で、単位はミリメートル。

扁平率(%)

45の部分が扁平率(%)で、タイヤ幅に対する真横から見たタイヤの断面幅(輪っかの部分)です。この場合は205 * 0.45 = 92mmになります。

リム径(インチ)

R17はリム径で、単位はインチ。17インチをセンチに変換すると(2.54を掛ける)43.18cmになります。

タイヤの直径

タイヤの断面幅とリム径から、43.18 + 9.2 * 2 = 61.58cmになります。半径は半分なので30.79cmですね。

タイヤの外周長

円周の長さになるので、直径x円周率から193.45cmになります。

ギア比と最終減速比

NDロードスターのギア比

1速:5.087
2速:2.991
3速:2.035
4速:1.594
5速:1.286
6速:1.000
最終減速比:2.866

ギア比はトランスミッションのギアで、
最終減速比はディファレンシャルのギア(FR車なら後輪のシャフトにある歯車)

エンジンの回転→トランスミッションのギア→ディファレンシャルのギア→車輪へつながって駆動力が生まれます。

速度とエンジン回転数の計算

エンジン回転数は1分間にエンジンが回転する回数。単位はrpm (rotations per minute)
式にするとこうなります。

車速=タイヤの外周長×エンジン回転数÷(ギア比×最終減速比)

エンジンが一分間に回転することでタイヤがどれだけ回転するか分かればタイヤの円周長から一分あたりの走行距離が分かります。また、この式を変形することでエンジン回転数を求めることができます。

エンジン回転数=車速×(ギア比×最終減速比)÷タイヤの外周長

ギア比×最終減速比の値がタイヤが一回転するためのエンジン回転数になるので
NDロードスターの場合
5.087(一速)×2.886(最終減速比)=14.68
タイヤが1回転するためにエンジンは14.68回転します。

30kmで走るための各ギアに必要なエンジン回転数の計算は以下のように行います。

import math
 
# ホイールの直径 (inch)
wheelDiameter = 17
 
# タイヤ幅 (mm)
tireWidth = 205
 
# 扁平率 (%)
tireFlatness = 0.45
 
# タイヤの外周長(m)
perimeterLength = ((tireWidth * tireFlatness * 2) + wheelDiameter * 25.4) * math.pi / 1000
 
# 最終減速比
finalReductionRatio = 2.866
 
# ギア比
gearRatio = [5.087, 2.991, 2.035, 1.594, 1.286, 1.000]
 
# 速度(km/h)
speed = 30
 
# 回転数を計算する
for i in range(0, len(gearRatio)):
    rpm = (speed * 1000 / 60) * gearRatio[i] * finalReductionRatio / perimeterLength
    print(str(i+1) + ': ' + str(int(rpm)) + ' rpm')
'''
1: 3765 rpm
2: 2213 rpm
3: 1506 rpm
4: 1179 rpm
5: 951 rpm
6: 740 rpm
'''

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