Tom's Hobby Special Report

キャンバー変化とサスジオメトリーに関するレポート

　ツーリングカーの車体に横Ｇが加わるとキャンバーが変化するので、サスセッティングでこれを補正して良好なグリップを得るのだ、という話はよく聞くのですが．．．。

　キャンバーがどのように変化するのか、それから、サスのどの部分をどういう方向でセッティングすればよいのか詳細な説明を探したのですがいまいちな物ばかりで、結局、自分で考えてみることにしました。以下は特に参考文献があった訳ではないので、ひょっとすると間違いがあるかも知れません。（＾＾；ｵｲｵｲ

　簡単化の為に、リヤサスを考えることにします。下図はツーリングカーをリヤから見た図と思ってください。

　このとき、なんだかシヤーシーが捻れたような位置変化をするために、複雑に見えますが、下図のような動きが複合して、結果的にキャンバーが変化すると考えることができます。

　そこで、以下の図に示すように動きを分けて考えると、理解しやすくなります。

　このとき、ロール軸はロールセンターの事ではなくて下図のようにロアアームのシャーシー側サスピンを指すことに注意してください。（こうする事で沈み込みと切り分けて考える事ができます）

　これらの図から、キャンバーは沈み込むことによって変化するものとロールする事によって変化するものの２種類が有ることが推測できると思います。

　例えば、上の図のようなジオメトリーでは沈み込みよるキャンバー変化はありませんが、ロールすることによってポジ側に変化する事が解ります。

　一方、例えばアッパーアームのシャーシー側付け根がロアアームのシャーシー側付け根と同一点である場合、つまりサスが後ろから見て直角３角形の場合を想像してみてください。そうすると、ロールによる変化はなくなり、沈み込みによりキャンバーがネガ側に変化する事が解りますか？

　また、これらの例からも解るように通常キャンバーは沈み込みによってネガ側に変化し、ロールによってポジ側に変化します。その為、これらが複合しているコーナリング状態ではネガ変化とポジ変化が相殺しあい、バランス状態になっています。

　このように、キャンバーを変化させる要因として、ロールと沈み込みがあるのですが、この２つのバランスを決める要因の代表として、コーナー内側サスのリバウンドがあると思います。

　結果から言えば、内側サスのリバウンドが少ないとロールの割合は減り、沈み込みの割合が多くなります。これは、最初の図からも解るようにリバウンドが少ないと、内側サスが下側に動く事ができなくなりますから、ロール量が規制されるためです。

　さて、先に示したようにキャンバー変化はロールと沈み込みで発生しますが、サスジオメトリー（四角形形状）によって、ロール／沈み込みに対する感度が変化する事が解っています。

　そこで、ある仮定したロールと沈み込み量に対して、種々のジオメトリー（サスアーム位置、長さ、角度）でキャンバーがどのくらい変化するのかを計算し、比較することにしました。

　計算はエクセルで行ってます。

　仮定は下図に示すような四角形で、リヤサスの４辺を表していると考えてください。

Ａがロアーアーム、Ｃがアッパーアームで、Ｂはアッパーとロアーのシャーシ側の距離を表しています。ここで、Ｄがリヤハブに相当しますが、実際にはこの外側にあるタイヤが地面と接触して固定されるのですが、簡略化の為にＤの下端が固定されるというふうにしています。

　ここに、初期値として種々のアーム位置、長さ、角度から座標値を求めて入力します。

次に、下図に示すように、変位を与えてキャンバーの変化量を求めてみました。

ちなみに、変位量は

　　沈み込み量：５ｍｍ

　　ロール量　：５゜

としています。

２．１　＜アッパーアーム角度の影響＞

　アッパーアームの角度を変化させています。左端図がリファレンスとも言える上下アームが平行でスクエアな状態です。この状態に対して、中央の図ではアッパーアームのシャーシーを低くし、Ｂ：Ｄ＝１：２としています。

右図ではハブ側を高くし、中央図同様にＢ：Ｄ＝１：２としています。

（結果）

　各図下にキャンバー変化量を示します。左図の結果は１．で述べたようにロールでのみキャンバーが変化しているのに対して、中及び右ではロールと沈み込みの両方で変化している事が解ります。また、その変化から以下の事が解ります。

　また、中央図と右図を比較するとアームの角度は異なるにもかかわらず、ロール／沈み込みに対する感度がほぼ同じで有ることが解ります。アッパー／ロアーのシャーシ側距離とハブ側距離の比が同一であることによります。つまり、

　さらに、このことからロアアームに対するアッパーアームの角度を一定に保った場合、アーム間の距離が少なければ少ないほどアッパー／ロアーのシャーシ側距離とハブ側距離の比が大きくなるので、次の事が言えます。

　すると、以下の事が言えます。

　次に、アッパーアームの長さの影響を調べてみます。

このとき、アッパーアームの状態は２．１の中央図を基本としています。この状態から、実際のセッティング時に行う作業を考えて以下の３種類のジオメトリーについて調べてみました。

（結果）

　それぞれの結果を１．１の中央図の結果を含めて比較してみると、次の事が解ります。

　また、左図と中央図を比較すると、アッパーアームの角度／長さは変わらず、さらにシャーシ／ハブでのアーム距離の比ついては中央図の方が大きいにも関わらず、ハブ側のアッパー取り付け位置を移動した左図の方がよりロールに対して鈍感になり、沈み込みに対して敏感になっています。つまり、

　さらに、ここでも各図におけるロール／沈み込みによるそれぞれのキャンバー変化の絶対値を足すと５〜５．５程度になることが解ります。つまり、

２．３　＜ロアアーム角度の影響＞

　次にロアアーム角度の影響について見てみます。

　右はさらに、アッパー／ロアーのシャーシ側距離とハブ側距離の比が２（２．１中央と同じ）になるようにした場合です。

（結果）

　それぞれのキャンバー変化を見てみると、ロアアームのハブ側付け根だけを上げた場合にはロールに対して敏感になり、沈み込みに対して鈍感になることが解ります。さらに、右図の結果から、アッパー／ロアーのシャーシ側距離とハブ側距離の比が同じ場合にはロアアームの角度によらず、ロール／沈み込みに対するキャンバー変化の感度は同じになることが解ります。

　これより次の事が解ります。

２．４　＜ロアアーム長の影響＞

　次にロアアームの長さの影響について見てみます。

（結果）

　各図はロアアームの長さを変更すると共に、アッパーアームを延ばしています。これではロアアームだけの影響じゃないと言われるとつらいのですが、ロアだけ長くするとその形状としては２．２の検討と同じになりますので、ここでは割愛します。

　各図を比較すると解るように、この場合に特徴的なのはロアを長くするとロールに対しては全く変化せず、沈み込みに対して感度が低下することです。これは、ロアアームが長い為に同じ沈み込み量（ここでは５ｍｍ）でもシャーシに対してロアアーム角度が少なくてすむということから来ていると考えられます。（下図参照）

　つまり、次の事が言えます。

　さらに言えば、

　と言えます。

　さて、これまでの結果から実際のセッティングで動的なキャンバー変化をどうやって調整するのかということですが．．．。

　まず、沈み込みによりキャンバーはネガ側に、ロールによりポジ側に変化する事、さらに、実際のコーナリングではロール／沈み込みがあるバランスをもって複合している事を思い出してください。

　そこで、例えば動的キャンバー変化をネガ側にしたいのならば、２．で示した沈み込みにより敏感なセッティングにし、ポジ側にしたいのならばその逆のセッティングにすればよいことになります。

　でも結局のところ、個別のシャーシーがコーナリング中にどのようなロール／沈み込みのバランスをもっているのかで絶対的なキャンバー変化の値が変わってきます。その為、ある基準となるアームジオメトリーでのキャンバー変化状態の把握が必要です。

　その方法については私も検討中ですが、２つほど方法が上がっていますので書いておきます。（とみながさんありがとー！）

１）片側サスを外して車体を傾け、この状態でキャンバーを測定する。

　　（リバウンドがない場合にはほぼ実際に近いと考えられる）

２）タイヤにマーキングして走行し、その消え具合から推測する。

　さてここまできて、面白いことに気づきました。

一般的にサスの堅さとはなんでしょうか？私が思うに、それはタイヤを一定量上下させるのに必要な力の度合いではないでしょうか。

　ここで、一定量の上下移動というのはどちらかといえばこれまで話してきた沈み込み量に対する堅さに近いと考えられます。

　すると、ショートサスとロングサスで同程度のサスの堅さを設定した場合には、２．４の検討から、ロングサスの方が沈み込みに対するサスの形状変化が小さくなる事が解ります。つまり、ロングサスでは各アームの角度変化が小さく抑えられると言うことです。ここで、ロールとはアームの角度変化そのものの事ですから、結果として、ロールが抑えられると言うことになります。

　よって、

といえるのではないでしょうか。

注）ロングサスのスタビライザー効果について

ショートサスと同じ硬さにするには、一般的にバネをより硬くする必要があります。