今まで「車にまつわるネット上の怪しげな常識や誤解」を斬ってきましたが、今回は多くの人がよく解っていないこのネタで。


（１）剛性と強度は異なる概念

自動車評論家の中には、口を開くとすぐに「剛性云々」と言う方がいますが、その人の文章を読む限り、剛性という言葉の意味を正しく理解したうえで使っているのか、疑問に思える方が多いです。

剛性とは変形しにくさであって、強さ（＝耐えられる力、壊れにくさ）である強度とは異なります（※1）
例えば、釣り竿なんかはすぐに折れるようでは使い物になりませんが、適度なしなりも必要で、強度は高いけど剛性は低い。
なのに、何とかの一つ覚えじゃないが、何でもかんでも剛性あるいは剛性感（※2）などと表現するので、大抵は疑問符をつけたくなるような、おかしな文章になっている。

そもそも単純に「しっかり感がある」とか、あるいは昔のように「硬めの足回り」などとわかりやすく言えばいいものを、妙に通っぽさを出したいのか、「剛性感の高い走り」だとか「ハンドリングの剛性が高い」などと言って、かえって半可通である事（或いは物書きとしては致命的ともいえる国語力の欠如）をさらけ出しているように思う。


（２）ボルトに求められるものは何か？

その最たる例が、誰が言いだしたか知らないが「欧州車の使うホイールボルト（以下、ハブボルトと記載）のほうが部品点数が少ないので剛性が高く、そのため剛性感の高い走りが得られる」というもの。

恐らくは「ホイールはボルトで支えている」という素人発想なのでしょうが、カーメディアや評論家だけでなく、タイヤショップやチューニングショップのオーナーなどの、いわゆるプロの方でもこう話す人が多いので、そう信じているカーマニアも結構いるようですが、
はっきり言って、都市伝説です。


まあプロでもよく解っていないぐらいなので（もっとも、彼らを本物のプロと呼ぶかは別問題）、多くの人が勘違いするのも仕方がないですが、ホイールというのは、ボルトの耐せん断力で支えているのではなく、接触面の摩擦力によって支えています（正確に言うと、支えているのではなく「応力を伝えている」と表現される）

これは建築工学などの分野で、「高力ボルトを使った摩擦接合」と呼ばれている締結方法であり、実際にホイールに使われているボルトは、強度区分10.9の高力ボルト（クロモリ鋼）で、締付トルクも2.4系列（M12で約100N·m）になります。

高力ボルト摩擦接合においては、ボルトには「軸力」と呼ばれる垂直方向の力が掛かっているだけで、ボルトが緩むなどしない限り、水平方向など他方向の力（せん断力）は掛かっていません。
なので、ボルトに求められるものは、「必要とする軸力がきちんと出せて、なおかつそれに耐えられる」事であり、言い換えると、「適度に伸びつつ、簡単には伸び切らない」という事になります。

つまり、ボルトに求められる性能は釣り竿と同様、弾性と強度であり、単純に剛性が高い、例えばヤング率（縦弾性係数）が軟鋼よりも大きいダイヤモンド製のボルトでは、全く役に立ちません。

また、より一般的な普通ボルトを用いた接合方法（支圧接合と呼ばれる）の場合には、ボルトの耐せん断力で支えていますが、この場合もボルトに必要なのは簡単には折れないこと、つまり剛性ではなく強度になります（改めて書くが、剛性が高い＝強度が高いではない）


なお、ボルトの形式と軸力に因果関係はありません。
ボルトの強度、有効長さ、更に言えばネジのピッチ（による有効断面積の違い）や、締付トルクなどの諸条件が同一であれば、軸力は同じです。
もし形式により軸力が異なるなら、「どの形式のボルトを使え」と建築基準法などにも明記されているはずです。

よって、ハブボルトをハブのネジ穴に直接ねじ込もうが、スタッドボルトを打ち込むなり、いっそ溶接するなりしてナットで締めようが、あるいは両ねじボルトで代用しようが、同じ軸力が出せるボルトであれば摩擦力（締結力）自体には差がなく、当然走りにも全く影響しません（※3）

（続く）


注釈
※1
ちなみに、強度と似たものに硬度がありますが、硬度とはその字の通り硬さです。
例えば、ガラスのような脆性材料は硬度は高いが、強度は低い。

※2
そもそも「剛性感」（直訳すれば「変形しなさ感」？）という言葉も、自動車評論家の造語ではないかと思いますが、今回はあえて使いました（個人的には「しっかり感」と書きたい所ですが）

※3
なお、トヨタはISやbZ4Xなどの一部車種にハブボルトを採用した時に、次のように説明している。
『トヨタ自動車がハブボルト締結に設計変更したのは、一言で言えば走行性能を高めるためだ。クルマの操舵（そうだ）性や走行性を高める効果があると同社は説明する。これには締結力が増して高剛性化でき、ばね下質量が軽減するという理由の他に、ハブとホイールの圧着面積が増すという大きな理由がある』（日経クロステックより引用、原文ママ）

この記事を書いている人（恐らく文系、もしくは理系崩れ）が、内容を理解せずに聞いたままを文章化しているせいか、トヨタが何を言っているのかイマイチ正確に伝わってこないが、ハブボルトにした理由としてあげている「締結力が増して高剛性化でき」という説明は、カーマニアの誤解に乗じてアピールしているだけにしか聞こえないし、「ばね下質量が軽減する」に至っては、仮に数グラム減少できたとして操舵性や走行性に違いが出る訳もなく（百歩譲ってCAE上で違いが出たとしても、人間にはまず感じられない）、それを言うなら、そもそも格好だけのために無駄にタイヤを大径化するのをやめる方が先かと（笑）

また、もう一つの大きな理由という「ハブとホイールの圧着面積が増す」というのも意味不明で、「サブフレームのバカ穴の隙間を埋めて接触面積を増やし、剛性を上げる」というリジカラなるオカルトパーツの言い分と同じで、呆れるしかない。
確かに素人考えでは、接触面積が広いほうがしっかり締結されるように思うが、高校物理で学んだクーロンの摩擦法則を思い出せば解る通り、摩擦力は見掛けの接触面積に依存しない（なぜなら、面接触はミクロで見れば点接触の集合だから）

つまり摩擦力の大きさは、接触面の状態（⇒摩擦係数）と押し付ける力（⇔垂直抗力）の２つの要素で決まるが、高力ボルト摩擦接合においては、摩擦力＝摩擦係数✕軸力なので、摩擦力を上げるには、ボルトの強度を増して軸力を上げればよいだけの話である。
なので、既にLSやランクルでやっているように、M14のスタッドボルトにすればいいだけで、ハブボルトの方が締結力が上がるなどという話は、聞いたことがない（もし差があれば、本文でも書いた通り建築基準法などでも指定されているハズ）

もっとも、トヨタの優秀なエンジニア達が、その程度の事実を知らないはずがないので、軸力以外の別なメリットを享受したい、つまりは欧州ライバルと同じハブボルトにする事で、ターゲット層である富裕層の顧客に「ホンモノ感」をアピールしたいという事なのだと思う。
実際、欧州車ユーザーの中には「レクサスなんて、中身はトヨタだろ？」と陰口を叩き、レクサスには見向きもしない人も多いが、そういう顧客をも取り込み販路を拡大するのが、トヨタ（≒モリゾウさん）の長年の悲願だろうから。

ただ、トヨタがもし本気で言っているなら、
物理学の法則を塗り替える快挙になるかもしれないので、ぜひ論文等にまとめて世界へ向けて発信してほしいですね。