セットアップ講座　サスペンション編③

こんばんは。Emperor-Dです。

前回に続きサスペンション編となりますが、今回は"アンチロールバー"に関して紹介していきます。簡潔な説明を心がけておりますが、内容がわかりにくい場合はお気軽に何でも質問してください。

では早速内容に入ります。

1.アンチロールバーとは

アンチロールバー(以下ARB)というのは市販車ではスタビライザーとも呼ばれているパーツです。その名の通り、ロールをさせないようにするパーツなのですが、大雑把に言えば、左右のサスペンションをロールバーで連結して動きを抑制するものだと思ってください。

ARBの形式は大まかに分けると上の2パターンになります。
※緑色がARBで、ピンク色はロッカーとARBをつなぐリンクです。

左はU字型、右側はT字型のタイプで、市販車は左のタイプが多いです。レーシングカーでは3rdダンパーの取り付けやすさや、ARBのレート変更のしやすさから右側のタイプも使われます。

2.アンチロールバーの役割

ARBの役割は2つあります。これは市販車でもレーシングカーでも同じだと思います。

①車両のロールを抑える(スプリングで不足する分を補う)
②ロール剛性配分の調整(ステアバランスの調整)

①に関して、スプリングだけだとロールを抑えるのに不十分な理由から考えていきましょう。
まず車両の4輪のスプリングだけの状態で車両のピッチングとロールの角度を比較してみると、ロール角のほうが大きくなるのが一般的です。というのも私が知る限りですが、ほとんどの車は「ホイールベース>トレッド」の関係性がありますので、車両が出せる前後G≒左右Gであればロール角は大きくなります。※実際は最大前後G≦最大左右Gのことが多いです。
ホイールベースよりトレッドを広げればこの事柄は解決するかもしれませんが、横幅が広い車は使い勝手も悪く現実的ではないので、ARBが使われるようになったのだと思われます。(最後の内容は想像です。)

②に関しては、ロール方向の荷重移動にロール剛性配分が関与していることと、タイヤの横力が荷重に対して非線形特性を持っているという内容に関係しています。詳しくはこの記事を読んでみてください。

一般的に、旋回時のステアバランスは若干のアンダーステア特性に設定しますが、これを実現するにはタイヤ特性を考慮した前後のロール剛性配分にしなければなりませんから、それをARBでおこなうということになります。
ARBをスタビライザーとも呼ぶ所以は、この"車両を安定させる=stabilize"というところから来ていると思われます。

この2つがARBの役割です。

3.ロール剛性とロール剛性配分

ARBを調整することで旋回時のステアバランスを変えられると書きましたがそのロジックをもう一度おさらいしましょう。ここで関係してくるのは”ロール剛性配分”です。(下式の赤枠内)

フロントのARBのレートを上げるとロール剛性配分はフロント寄りになり、フロント側への荷重移動が増えます。これによりフロントタイヤの左右を合計した横力は低下するので、定常特性としてはアンダーステア方向へ変化します。これは一例ですが、このパターンは2つだけです。

●ロール剛性配分をフロント寄りに変更 ⇒ アンダーステア方向
●ロール剛性配分をリア寄りに変更　　 ⇒ オーバーステア方向

となります。この式だけで考えた場合、フロントを柔らかくするのと、リアを硬くすることは、どちらもオーバーステア方向に変化させるという意味では同義です。しかし、実際にサーキットでこれをやっても、同じ結果にはなりません。そう、この計算には”ロール剛性値”が関与していないからです。

では、”ロール剛性値”を変化させるとどのような要素に影響を与えるのでしょうか。私が考えるのは次の3つです。

⑴タイヤの接地状態
⑵エアロ特性の変化
⑶独立性の変化(ARB寄与率)

⑴と⑵に関してはロール剛性値を変えることで変化するロール角が影響しています。ロール角が変わると同時にサスペンションのストローク量も変化するので、タイヤの接地状態が変わります。これにより地面に対するキャンバー角が変わるため、タイヤが発生できる横力が変わります。また、近代のレーシングカーはディフューザーやウイングを使ったダウンフォースを活用していますが、ロールをすると地面とのクリアランスが変化し、ダウンフォースも増減します。一般的にはロール角が大きいほうがダウンフォースは減少します。これはもっと深い話をしないと説明できないのでまた後日...
⑶に関しては、ARBによるデメリットの部分となりますが、左右のサスペンションを連結してロールを抑えるという機構上、ARBを硬くすればするほど左右の独立性が失われていきます。結果として、1輪への入力に対してもARBが働き、本来の動きを阻害します。仮にARBがものすごく硬い状態で縁石に1輪を乗せると、反対側のサスペンションまで一緒に上がっちゃうなんていうことも…
そうならないようにロール剛性に対するARBの割合を寄与率として計算することで、スプリングとARBの硬さを適切に保とうとはしていますが。

ということで、ステアバランスの調整にはロール剛性バランスを調整すればよく、更にパフォーマンスの観点に踏み込むにはロール剛性値自体も調整する必要があるという内容でした。

4.まとめ

いかがだったでしょうか。今回は私のつたない文章が多くなってしまったので、わかりにくかったかもしれません。少しでもヒントになれば嬉しいです。

次回の内容ですが、待ち望んでいたSUPER GTのテストも始まりましたので、エンジニアがどんなことを考えてテストを行っているのかを紹介しようと考えています。