ヘルパースプリングの上下について

ヘルパースプリング（アシストスプリング、サブスプリング、テンダースプリング）の取付位置の上下について。

ヘルパースプリングというのは、伸び側のストロークを確保するのに有用で、一般的には着地している状態（1G状態）では密着して仕事をせず、コーナリング中等でタイヤが浮きそうな時にメインスプリングで届かない部分を補填するという使い方ですが、最近では1G状態でも密着して（潰れ切って）おらず、荷重が乗った初期にサブスプリングを動かし、途中からメインスプリングを使うという、純正ショックについているバネと同じようにバリアブルバネレートに設定している人もいらっしゃいます。

このヘルパースプリングの取付位置については、メインスプリングの上なのか、それとも下なのか、それともそれぞれに意味があるのか調べてみました。



結論として、バネのみで見た動きで考えますと上にあろうが下にあろうが、かかる荷重が変わるわけではないので動きは変わりありません。


ただヘルパーはジャッキアップした状態から1G状態へのバネの全長の変化量が大きいのでツイスト量が大きいです。今まで何度か「ヘルパースプリングから音」がするという症状をよく見ますが、大体はこのツイストの動きが引っかかっている音だと思われます。

HYPERCOのHPで上図のように解説されているように、スプリングというのは縮めば縮むほどツイスト量が大きくなるので、スプリングの座面（スプリングシート）を滑りやすくしたり、HYPERCOで言えばパーチェ、もっと簡易的なものですとSwiftからはスラストシートを挟むとスプリングの縮みの動きがスムーズになります。

こちらがHYPERCOのパーチェ。ツイストだけでなくスプリングの座面変形にも対応できるスグレモノです。

こちらはSwift。単純に滑りやすいテフロンシートを敷くことによってスプリングがツイストしても滑らしていなそうというもの。
HYPERCOの方が高機能ですがSwiftの方はお手頃でいいですね。

これらをつけることでスプリングのツイストによる車高調全体の上下運動における抵抗を少なくすることが出来、スムーズなストロークが確保されます。

自分は1度、「ヘルパーは下につけた方が動きが良い」とおっしゃっている方のバネを拝見した時に、下にはスラストシートがついているのに上側にはついていない状態でした。その後アドバイスをして上にもシートを導入されたかはわかりませんが、単純にスプリングがスムーズにストローク出来ていないだけだと思われます。

一応私自身も上下両方つけてみてフィーリングの違いを確かめたことがあります。

こんな感じ。
私自身が感じる限りでは、やはり違いは判りませんでした。

ちなみに車高調メーカーによっては、ショックのブーツに干渉するから下側には付けれない等の理由により上になったりすることはあるようです。


ということで、上でも書きましたがヘルパースプリングの上下による違いはないということで結論付けられるかと思いますが、バネも足回りの重量物ですから、できる限り重いものは下に持ってきたいということで、あえて重いメインスプリングを下側にするという記事を見た事はあります。
（体感的に違いがある程変わりはしないと思いますが。。。）


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スプリングメーカーによる挙動について考える

今回はバネのネタ。

最近日本における四輪用オーリンズでは有名なAZUR代表がバネの違いについてわかりやすく解説している動画がアップロードされています。



こちらの動画で解説されているのをまとめると

・同じバネレートでも巻き数によって反発（伸び）スピードが変わる
・巻き数が少ないバネは構造上ヘタりやすいため、ヘタりに強い素材を使う必要がある。

ということになるかと思います。
これらを踏まえて各社のスプリングを見てみたいと思います。


・Swift（スイフト）
日本国内では大手のSwiftスプリング。
こちらのメーカーの特徴としては、とにかくバネ自体の重量が軽い、価格が比較的安価というところでしょうか。

画像左の水色がSwiftで、右の紺色は後述するHYPERCOです。

画像を見てもらうとわかります通り、巻き数が少ないため、重量も軽くできていると思われます。ということは伸びが早く、スラロームなどの伸び縮みが著しく速い動きには対応しやすいのではないかと形状から推察されます。
個人的な印象としては、荷重移動した際の縮みは素早く縮むので姿勢は作りやすいが、縮んだ状態時（コーナリング中）に微妙に「反発→縮み」を繰り返すので高速コーナーでじんわり荷重が動いてほしい時は細かく跳ねてしまうように感じています。
本当かどうかは私自身は体感的にはわからないのですが、よく「ヘタりやすい」という噂は聞きます。ちなみに3年ぐらい着地させたままのスプリングも取り外して自由長を測定してみましたが、縮みが1%未満でしたので外見からのヘタりは確認できませんでした。ただ金属疲労等によるレートの立ち上がり等は機械にかけて測定しないとわからないですね。
価格もお手頃ですのでそこまで求めるのも酷かもしれませんが。

・HYPERCO（ハイパコ）
国内外で使用されているアメリカの大手メーカー。
日本ではミノルインターナショナルが代理店をされています。
特徴としてはメーカーが「永久ヘタり保証」を公言していることでしょうか。

画像を見てもらうとわかる通り、巻き数がSwiftよりも多くなっています。ということは伸びがSwiftに比べると穏やかに反発するので幅広く使用することができるのではないかと推察されます。また線径も太く、バネ自体の重量も重くなっています。
個人的な印象としては、縮みは踏ん張り、伸びは早すぎず素直という印象を受けています。フロントに使用した場合、ブレーキを踏むとフロントが踏ん張りながら縮み、離すと素直に伸びます。縮んだ状態（コーナリング中）の挙動は非常に安定しており、高速コーナーで扱いやすいと感じています。ちなみにヘタりについてはSwiftみたいに長時間縮めた状態のバネが手持ちでないのでわかりませんが、巻き数も多く重量が重い（それなりの素材を使っている？）ですし、メーカーが公言しているぐらいですからヘタりには強いのでしょう。

・Eibach（アイバッハ）
国内外で使用されているドイツのメーカー。

画像は一応同じぐらいのバネレートで自由長が同じバネのものを持ってきたつもりですが、これだけ見ますと巻き数がHYPERCOよりも半周ほど多くなっています。ということは伸びがHYPERCOに比べると緩やかに反発するのでよりマイルドな動きをするのではないかと形状からは推察されます。線径はHYPERCOよりも若干細いでしょうか。
個人的な印象としても、荷重移動した際の縮みは遅く、また伸びも遅い、つまり全体的にマイルドな印象で、とてもオールマイティに使いやすいバネであると感じています。一方で一気にガツンと潰したい時に跳ねるような挙動を示したこともあったので、あまり急激な荷重移動をするような動きには向かないのかもしれません。（その挙動は数回しかないので原因は別かもしれませんが。）
ヘタりについても1年ぐらい接地したままのバネでは自由長の誤差が1%以下なのでこちらも自分自身で確認する限りはヘタってないようですが、金属疲労については測定しないと何とも言えません。

その他にもベステックスや今話題のサスペンションプラス、HALスプリングなどもありますがこちらは使ったことがないので外観から動きをそのうち考察してみようと思いますので、興味ある方はチェックいただければと思います。
どの会社も上記の会社と違って自分自身で製造はしておらず、ファブレスで自社ブランド商品をどこかの工場に作ってもらっているようですね。

2019.2.20
サスペンションプラスさんに他社さんと比較しながら特性についてお話を伺うことができましたのでまとめました。


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新品ミッション慣らしドライブ

今日はドライブ。


先日新品ミッションに交換し、街中を軽く20Kmほどは走りましたが、慣らしを兼ねて久々に神奈川方面へ。
学生の頃よく行っていた宮ヶ瀬方面へドライブしてきました。

その前にアライメントをとって

出発しました。


宮ヶ瀬といえばここの駐車場が有名です。

少し休憩しがてら、アライメントを変更したり。

ここの近くにある、自分が学生の頃よく行っていた林道を流してアライメント確認とミッションの慣らしをしたりして終了。

70kmぐらい走ってやっと普通にシフトが出来るようになって来ました。
今週末の練習会は全日本選手もいらっしゃるようなので比較分析して見たいと思います。



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ロール剛性による荷重変化量とステアバランスについて

今回はバネと荷重移動のネタ。


以前も参照させて頂いたルマンさんのコラムの車両運動性能編から、バネと荷重移動について勉強になる部分があったので数式等の難しい部分は省いてまとめてみました。
また似たような質問がYAHOO知恵袋にもあったので参考に。


１．荷重移動とスプリング

ブレーキングした時に車が前傾姿勢になるのは誰しも分かると思うのですが、バネを固くするとこの前傾姿勢が緩和されて「前側への荷重移動が減った」と思ってしまいがちですが、バネを固くしたところで荷重移動量は変わらないとのことでした。
理由は後述するロール剛性と同じなのでしょう。


２．荷重移動とアンチダイブ
３．後輪駆動車にアンチリフト？

アンチダイブやアンチリフトとは何でしょうか？

バイクや自転車に乗った事がある方なら分かりやすいのが、リアブレーキだけかけた時、フロントブレーキをかけた時に比べ前のめりになるのが少なくなり、リアが沈み込むような姿勢になった覚えはないでしょうか。
あれがアンチリフト（浮くのを押さえる動き）と呼ばれる代物です。
フロントでは逆にアンチダイブ（沈むのを押さえる動き）するようにサスペンションジオメトリーに設計されているのが一般的で、バネだけに頼らず、車が前傾姿勢になるのを抑えようとしているわけですね。


１２．ロールによるステアバランス

車を速く走らせるためには素直なステアバランスにすることが肝ですが、大概の市販車では「アンダーステア」になるようにセッティングされています。
ではサスペンション(車高調等）でどうすればアンダーステアを消しこみ、素直なステアバランスを得る事ができるのか。

「ロール剛性」というのは様々な要素によって決まりますが、その一因としてバネとスタビライザーの固さがあります。
アンダーステアの動きというのは、つまり「フロントの限界がリアより先に来る」動きであり、フロントが逃げ出して曲がらない現象ですので、修正するには「フロントの限界を上げる」か「リアの限界を下げる」しかないわけです。
ここで言う「限界」ですが、実は以前のブログでも書きましたがタイヤというのは荷重移動をすればするほどフロント・リアそれぞれで見たトータルの限界地は下がってしまいます。
つまり限界を上げるには「荷重移動を少なくする」必要があります。

例えば前後のロール剛性がF:60、R:40の場合というのは、フロントの方がロール剛性が高く、リアに比べ相対的にフロントの方が荷重移動しやすいため、フロントの方が先に限界を迎えてしまいアンダーステアになるとのことです。


つまりアンダーステアの車を素直にするためにはリアに対しフロントのバネレートを下げるorスタビライザーを弱めれば改善するという事です。（逆にリアのバネレートを上げるorスタビライザーを強くするでも同じ効果が望めます）


自分はてっきりスタビライザーを強くすれば荷重移動量は減る物だと思っていました。。。

ロール角等、その他要素との兼ね合いもあるので実際にはやってみないと何ともいえないところですが、今後アンダー、オーバーの動きが出た場合にどういう方針でセッティングしていけばよいのか、方向性が見えなくなった際の基本指標になるかと思います。

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ダンパー（ショック）の構造について③

今回も前回、前々回の続きでダンパーの構造について。

ダンパーが生み出す「減衰力」というのはピストンとシャフトが生み出す「ポンプ作用」と「圧力損失」によって作り出されるという基本的なことは分かりましたが、よく車高調とかについている「減衰調整ダイアル」というのはどういうことなのか。
ダンパーの構造として付加されている「圧力調整バルブ」についてルマンさんのコラムを基準にまとめて見たいと思います。



8.Damping with & without the pressure control valve
～圧力調整バルブとは～

ダンパーの基本的な構造は前回までのブログでまとめました。今回は発生する減衰力を意図した強さに調整する「圧力調整バルブ」はどのような構造をしているのでしょうか。

オリフィスという小さな穴を通す事で、圧力差が生じ減衰力が生じているわけですが、減衰力というのはピストンの動きが早くなれば早くなるほど強くなり、図で表すと速度に対して２乗のカーブを描くそうです。（上の図のwithout the valve（赤線））
なのでゆっくりな動きの時は減衰力が弱くても、早く動くと減衰力が高くなってしまいます。速い速度域では減衰力が高すぎてサスペンションが動かなくなってしまい、乗り心地も悪く、突っ張ったショックになってしまいます。逆に速い速度でちょうどいい減衰力にするとゆっくりの速度のときには減衰不足でフワフワしてしまいます。。。。

ここで登場するのが「圧力調整バルブ」です。
このバルブには大きく２つの構造、「シムタイプ」と「ポペットタイプ」があります。
まずは一般的な車高調で採用されているシムタイプから。




10.Oil flow,Rebound(sims)
～シムタイプの圧力調整バルブ～

上の図はリバウンド（伸び）の際の動きの図示。

シムと呼ばれるバネ鋼でできた円盤が、バンプ用とリバウンド用に別れてピストンを両側から挟みこみ、 シムの下のピストンには穴が開いていてオイルが流れるようになっています。
ダンパー速度がゆっくりの時はリバウンドシムは閉じていてオリフィスのみからオイルが流れ、速度が上がってくると油圧が高まってシムを押し開いてオイルを逃がしています。

バンプ用の穴はリバウンドの時にはバンプ用のシムに塞がれてオイルが流れないよう、ワンウェイバルブのような形で設置されています。オイルの流路がオリフィスとバルブの２つになるので圧力上昇が抑えられて減衰力は図のように傾きの緩やかな特性になります。（図のsim area）

よってシムの厚さや固さによってオイルの流れを色々と変更できるわけですね。車高調の仕様変更というのは概ねこのシムのセッティングのし直しを指しているようです。
また車高調の減衰調整ダイヤルでは、このシムを上から押さえつけて開きにくくするか、少し緩めて開きやすくするかで調整しているわけですね。場所もとらずコンパクトに色々な減衰を楽しめるわけです。

ですがSUPER GTなどのレース車両はもっとダイナミックに減衰を調整するために、「ポペット式」という構造をとる場合があるようです。



9.Oil flow,Rebound(Poppet valve)
～ポペットタイプの圧力調整バルブ～

ポペットバルブというのは上図のようにダンパーの筒の横から飛び出す形状をしています。
レースでは調整しやすいので採用されていますが、場所をとるため一般車に採用されることはあまり無いようです。

作用としてはゆっくりの動きのリバウンド（伸び）際にはオリフィスのみからオイルが流れますが、速い動きの際は図の左側にあるバルブ（普段はスプリングで押さえつけられている）がオイルの油圧によって押し開けられ、オイルを逃がします。もっと早くなれば油圧が高くなるのでバルブも更に開いてオイルを逃がします。よってポペット式でもオイルの流路がオリフィスとバルブの２つになるので圧力上昇が抑えられて減衰力は図のように傾きの緩やかな特性になります。（図のvalve area）

この時図の右側にあるバンプ（縮み）側のバルブは逆に圧力が掛かって閉じられていますので、シム式と同じようにワンウェイバルブとして機能し、リバウンド側とバンプ側で分けて、バルブのスプリングの固さを変更したりしてセッティングがしやすくなっています。


14.Basic damper
～一般的な純正形状ダンパーの構造～

最後に車高調ならいざ知らず、「コスト」や「耐久性」を求められる純正ダンパー等の一般的なダンパーの構造について。
高圧のガスを入れてしまうとコストや、オイルに混ざったりしてガスが徐々に抜けたりして耐久性に難ががるので、オイルの圧力だけで減衰を発生させる構造をしている下図のような構造が多いようです。

ガスが無い状態で常に圧力差を生じさせるために2つのワンウェイバルブを用いています。
伸び（リバウンド）ではシャフトのポンプ作用によりガス室から上室へオイルの流れと、ピストンのポンプ作用により下室から上室へのオイルの流れの２つがあります。
まずはガス室から上室への流れですがワンウェイバルブAが開いてオイルは抵抗なく流れるので圧力損失がなく上室の圧力が下がることはないので上室の圧力はガス室（ただの空気だまり）の圧力と同じです。
一方下室から上室へ流れようとするオイルに対してはワンウェイバルブBが閉じるのでオイルはオリフィスと圧力調整バルブを通り圧力損失を発生させるので圧力が上がります。この上がった圧力により減衰力を発生させます。


逆に縮み（バンプ）では、同じく２つのポンプ作用によりリバウンドと逆方向のオイルの流れが起きます。
上図の右図のとおり上室からガス室へ流れるオイルに対してはワンウェイバルブAが閉じるので圧力損失により上室の圧力が上がります。あわせて下室も同じ高い圧力のままになります（ワンウェイバルブBが開くため）。
この上昇した上室＆下室とガス室（ただの空気だまり）の圧力差が減衰力になります。


この構造を使う事で一般的な市販車はコストが掛かるガスを使う必要も無く、またガス漏れによる耐久性の低下も心配が要らなくなるわけですね。
レース用ではある程度ガスを入れている場合が多いそうですが。



ということでダンパーの基本構造を勉強してきました。
純正形状ダンパーがなぜ車高調に比べて重いのか、なぜ車高調はオーバーホール頻度が高いのかの理由が大分わかりました。

ルマンさんのコラムはまだまだもっと難しいことが記載されていますので、そのうちDIY派の役に立ちそうなところをピックアップしてまとめて見たいと思います。




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https://outlaw-atsu.blogspot.com/2018/08/structure-Shock-absorber3.htmlダンパー（ショック）の構造について③

ダンパー（ショック）の構造について②

今回は前回の続きでダンパーの構造について。

ダンパーの中のガスがなぜ必要なのかを、ルマンさんのコラムを中心に理解を深めたいと思います。

4.Pump function -Oil displaced by shafts
5.Reservoir
～シャフト（ロッド）によるポンプ作用について～

ダンパーにはピストンを上下させるシャフト（ロッド）がいますが、これの体積というのが実はバカにできないとのことです。
上図のように水にシャフトを入れると、入ったシャフトの体積分の水が溢れ出ますが、この押し出される力がシャフトによる「ポンプ作用」です。

ダンパーでもオイルの中にシャフトが入り込む事でその分のオイルがこぼれる事になりますが、その都度こぼれていたらいくらオイルがあっても足りないので、オイルが逃げ込める空間、「リザーバー」と呼ばれる空気だまりを作り、ここにこぼれたオイルが逃げ込めるようになっています。

ですが走行中はダンパーは上下左右に揺さぶられるため、オイルと空気がシェイクされて泡だらけになってしまいます（汗）
そこで上図のようにフリーピストンと呼ばれる仕切り板を空気とオイルの間に設けます。

ダンパーにシャフトが入るとオイルが押し出され、空気が押されて空気の圧力が高くなります。。。が、あまり効果としては考えなくても良いようです。（下のコラム１２のところで）



7.Minimum components of damper
～ダンパーの主要構成要素～

前回のブログと上記のとおり、ダンパーにはポンプ作用、空気だまり、圧力損失の３つが主要要素で、これら３つを盛り込んでダンパーの形にします。

これまでの説明のとおりポンプ作用には大きく「ピストンによるポンプ作用」と「シャフトによるポンプ作用」があるため、構造としては上図のように２パターンとなります。
どちらの構造にもオリフィスがついているため、「圧力損失による減衰力」は得られます。

自分のイメージとしては左側のショックばかりだと思っていたのですが、右側の構造というのも大事で、これらを組み合わせたショックが実は純正ショックでは一般的になってきます。


12.Pressure in the damper(1)
～ピストンによるポンプ作用を得る場合の各室の圧力～

それではピストンがあるダンパーが伸び縮み（リバウンドとバンプ）すると各室の圧力はどうなっているのでしょうか。
ピストンの上側と下側をそれぞれ「上室」「下室」とします。
伸び（リバウンド）の場合は｢下室｣が圧縮されるので「下室」の圧力は上がりますが、 ｢上室」にはオイルと一緒にガス室（空気だまり）があるため｢上室」の圧力はガスの圧力と同じになるそうです。なぜかというと、ルマンさん曰く「ガスの圧力はほとんど変わりません、正確にはシャフトが抜け出た分だけ下がります。 ガス室の容積はシャフトの出入りによる体積変化より十分大きくするのが常識ですのでガス室の圧力変化はほんのちょっとなのです、ここでは変化しないとして話を進めましょう。 つまり「上室｣の圧力は変わらず｢下室」の圧力が上がって圧力差が出来てこれが減衰力になるのです。」
とのことで、ガスの圧力変化というのはほとんど無視してよいみたいです。

こうして出来た圧力差が伸び（リバウンド）の際の「減衰力」となります。


では逆に縮み（バンプ）の場合は上室が圧縮されるのだから上室の圧力が上昇するのでは？と思ってしまうのですが、気体は押しても手ごたえがないように圧力変化が生じず、上室の圧力はほとんど変化しないそうです。
じゃあどうやって圧力差をつけているのかというと、逆に下室が拡張されるにあわせて圧力が下がり、上室との圧力差が生じるため、縮み（バンプ）の際の「減衰力」となるとのことでした。


13.Pressure in the damper(2)
～シャフトによるポンプ作用を得る場合の各室の圧力～

一方でシャフトによって減衰力を得るダンパーはどうなっているのでしょうか。
こちらでも上記のとおりガス室の圧力の変化はありません。その上で伸び（リバウンド）ではシャフトが抜けていくので下室の圧力が下がります。逆に縮み（バンプ）ではシャフトが入っていくので下室の圧力が上がります。

ここで注目なのが、上のコラム12のピストンポンプ式と圧力の動きが逆となっていることです。
ピストンポンプ型ではリバウンドで下室の圧力が上昇し、シャフトポンプ型ではバンプで下室の圧力が上昇しています。


このように減衰力は圧力差があれば良いのですが、圧力というのは「真空」以上にマイナスになれません。なので圧力の低いほうが「真空」状態になったらそれ以上圧力差を広める（≒減衰力を得る）ことが出来なくなってしまいます。
なので圧力が低下する事で減衰力を得る場合、このシャフトポンプ式で言う所のリバウンドの動きの場合は下室の圧力がゼロにならないように元々の圧力（ガス圧力）を高くするそうです。 ピストンポンプ型の代表選手であるビルシュタインなどは２０気圧程度のガス圧力とのことです。









ここでいつも圧力差を得る際に圧力を高める方向で減衰力を得れれば高いガス圧も必要ないのに、と考えてみるとリバウンドの時にはピストンポンプ型、バンプの時にはシャフトポンプ型を使うことでどっちの工程でも下室の圧力は上昇します。
実際に乗用車のダンパーのほとんどはリバウンドはピストン、バンプはシャフトを使ったダンパーとのこと。だからガス圧力は１気圧（大気圧）でガス室ではなくただの空気だまりになっているそうです。


よく「車高調はすぐ抜ける」とは聞きますが、純正形状ダンパーが抜けやすいというのは聞かない理由はこのへんにありそうですね。

ということで「減衰力」がどの様にして得られるのか、その原理の概要は理解できてきました。
ただ実際の車高調等ではこれらの基本構造にプラスして、「減衰力」を調整するバルブが付いています。


次回のブログではこのあたりを勉強して行こうと思います。




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ダンパー（ショック）の構造について①

今回はダンパー（ショックアブソーバー）の話。

車の動きを大いに決定付けるダンパーですが、漠然と「オイルとかガスが入っていて縮んだり伸びたりするスピードを調整している」という事は理解していたのですが、「どんな構造・原理」をしているか全然分かっていませんでした。

ということで構造について勉強してみました。
大手のTEIN等のHPにカットモデルを用いた説明があったりするのですが、漠然としすぎて「では何が凄いのか」が理解できなかったので、基本的なところから調べてみました。
車高調を選んだり、仕様変更する際に参考になりそうですし。


そうしますとコチラのチームルマンの方が書いているコラムがめちゃくちゃ詳しく書いてあるのですが、一般の方（自分含む）が読んでも？？？な部分が多かったので、「要はこういうこと！」というのをまとめて行きたいと思います。自分のメモという要素が強いですが。。。（間違ってたらごめんなさい。）



1.What is the damping force?(1)
〜ダンパーの減衰力とは？〜


車のタイヤが上下する際の「固さ」というのは基本的に「スプリングのバネレート」で決まってきますが、バネは縮んで伸びると「ビヨヨーン」となってしまい、そのままだと小石を踏んだだけで車全体が「ピヨヨーン」という動きをしてしまい、乗り心地もトラクションも安定しません。

そんな時に「ピヨヨーン」を押さえ込むのがショックアブソーバー。そしてその抑え込む力を「減衰力」と呼んでいます。
ここでポイントなのが、スプリングは縮み等の物理的な「変位」によって一定の「反発力」を発生させますが、「減衰力」は縮ませた状態で維持させている時など、ショックアブソーバーが動いていない時は力が発生しません。
上記を踏まえたうえで、ルマンさんによると
「もしスプリングとダンパーが 組み合わされた物（サスペンション）がここにあり、そこに力が掛かるとすると、力の分だけスプリングはたわもうと動き出しダンパーはそれにブレーキを掛けようとします。そして力とスプリングの反発力がつりあうところで止まりダンパーはそれ以上仕事をしなくなるということです。 そうです減衰力はブレーキのようなものですね、動いている車の速度を下げようとしますが止まっているときにはブレーキを踏んでも何が起きるわけではありません、それと似ています。」

と表現されています。



2.What is the damping force?(2)
3.Pump function -Oil displaced by pistons
6.Pressure loss
〜ダンパーはどうやって減衰力を発生させている？〜

詳しい構造は次回以降ですが、ダンパーの中にはオイル」と「ガス」が封入されており、そこをダンパーの「ロッド」とロッドの先端についている「ピストン」が行き来するようになっています。
イメージとしてお風呂のお湯をかき回そうとすると凄く抵抗があると思いますが、同じようにピストンがオイルの中を行き来する際にも抵抗が生じており、この動きがダンパー内の「ポンプ作用」と呼ばれています。
（ポンプ作用はもう1つ、ダンパーのロッド（シャフト）でも作り出されますが、次のブログで）



ここまでは理解しやすかったですし、イメージもしていたのですが、「減衰力」というのはこの「ポンプ作用」だけでなく、「圧力損失」と呼ばれる力も合わさって初めて「減衰力」として出力されるとのことでした。

「圧力損失」とはピストンには小さな穴（オリフィス）が開いており、オリフィスを通る際に、オリフィスの入口側と出口側で圧力差が生じ、「ポンプ作用」と合わさって「減衰力」として出力されているとのことでした。
たしかに注射器みたいな器具で真空状態でピストンを動かそうとすると凄く抵抗がありますよね。
ちなみに圧力損失によりエネルギーが消費されると熱が生じるそうです。よくTEIN等の車高調メーカーHPでも「放熱が～」とか書いてありますよね。


とまぁ、ダンパーの減衰力とは単純にオイルによる抵抗だけでなく圧力差も加わって初めて成立する物のようです。


次のブログではオイルだけでなく、ガスの部分がどういう働きをしているかを中心にまとめてみたいと思います。




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イケヤフォーミュラのピロボールについて

今日はピロボールについて・

以前のブログで書いたイケヤフォーミュラからラインナップされているピロボール。
ピロボールの製造元と言えばNMB製（48じゃなくてミネベアですよｗ）ですが、日本で一番ピロボールを購入しているのはイケヤフォーミュラだそうです。

このように色々なアーム類にピロを使用していますが、実はNMBから買ってきたものをそのままアームの先端に圧入しているわけではなくて、各アームによってピロの大きさ等をオーダーして専用設計にしてもらっているそうです。

特にステアリング操作に一番直結するタイロッドエンド部のピロについては、そこのピロの動き1つでドライバビリティに影響する事から、一般的な新品時にありがちな渋めのピロではなく、あえて新品時から緩めに設定されているそうです。

イケヤフォーミュラ S14 タイロッドエンド

イケヤフォーミュラの方に「ゆるくした代わりに耐久性はやはり落ちてしまうんですか？」と尋ねたところ、「NMB製のものはそもそもそんなヤワな素材を使っていないし、念のため表面処理もしてもらっているから、「10万キロ持つか？」などのピロとして大げさな耐久性は無いにしても、気にしなくて大丈夫」との回答でしたので大丈夫なのでしょう。

またこのタイロッドの付く位置というのが非常に重要だそうで、↑の画像を良く見ていただくと分かるかもしれませんが、エンドのピロボールが入っている所と、タイロッドの接続部分が若干Rが付いているのが分かるでしょうか？
ハンドルを切った時にタイロッドとエンドのピロへの入力角を計算してここのRも最適化しているようです。

また知っている人はご存知かもしれませんが、日光サーキットで起きた死亡事故を機に、イケヤフォーミュラとしては製品単価を上げたとしても、耐久試験等を更に追加で行って、製品検査も更に厳しく行ってから出荷されるようになったとのことです。
（※自己の際にはイケヤフォーミュラは何も関係ありませんが、アフターパーツメーカーとして製品の品質について考え直されたとのことです。）


社外のアフターパーツでアームやピロは沢山販売されていますが、ここまで製品基準が高いアフターパーツメーカーというのも珍しいな、と思ったのが印象です。
個人的には1分1秒を争うモータースポーツで、少しでもガタツキが無いほうが良いですし、少しでも車の動きを良くする事ができる製品をつけたいのでイケヤフォーミュラさんのピロやアームを使わせてもらっています。

https://outlaw-atsu.blogspot.com/2018/08/ikeyaformula-spherical-joint.htmlイケヤフォーミュラのピロボールについて

アッカーマンアングルについて考える

今回も前回及び前々回の続き。ホイールを太くしたりして悪化したハンドリングを改善するための考慮要素であるアッカーマンアングルについて。

アッカーマンアングルとは、ハンドルを切った時の左右のタイヤの切れ角の差です。

画像はネットの拾いものです。

車が旋回していくと上図のように外側のタイヤと内側のタイヤがとおる軌跡が異なり、内側のほうがより小さな円を描いているのが分かるかと思います。

内側のタイヤが小さな円を描くためには、内側のタイヤが外側のタイヤよりたくさん切れないといけません。

こちらのHP様の画像


こちらはラジコンのものですが、こんな感じで内側のタイヤ（赤）が外側のタイヤ（黄）よりハンドルが切れます。


この角度のことを「アッカーマンアングル」と呼びます。



ところが１枚目の画像のようにタイヤが滑らない領域（街乗りや低速域）ではいいのですが、サーキットなどでスポーツ走行をしている際は、限界領域で走れば走るほど若干滑りながら走っており、低速で良かったアッカーマンアングルが邪魔になる事があります。

上図を簡単に加工したので見にくいかもしれませんが。

若干滑りながら曲がっているため、円が大きくなりながらコーナリングしているわけです。
このとき、内側が外側に対して必要以上に切れてしまうとただの抵抗にしかならないわけです。

なので高速コーナリングをする車になればなるほどアッカーマンアングルは小さくすることによって内側のタイヤの引っかかりをしないように設計されていたりします。


ここまで来て、前々回触れた、ホイールのオフセットだけで外に出し、スクラブ半径が大きくなった場合のハンドリングを改善するにはどうしたら良いのか考えてみます。

外側はハンドルを切れば切るほどホイールベースが長くなり、コーナーの奥で耐えられるようになります。
一方内側はホイールベースが短くなるのでそのままだとアッカーマンアングルが邪魔をして使いにくくなるため、フロント2輪で見た時にハンドリングが悪くなるだけでなく、トータルコーナリングフォースも減ってしまいます。

改善するためにはアッカーマンアングルを減らし、内側と外側のタイヤの切れ角の差を減らします。そうすると内側のタイヤが引っかかる動きがなくなります。
ではアッカーマンアングルを減らすのはどうしたらいいの？となりますが、アライメントでフロントをトーインにしてみると、内側のタイヤは切れ始めが遅くなり、逆に外側のタイヤは切れ初めが早く切れ込み始めるため見かけ上アッカーマンアングルを減らす事ができます。（ナックルとタイロッドの取り付け位置が前側の車は除く。なお内側とはグリップ走行におけるコーナーの内輪の事を指してます。ドリフトのコーナーでは外側のタイヤになりますね）


ちなみに知人のドリフトマッスル優勝者や某ドリフター兼チューナーの方も、ロアアームを延長するなりしてスクラブ半径を小さくするよりも、ノーマルアームのままホイールスペーサーでホイールを外に出してスクラブ半径が大きい状態のままの方がフィーリングが良いと言っているのでセッティング次第なのかもしれませんね。（確認すると、ナックルのタイロッド取付部を加工しアッカーマンアングルは必ず変更しているようです）


もしアッカーマンアングルや別に書いたスクラブ半径等の足回りに興味がある方は、車体構造の基礎設計知識がわかり易く記載された車両運動性能とシャシーメカニズムと言う本がオススメです。

これを読めばどのように車が設計されているか分かるので、逆にどのようにチューニングして行けば良いかも理解できるかと思います。

他の記事をお読みになりたい方は↓の関連ページ等をご参照ください。


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https://outlaw-atsu.blogspot.com/2018/07/Ackermann-Jeantaud-scheme.htmlアッカーマンアングルについて考える

キングピン角（S.A.I）について考える

今回はキングピン角（別名S.A.I)の話。

前回のブログの続きで、どうやったらハンドリングを良く出来るのか考察を進めていくと、キングピン角も1つの重要な要素という事が分かりました。

キングピン角の概要はこちらのHPやコチラのHPに良くまとまってますね。

上記のHPの中で注目したいのは「キングピン角があると、ハンドルを切るとタイヤの軌跡が車体を押し上げる方向に動く」という所です。


ということはコーナリング中、外側のバネは縮んでても、ハンドルを切れば切るほどタイヤだけ下方向に動き、結果車体が浮き上がるという現象が生じてしまうわけですね。

キングピンアングルによって持ち上げられる車高よりもバネの縮みの方が大きければコーナリング中のフロント全体の車高は下がります。（バネの縮みよりキングピン角によって持ち上げられる方が大きいという事はよっぽどバネが硬い場合だと思いますが）

よってフロントストラットの車でよくありがちなピロアッパーによってキャンバーを変化させたり、キャンバーボルトを使ってキャンバーを変化



こんな感じでネガティブ側に調整するとキャンバーと共にキングピン角も大きくなってしまうわけですね。
キングピン角よりもキャンバーのほうが実変化としては大きいと思うので、結論としてあまり気にする必要は無いかと思いますが、もし気になる場合は、キングピン角を減らすためキャンバーボルトでナックルをネガティブ側にし、ピロアッパーで調整して最終的にキャンバーをネガティブにすれば良いわけですね。
ただスポーツ走行をする車にキャンバーボルトはズレなどのリスクがある事からあまりオススメできません。

キングピン角の次にアッカーマンアングルについても考察して見たいと思います。



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https://outlaw-atsu.blogspot.com/2018/07/Steering-Axis-Inclination.htmlキングピン角（S.A.I）について考える

スクラブ半径について考える

今回はスクラブ半径のネタ。

自分のS15はフロントストラットのためか、ノーマルではハンドリングはだるいし、アンダーステアは酷いし。。。って感じています。
アンダーステアについては開発陣に聞いたところ、一般道でリアが出るよりアンダーが出たほうが初心者でも制御しやすいから、とのことでした。

このハンドリングを改善すべく、考察してみたのが「スクラブ半径」です。

スクラブ半径とは何ぞや？ですがコチラのHPに良くまとまっていますね。





小技紹介　様より引用


ワイドトレッドスペーサーやオフセット（インセット）値が小さいホイールを付けるとトルクステア（キックバック）が発生してしまうのはスクラブ半径が大きいことが原因のようです。
更にその影響で、テンションロッドやハブベアリングへの負担、直進性への不安（2枚目）も抱えやすくなります。よくワイドフェンダーな方々のピロやハブベアリングが逝きやすくなるのは必然のようです。


さて、上記のHPで一番気になったのがこの記載。

一般的な市販車であればスクラブ半径はポジティブなのが一般的なようです。
勿論自分が乗っているS15もポジティブです。
上図の赤印のところの「旋回時に加速するとフロントは外側に向かおうとする」とありますが、S15はまさにこの動きが顕著です。
クリッピングについて加速しようとすると大きく外側に膨らみ、アクセルを緩めないと綺麗に立ち上がれません。



ともすると、単純に考えればスクラブ半径を小さくすれば良いとなりますね。


S2000やアルテッツァのホイールは+50とかありますが、これによってスクラブ半径が小さくなり、キビキビとしたハンドリングが得られているのかもしれないですし。




ただ一概にスクラブ半径を小さくすれば良いということも無くて、コチラのHPのとおり

画像はコチラのHP様より
スクラブ半径が増えると、外側のタイヤの実ホイールベースが長くなり、逆に内側はホイールベースが短くなります。

では上記を踏まえてドリ車ですごいオフセットのホイールを履かせているのに、初期の反応がいい車があるのはなぜなのか。スクラブ半径だけでハンドリングを考察しましたが、フロントタイヤの動きにはスクラブ半径だけでなく色々考えなければならない要素があります。


と言うことで、まずはキングピン角の話をから考察していきたいと思います。



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