スタビレート計算

うー二日酔い。。。

どうも、トライズです。
お酒飲む時は、とりあえずビール最後までビールです。






スタビライザーの話が出たついでに、スタビのバネレートについて計算した日記をば。

計算とか苦手な人は、夜寝る前にでも読んでください。
驚くほど早く睡魔が襲ってきます（笑）







スタビライザーとは、左右輪の逆位相の動きに対して抵抗となるばねの一種です。

車体のロールを抑制する効果があり、大抵のスポーツカーには標準で装備されています。



車体のロールのみで考えた場合、スタビライザーの強化とスプリングの強化はほぼ同義です。


チューニングとしては、

バウンス（上下動）もロールも抑えたいのであれば、スプリングのばねレートを高く。
ロールを抑えたいのであれば、スタビを太く。
ロールはそのままで、バウンスを減らしたいのならば、スタビを細くして、スプリングレートを少し高く。

というプランが考えられます。




ま、そのへんのチューニングプランは車両や使い方によってそれぞれなので、あくまでも概念程度ということでー。




気になるのは、スタビライザーが、どのくらいのばねレートなのかということですよ。

たとえばどこかのおかしな人がスタビを取り外しちゃったりした場合、スプリングレートをどれくらいあげれば同じロール量に抑えられるのかってことですよ。




社外のスタビならレートが公開されているものもあるのですが、純正のレートは不明です。


ちょっと複雑ですが、計算で出せそうなのでやってみます。






S15シルビア スタビライザー

フロント






リア




こんなスタビ





太さ

スペックR
F 27.4mm
R 21.1mm

スペックS
F 26.7mm
R 19.3mm



だいたいの寸法を測ります。









スタビライザーを両レバーのトーションバーとみなし、レバー端でのばねレートを算出します。


トーションバーの式は、

Kp=G・Ip/L

kp=ねじりばね定数(kgf・mm/rad)
G=横弾性係数=8000(kgf/mm2)
Ip=断面二次極モーメント(mm4)
L=長さ

Ip=nd^4/32

n=円周率=3.14
d=直径(mm)



横弾性係数Gは、一般的なばね鋼の値で計算します。
断面二次極モーメントは物体のねじれにくさを表す数値で、断面を微小分解したものに中心からの距離をかけたもの。といった感じのアレです。ま、式だけ知ってりゃOKです。






スペックRのフロントスタビで試算すると、

直径
d=27.4mm

Ip=(3.14*27.4^4)/32
=55307(mm4)





トーションバーの長さは、腕が斜めに伸びている部分を無視して（影響が少ないため）、だいたい、
L=820mm

Kp=8000*55307/820
=539580(kgf・mm/rad) 単位長っがｗ





ねじりばね定数Kpは、トーションバーを1radねじるために必要なトルク。
1rad（ラジアン）=円周上で半径と同じ長さを取れる角度。


トーションバーに腕を連結し、腕先端を1mm移動させるのに必要な荷重に換算するには、




K=Kp/Lt^2

K=腕先端のばね定数
Lt=腕の長さ

で求められます。





スタビの曲がりとかを適当に考慮して、Fスタビの腕の長さLt=252mmとすると、

K=539580/252^2
=8.50(kgf/mm)






出ました！

ばねレート

スペックR
F 8.50(kgf/mm)
R 5.65(kgf/mm)

スペックS
F 7.65(kgf/mm)
R 3.96(kgf/mm)



大体こんなもんです。








でー、スタビはロアアームの真ん中ぐらいに繋がっているので、タイヤ端の入力に対してレバー比がかかります。

スタビのレバー比を、ロアアーム現物から測ってみると、






スタビレバー比
F 2.00
R 3.00

くらいです。




ということは、スタビレート（タイヤ端換算）は、スタビリンク点のレート/レバー比の２乗ですので、


スペックRで
F 2.13(kgf/mm)
R 0.63(kgf/mm)


と、なります。
ま、かなり弱いばねですよねー。






ちなみに、シルビアの場合、スプリングにも多少レバー比がかかっています。
S15純正ホイール(+40)
F 1.1
R 1.0

ちなみに、ツライチ上々の+28オフセットだと、
F 1.13
R 1.03
くらい





なので、スプリングのタイヤ端ばねレートは、それぞれ、
（純正ホイール）
F 1.21倍
R 1.00倍

になります。








以上を踏まえ、スタビライザーのスプリング換算レートは、

スペックR
F 3.10(kgf/mm)
R 0.63(kgf/mm)

スペックS
F 2.80(kgf/mm)
R 0.44(kgf/mm)



ということになります。

たとえば、スペックRの車両からスタビを取り外した場合、フロントならばねレートを3.10(kg/mm)上げれば、ロール量を変えずバウンスやピッチングを減らすことができると！





満足！！！+（0ﾟ・∀・） +


おつかれっしたー！！！


※記事中の式、計算は合っているか若干不安です(^^;
なにか気づかれた方はご指摘をお願いします。