■車のちょっとしたこと　サスペンション編

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◆ suspension ◆ サスペンションの種類 ◆ suspension（spring） ◆ バネ下の魔法！？ ◆ アンチロールバー

	SUSPENSION
	懸架装置。コイルスプリングとショックアブソーバーが主要なパーツですが、アーム 類も含みます。車と路面を繋ぐ大切なセクションです。タイヤ、ホイールを含めて 「足回り」という言い方が一般的でしょうか。エンジン（以下Eg）のように馬力やト ルクなどの数値は表に出ませんのでサスペンションの性能は分かり難いですが、 実はEg性能よりもっと大切なファクターだったりします。 コーナリングやハンドリング、直進性に大きな影響を及ぼし車そのものの性能がサス ペンションにより決まることも多々あると思います。またせっかくのEgパワーもサスペ ンションにより効率よく路面に伝えられなければ台無しなので、重要度は高いセクシ ョンですね。 愛車をチューニングするならまず「足回り」からではないでしょうか。 具体的に足回りのチューニングをすると言っても、愛車に不満がない人はやる必要 がありません（当たり前ですが）。ノーマル状態でも十分「曲がる」「止まる」「ブレなし に直進する」「乗り心地も満点」であればチューニングはやってはいけないことかもし れませんね。 もっとシャープに曲がりたい、コーナーの侵入は弱アンダーステアに したい、コーナー旋回時のローリングを少なくしたい、コーナー脱出時のトータルス ピードを上げたい、などなどの希望があればそれは足回り・サスペンションのチュー ニング対象となります。（すべて自己責任の上での話しですが） その前に一つだけノーマル状態でやっておきたいことがありますね。 それはノーマル状態で一度アライメント調整をすることをお勧めします。 そう言う私もサスペンションを変える前にノーマルでアライメント調整をやったかとい うと、実はやっていません。今思うとやっておけばよかったと後悔しています。 「どうせチューニングしたらアライメント調整はやるんだから」ということで実施しませ んでした。チューニング後にアライメント調整はやるので、しなくても良いですが、 ノーマルのアライメントをしっかり調整した状態を知って体感しておくことが大切なの です。 仮に自分の腕が悪いのか、車が悪いのかとお悩みでしたらチューニング前の アライメント調整を勧めます。 これで車が悪いのか、腕が悪いのかはある程度はっ きりすると思います。 これは自分のドライビングスタイルが明確に解っていれば特 に必要のないことですが、老婆心ながら。

	●アライメントの基礎知識
	アライメント、誰でも聞いたことのある言葉ですね。簡単に言えばタイヤが地面に どのような角度を持って接地しているか？ということですね。 どのような角度？地面の接地を3方向から状態を見て数字で表すことが アライメントと言うことです。 【キャンバー】【トー】【キャスター】と呼ばれるものです。 これも聞いたことは多いと思います。 　　 【キャンバー】車を正面から見てタイヤの左右の傾きのことを言います。 　　　　　　　　キャンバー角はタイヤの上方が車の内側に入って行く方向が 　　　　　　　　ネガティブで、外側に出てゆくほうがポジティブです。 　　　　　　　　タイヤがハの字型：ネガティブキャンバー、 　　　　　　　　タイヤが逆ハの字型：ポジティブキャンバーですね。 【トー】　　　　車を上から見てタイヤのつま先（トゥ）がどの方向を向いているかを 　　　　　　　　表記するものです。トーは角度ではなく、左右のタイヤの前側を結ぶ 　　　　　　　　距離ー後ろ側を結ぶ距離で表されます。　 　　　　　　　　前が短いと「トーイン」その逆を「トーアウト」と表現します。 【キャスター】車を真横から見ます。ハンドルを切った時に中心線（キングピン）が 　　　　　　　　垂直から何度角度がついているか？を度数で表します。

	サスセッティングでなにが変わる？
	サスペンションを変更セッティングしてなにを改善、または変更できるか？ について考えてみましょう。私も素人なのでわかっていませんので、自分で体感 したり経験したものを中心に記しておきます。 �@トラクション（フロント＆リア）不足の変更 �Aローリング �Bワンダリング �C直進性 �Dブレーキング性能 �Eオーバーまたはアンダーステア（コーナーにおける） �Fタイヤの片磨耗 などが変更可能と思います、他にも多々あります。もちろん良くなることもあれば 悪くなることもありますね。シャープなハンドリングを求めすぎるとワンダリングが 出ますし、（タイヤのインチアップもワンダリングのでる要素）、セッティングで固く すると乗り心地は当然犠牲になります。そういう中で私が求めているセッティング を少々紹介しておきます。感覚的なものでわかりにくいですがお許しを。 【あくまでストリート用のセッティング】 かなり無理な注文ですが、車は悲しいかな一台しかありません。 この無理難題な要求を満たすセッティングはないものか？　 ・レースで使用するわけではないので一つの状況だけをセッティングするわけで 　はない。 ・高速道路も走れば、ワインディングも走る、もちろん街乗りにも使用する。 ・ガチガチのサスペンションではダメ。ある程度のローリングはあってしかるべき。 ・多少の乗り心地を悪化させることは止むを得ないが、出来るだけ損ねないように。 ・柔軟かつ強固な信頼のおけるソフトな乗り心地を。 以上を念頭におき、試行錯誤しました。しかし、そんな虫の良いサスペンション など存在すること自体が難しいですよね。　 ただ硬くすれば良いのではなく、ある程度ストロークする、しかもエネルギーを やや逃がす、やや柔軟なシャーシー、サスセッティングを求めて行きたいと思 っています。 硬くすればパワーは路面に伝えやすくはなりますが、曲がりません からね。 それに剛性の高すぎるシャーシーやサスセッティングでは無理やり曲がらせる テクニックも必要となりますからね。

	◆サスペンションの種類
	【Indipendent suspension】 独立懸架装置といいサスペンションの基本的な形式です。現在の乗用車の ほとんどはこのタイプです。　左右前後がそれぞれ独立して動くように車体 の組みつけられています。 基本形式は「スゥイングアーム式」「ウィッシュボーン式」「ストラット式」に分 けられています。 特徴はバネ下重量が軽いことで乗り心地が良く、アライメントが比較的容易 に変更・設定できる、タイヤが路面を捕らえやすく出来ている などですが、 構造は複雑になり整備が面倒で、コスト高になることが挙げられます。 いろいろな形式のサスペンションがあります。 ここではR170のサスペンションであるダブルウィッシュボーン（フロント）と マルチリンク（リア）についてのみ説明しておきます。 【Double Wishbone suspension】 アッパーアームとロワーアームの上下一対のアームで車輪を懸架してい ます。 開発した時にはアームがV字で鳥の骨（ウィッシュボーン）に似てい ることからこの名前が付きました。 今ではアームの形には関係なくアッパ ーアーム、ロワーアームのコントロールアームを持つサスはダブルウィッ シュボーンと呼ばれています。 特徴は剛性が高く、加速時の車の姿勢を コントロールしやすく、アライメントを調整しやすいなどの利点がありますが、 欠点としては設置スペースを必要とすることや構造が複雑となりコスト高と なることです。 ストラット式に比べるとスペース、コスト面で不利でしょうか。 　 【Multilink suspension】 ダブルウィッシュボーンの変形した形が一般的ですが、片側に３〜５本の リンクを使いアクスルの位置を決定してあるサスペンションをマルチリンク式 サスペンションと呼んでいる。特徴は力が前後左右に加わった状態でサス ペンションが上下に動いた時のアライメント変化を自由にかつ最適なバラン スのとれたものにすると言えるでしょう。

	◆スプリング
	サスペンションにはいろいろな種類があることはサスペンションの種類で説明しまし たが、どのような形式のサスペンションでも必ずあるパーツがスプリングとショック アブソーバーです。 ここではではそのサスペンションの2大主役のうちのスプリングについて考えて みます。 スプリングに力が加わると変形します。力が取り除かれると元に戻る 特性があります。自動車用には自動車用のスプリング鋼が使われています。 　 【バネレート、スプリングレート、バネ定数】 　バネレート、これも頻繁に耳にする言葉ですね。 　サスペンションを買うときに製品には表示があります。 　「5kg-mm」というような表示です。これは5kgの重さを加えたら1mm縮小する 　という意味です。この数値が高いほどサスペンションは硬くなるということですね。 　ただこれだけでは硬さが決まるわけではありません。 　ショックアブソーバーやスタビライザー、ブッシュなどによっても変わってきますので 　スプリングだけで硬さを語ることはできませんね。　 　それはさておきバネレートのお話をしておきます。 　バネレート=kg/mm=加重(kg)÷たわみ(mm)　で表されます。 　これは加重を一定とした場合でたわみの小さいバネはバネレートが大きく硬い 　バネということが理解できます。バネレートが同じ場合は加重が変わったことに 　よりたわみ量が変化するはずですね。つまり加重が小さい時はたわみが少なく、 　加重が大きい時にはたわみが大きくなるわけですね。 　これは重量の大きな車、軽い車に同じバネレートのスプリングを装着した時に 　乗り心地が変わると言うことを意味します。 　また車に乗る乗員の数でも変化してくると言うことですね。 これはあくまで 　理論上の計算値ですが実際はもっと複雑な状況が出てきます。 　バネを実際に車に取り付けた場合はそのバネレートがそのまま生かされるわけ 　ではないということです。 　これはサスペンション形式により大きく変わってくるからなのですね 。 　ここで出てくるもう一つ「ホイールレート」という言葉が出てきます。 　一般的にはストラット式サスペンションではタイヤのストローク　１　に対して 　ショックストローク　１　が当てはまりますのでバネレート＝ホイールレートと 　言えますが、トレーリング式やマクファーソン式、ダブルウィッシュボーン式では 　バネレートがホイールレートと同じと言うわけには行きません。 【ホイールレート】 　ストラット式サスペンションはほとんどがショックアブソーバーの同軸内に 　スプリングが取り付けられています。 　前項のようにバネレート＝ホイールレートの図式が当てはまります。 　しかしトレーリングやダブルウィッシュボーン式はショックアブソーバーと 　スプリングが別の場所にありますので、ストロークの比率が変化してきます。 　これは主にショックアブソーバーの取り付け位置の距離によるものとなり 　計算も変化してきます。 　例えばリンク全長に対してショックアブソーバーがボディ側より７０％の位置に 　設計され取り付けられていた場合は 　タイヤストローク　１　に対してストローク比率は　0.7となります。　 　バネレートはストローク比の2乗で変化してきますから、0.7x0.7で0.49倍となり、 　元のバネレートに0.49を掛けた数値が実際のバネレートとなります。 　バネレートが5kg/mmのスプリングは5kg/mmx0.49=2.45kg/mmとなり 　2.45kg/mmが実際のホイールレートとなります。 　またショックアブソーバーは垂直ではなく傾斜されて装着されている場合が 　多いのでこれでもまだ正確ではなく、これを計算するには、傾斜角レバー比 　が換算値として必要となります。 　例えばショックアブソーバーの取り付け角度が70度だと仮定すると 　sin70となります。sin70は0.9397ですからこの2乗の0.8830が換算数値になる 　わけです。 ☆Coffee break☆ なれない頭を使って疲れましたのでちょっと一休み。 バネの話がでたので「Eibach」のお話。　アイバッハはもうポピュラーな会社で みなさんご存知ですね。そしてすでにSLKに装着している方も多いですね。 Eibachの生まれ故郷はもちろん独逸です。調べたところアッテンドルンという 場所に本社があるそうです。 コイルスプリングの専門メーカーとしてあまりにも 有名ですが、レース部門もありDTMにも一役かってそうですね。 近年ではスタビライザーの製造も行い、トータルなサスペンションメーカーとしても 充実度を図っているとか。 またEibachと共にH&R社というスプリングもありますね。もともとはEibachにいた 人が作った会社なので、元は一緒ということでしょうか？（笑） SLKに装着できるバネはEibachを初めSACHS、FINTEC、H&R、JAMEX、 BRABUS、Carlssonなどがあると思います。またBILSTEINのBTSキットにも バネとセットで発売しているようです。 【バネの振動】 バネには特性上そのバネに特有の振動しやすい固有の振動数を持っています。 どのような振動数で一番振動が多いか？と言うことです。 これを固有振動数で表します。バネレート/質量で計算することが出来ます。 わかりにくいので簡単に言うとバネレートが大きいバネはおおまかに硬いバネで 振動数は大きくなると言えるでしょうか。 質量が問題となるので、同じバネレートのバネを重量の違う車に取り付けたと 仮定します。すると軽い車は振動数が大きくなり、感覚として硬く感じます。 重い車だと振動数が減り、やわらかく感じます。 具体的なバネレートは市販 乗用車ではおそらく1.5kg/mm〜3.0kg/mmくらいだと思われます。 振動数としては約1Hzくらいでセッティングされていると思われます。 人間の感覚として1Hz以下の振動数が乗り心地が良いと感じる数値だと言う ことです。 「実際のバネと乗り心地と性能の関係」 バネの固有の振動数とはバネが撓んだとき振動数を収束するスピードと 言い変えることが出来ますね。その振動数が高いと硬く感じ、低いと軟らかく 感じることになります。 これは実際のバネレートが高くても振動数が低ければ 軟らかいと感じることもあります。では次にバネの巻き数と振動数の関係を 例を挙げて示しておきます。 バネの種類 バネレート 巻き数 固有振動数 特徴 バネ１ 6kg/mm 少ない 小 競技車両に使用する場合はバネの巻き数を減らして低いレートでシャープな動きを与える。 またバネの径を細くしたほうがバネ下重量を軽く出来る利点がある。 バネ２ 9kg/mm 多い 小 巻き数が多く乗り心地はソフトにできる。バネレート9kg/mmという数字の大きさに比しては軟らかいと感じる バネ３ 9kg/mm 少ない 大 乗り心地は当然犠牲になる。ゴツゴツ感はあるがスポーツ走行が可能な感じが出る。

	◆バネ下の魔法!?
	足回りの軽量化によってもたらされる運動性能の大きな向上を俗に「バネ下の魔法」 なんて表現することがあります。これはどういうことを表しているのでしょうか? 　　 バネ下重量：ホイール、タイヤ、サスペンション・スプリング （これらをバネ下と呼びます）を合計した重量。 　　 バネ上重量：スプリングの上に載っている部分 （シャシー、ボディ、エンジンなど）のことで、この合計重量をバネ上重量という。 【バネ下を軽くするとどんなメリットがあるのか？】 　(1)燃費の向上：バネ下を例えば1kg減らすことが出来たら、バネ上を15kg減らす 　　　ことと同じ効果が得られると言われています。 　　　1000kg（1t)の車のバネ下重量を1kg減らすとバネ上重量は985kgとなり軽く 　　　なることにより当然燃費は良くなるわけですね。 　(2)グリップの向上：バネ下、足回りを軽量化するとグリップ、つまり路面に対する 　　　追従性の向上を望むことができます。例えばホイールです。 　　　ホイールの慣性重量が大きいと路面の凹凸にサスペンションが過剰な反応 　　　をしていまい、タイヤが跳ねて路面への追従性が弱くなります。 　　　これはグリップが悪くなることを意味すると同時に乗り心地も悪くなります。 　(3)運動性能の向上：(2)と同じ理由ですがバネ下が軽くなることにより 　　　慣性モーメントも軽減できますので出足が良くなります。 　　　同時にハンドリングにも良い影響がでます。 　　 【バネ下重量の軽量化によるデメリット】 　バネ下重量は軽いほうが良いのは十分理解できましたね。ではただ軽ければ良い 　のか？とは言っても耐久性や安定性を無視した軽さでは意味がないことも十分ご 　理解いただけますね。軽くするとモノは薄くなり耐久性に影響します。 　これは材質を変えることで解消できますが、当然金額が高くなります。 　また常識的に軽ければ安定しないということもご理解いただけますね。 　例えばハンドリングではワンダリング、高速道路では安定性がやや犠牲になること 　も考えられます。 ただ闇雲に軽ければ良いということでもありません。 　結論的に考えられるのはバネ下重量は軽いほうが良いが極端な軽量化は経済的 　にも安全性的にもバランス的にも望ましくないと思われます。 　要するに何でも同じことですが、バランスなのです。その車に合ったバランス、自分 　のドライビングスタイルに合ったバネ下重量の軽量化が望ましいと考えられます。 【ホイールの軽量化によるバネ下重量の軽減】 　鉄ちん（スチール）ホイールよりは軽合金ホイール（アルミ、マグネシゥムなど）の 　ほうがバネ下を減らすことは明らかですね。しかし、ここでも問題です。 　アルミホイールはデザイン性にも優れ、軽量化もされていますが、実際に 　アフターマーケットで出回っているものの中にはけっこう重いアルミホイールも 　あるんですよ。もしホイール軽量化でアルミを探されている場合は重量を気にして 　探してくださいね。パンフレットなどにも重量まで記載してあるものは少ないので、 　解らなければショップの人に聞きましょう。そして大切なのが現時点で自分の車に 　ついているホイールの重量を調べておくことです。今の自分のホイールより重い 　ホイールではバネ下の魔法は実現出来ませんからね（笑） 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2003/01/09

	◆アンチロールバー（スタビライザー）
	アンチロールバー、別名スタビライザーは車を安定させる働きがあることは 皆さんご存知のことと思います。 ですが、初心に帰ってもう一度アンチロールバーとは何か？　を考えてみま しょう。 操縦性と乗り心地を両立させる難しさはダンパーやスプリングの項目 でも述べました。一種類のバネでこれらを両立させるのはかなり困難ですね。 しかしアンチロールバーを使えばこの難題を解決することが可能となるかも しれません。 　　 【アンチロールバーはバネレートを増加させる働きがある】 意味不明なことを言ってると思われるでしょうが、これは本当です。　 アンチロールバーはバネの補助をしてバネレートを上げることが出来ます。 アンチロールバーは一種のバネと考えた場合にこの図式が当てはまってくる と思います。 一般的な解釈として車の操縦安定性が問題となるのはコーナリング、旋回時、 車線変更時であると考えられます。 要するに車体がロールする時と考えてください 。このロールを抑えるには バネレートを大きくすれば良いわけです。 しかし、直進の場合はバネレート が大きいと乗り心地が悪くなります。直進の場合はバネレートは小さいほう が乗り心地に有利と言うことですね。 旋回時には大きなバネレート、直進 時には小さなバネレートというわけです。　 残念ながらほとんどの車にはバネは一種類しか付いていません。そこで アンチロールバーを付ける事でこの問題を解決可能となります。 直進時は乗り心地を重要視しバネレートの比較的小さなバネを装着し、 旋回時のロールはバネの補助としてアンチロールバーを追装します。 結果的にはバネレートが大きくなるというわけです。 【アンチロールバーはトーションバースプリング】 　またまた意味不明で申し訳ありません。トーションバーという言葉は お聞きになったことがあると思います。トーションバーは一本の棒です。 ボディとサスペンションの一部に取り付けてあります。サスペンションの 動きによりトーションバーは片方が固定されていることにより捻じれます。 この捻じれによりバネの働きをします。 アンチロールバーはボディとサスペンションに固定するのではなく左右の サスペンションに取り付けられます。言い換えればアンチロールバーは 左右サスペンションのトーションバースプリングと言えるワケですね。 このようにしてトーションバーやアンチロールバーは車の安定性、乗り心地 を向上させています。 【アンチロールバーの働くメカニズム】 　アンチロールバーは1本の棒で出来ていてそれを加工して変形させて あります。自動車のプラモやラジコンを作ったことのある方でしたら、 一度はそのパーツを見たことがあるかもしれません。 両端は左右のサスペンションに固定され中央はたいがい2箇所をボディ にブッシュラバーをつけて固定されています。この部分はブッシュ内で 回転するようになっています。直進している時など左右のサスペンション が同時に作動するとアンチロールバーは捻じれることはなくバネの働き はしません。この時にはバネレートの変化は発生しないことになります。 しかしコーナリング時には左右のどちらかに加重移動が発生します。 例えば右コーナーの時には左側のサスペンションは沈み込み右側の サスペンションは伸びの体制に入ります。するとアンロールバーの左側 端は持ち上げられ、反対に右側端のアンチロールバーは下方向に下がり 捻じれが発生することになります。この捻じれは元に戻るように働きます から左側のバネレートを上げることになりロールを減らす方向に作用します。 バネの場合と違うのはバネによるロール制御と異なり、乗りごこちに関して は影響は少ないと思われます。アンチロールバー、通称スタビライザーの 働きをご理解いただけたことと思います 。アンチロールバーは低速域より も中高速域でその作用が発揮できます。中高速域においてのロールは かなりの恐怖感や不安感を伴いますのでアンチロールバーは是非とも 装備して欲しいパーツと言えるでしょう。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2003/01/10