サスとタイヤの簡単な関係

今日はあまりやることもなく、雨が降ったりしてるので時間をもてあましてます。
てことで、たまには考察なんかしてみようかな～と思ってですね、今回はサスとタイヤの関係について書いてみようかと思います。

車を乗りだしてから、最初は固い車高調とかじゃなくて純正サスとか柔らかいサスで練習したほうがいいとか言われますよね？
たしかにサスが柔らかくて車高が高い状態だと、荷重移動とかの体の感じ方がわかりやすくて練習になると思います。
でも、それ以外にも理由はもちろんあると思んですよ。

サスを固くしたらハンドルの応答性があがったり、よく曲がるようになったなとか思うと思います。
じゃあサスが柔らかかったら運動性能においてメリットはないと一概にいえませんよね？
ということで簡単に高校物理でわかる程度でメリットになるようなことを考えてみました。

（注：簡単な考察で絶対こうだと言い切るものではないんで、まぁ考える種としてでも適当に見てください。自分は物理の専門家でもないし）

一応高校物理の式が並んでるんで、わからない人はコメントで聞くかググッてください(^^;


まず、最初にタイヤの摩擦力についてですが、
簡単な高校物理では
μmgで表わされます。

μは摩擦係数
mは質量（車の重量）
gは重力加速度

このμmgの値が大きければ大きいほど、単純にタイヤは滑り出しにくいってことになります。
タイヤのグリップ性能が高いとμが高くなるので、ハイグリップタイヤを履くとよく路面をとらえて、よく曲がるといえます。

と、ここまでは感覚的に誰でもわかると思います。

では、mとgの部分の変化を考えてみようかと思います。
文字列で書くとすごく読みにくいのでこの下の画像を見てください。





※この画像の図は旋回中の外側の１本のタイヤで考えてます。




この画像の式で大事なのは荷重変化とロールスピード（画像で言う角速度）によって摩擦力が変化するということです。

ロールスピード（角速度）はショックアブソバーの減衰特性によって変化し、ここでは単純に減衰特性を固くするとロールスピードは遅くなり、柔らかくするとルールスピードは早くなると考えられます。

また、サスのバネを固くすることでロール量が減り、荷重の変化が少なくなるといえます。つまり、旋回中の荷重変化が少なくなるということになり、タイヤ一本にかかる車重m+m'の変化が少なくなるということになります。
俗によく曲がるようになると感じるのは、４輪の荷重配分がどれか一方に偏りにくくなって、タイヤ１つ１つのグリップが簡単にうまく使えるようになるためだと思います。

上の２つから言える事は、サスを柔らかいことでのメリットは急な荷重変化をさせた場合、荷重のかかったタイヤのグリップの限界を超えにくいといえなくないですか？
急なハンドル操作によって生まれた荷重の変化はロールスピードの増加につながり、タイヤの摩擦力は大きくなります。
これに対して、サスが固いとロールスピードは思ったより大きくなく、荷重の変化も少ないので、タイヤの摩擦力はあまり大きくなりません。

つまり、サスが柔らかいものは、急な操作（へたな動作）をしたとき、タイヤの摩擦力が増えて荷重の集中するタイヤが少し粘ってくれることになります。
これが柔らかいサスの大きなメリットと言えます。
感覚的にいうと、ずるずると引きずるようにアンダー、もしくはオーバーがでるということです。
サスが固いもので急な操作を行うと、摩擦力がの増加が少ないため、タイヤの摩擦限界を簡単に超えてスピンしやすくなるといえます。
これも感覚的にいうと、スパッとスピンしたり、ズコーっとアンダーでたりするみたいな感じです（笑）

よくあるのが、良いサスを入れてよく曲がるようになったとか思って（実際良く曲がるんだけど）、どんどんコーナーリング速度あげて走って、あるときいきなりスピンする目にあうといったのが典型。

ただ、タイヤは線形的に摩擦力が増える部分には限界があるので、操作がうまくなってくると、硬いサスを使って４輪のタイヤの摩擦を上手く使うほうが速く走れてくるようになるはず。
※タイヤのグリップの線形特性についてのリンク
　　↑ここのサイトは結構勉強になる

また、画像の簡単な図から言えることは、ロールセンターをさげるとcosθ=1に近づいて摩擦力が大きくなるといえます。
ということは、ロールセンターとタイヤの中心（？）と角度を持たないほうがいいかもしれません。


長々と簡単に説明書きしてきましたが、結論を言うとですね、最初に運転の練習をするならいいサスペンション入れるよりも、純正サスやダウンサスとかで練習したほうがいいと思うってことです。
そのほうが、急な動きをさせたときに、急な挙動（ここでいう急な挙動はスピンとか）をしにくいし、体感的にへたな部分がわかりやすいし。


他にも細かいこと考えると色々あるとは思うんですが、自分の頭で簡単な式だけで表わせるのはここまでです。
勘違いしたらいけない部分は、決して固いサスが悪いと言ってる訳ではない件について。
あくまで段階ふむって重要だよ。ってことをいいたいだけです。


みなさんはこれについてどう思いますか？
なんか意見やわかりにくいとこあったら気軽にいってくださいな。



補足

通常、物理法則から言って、４輪の摩擦力の総和は変化しません。
そこで、タイヤの摩擦力の線形特性についてですが、これが１輪でも超えてしまうと、４輪の摩擦力の総和は減少するといえます。
つまり、いかに４輪の摩擦を有効的に使うかってところが重要です。

また、なにかあれば書き足しますね。