バネ下重量についての考察

昨日、タイヤのシーズンチェンジを行いました。
これでまた重い純正ホイールと思いミシュランタイヤになってしまいました。





タイヤに求めるものは、人それぞれでしょうが、
私はこのタイヤとホイールの組み合わせは、「もっと軽くならないものか？」と思っています。

スタッドレスタイヤとMAK STOCKHOLMはまだ軽量の方です。





タイヤとホイールの軽量化について考えてみたいと思います。
理系出身シリーズの第二弾です。調子に乗ってますね。

バネ下重量を軽くすれば、所謂「走り」が良くなるというのは、車に詳しくない人でもその恩恵にあずかっています。
その昔スチール製であったタイヤのホイール部分をアルミにして軽量化するのはそのためです。
高性能車でブレーキローターがカーボン製というのもこの神話じみた思想の現れです。

車のサスペンションを境に上下にみて、ばねが負担する重量を「ばね上重量」、車軸に取り付けられている部分の総重量を「ばね下重量」としています。
タイヤ本体とアルミホイールの一組(一本）で代替12kg～15kg位が平均のようですが、私のV60クロスカントリーの18インチクラスになると、1組20kg～くらいになってきます。
すると、バネ下重量はおそらく最低でも100kg～120kg(仮に110kgとします）くらいになりそうです。
V60CCの車両重量は1,810kgです。すると
バネ上重量　：　バネ下重量　＝　(1810-110)　：　110　
　　≒　１５　：　1
となります。この数字は良くいろいろなサイトで見ますね。
大学の機械工学などの講義などで聞く、
「バネ下重量を1kg軽くすると、10kg～15kgの軽減に相当する」などの話の基になる数字でしょうか。

バネ下重量の軽量化を図ると、スプリング含め車軸機構の路面状態への追従性が向上します。
例えばアルミホイールやタイヤで1組当たり2kgの軽減を図れば、充分に所謂サスペンションが動きが良くなり(動きやすくなり）、タイヤへの追従性が良くなるためです。
タイヤの慣性も下がり、路面への接地性が上がり、凹凸をきちんと拾うようになります。
それがステアリングレスポンス、加減速性能などに、感じ取れるほどの違いを与えてくれます。
ハンドリングが良くなった！　とか　車の性能が上がった！と感じる話を良くききます。（腕前が上がったわけではありません）
同様の接地性を求めるのには、軽量化という観点を除けば、車室内の重心付近に15倍の重量を置けば、よくなるのかな？
（バネ上重量を比率分だけ重くする）
2kg/組　×　4組　×　15倍　＝120kg

軽量化という試みは
軽量化　⇒　慣性を低減　⇒　動きやすくなる　　ということになります。
ですから接地性だけではなく当然、加減速性能、燃費、などもわかるくらい向上します。
これはウサイン・ボルトに鉄下駄を履かせるより、NIKEのシューズのほうが良い記録が出ることを想像すれば理解できます。

良いことばかりのように見えますが、その反面、乗り心地を若干(時には大きく）スポイルするケースも良く見られます。
液体の比重の差と同様に、バネ上重量とバネ下重量の比率が大きいほど、バネ下の振動は上に伝わりにくくなることはわかっています。
ただ、タイヤの接地性が向上すると、基本的には路面騒音(タイヤの音）も増え、一般的には耳障りになってきます。

運転時は目で見る情報に加え、無意識に振動／タイヤと路面の騒音などから路面の情報を脳が処理して次に何をするべきかに備えています。
また、細かく拾う凹凸を　タイヤがばたつく　などと言って、運転者の許容の範囲を超えることもあります。
室内の振動や音を全く遮断するのではなく、ある程度気持ち良い状態にするということを、メーカーが長年工夫してきました。
乗り心地という大きな快適性には、軽ければ軽いほど良い　というものでもないということです。
メーカーオプションなどをよく見て、その中の軽量ホイール以上に軽量化してしまうと、適正な範囲から外れていく可能性がありますね。

私の冬タイヤのセットは、MAK　STOCKHOLM　＋　YOKOHAMA　IG50　にて一組22kg弱です。
この重さでさえ、純正ホイール＋タイヤよりかなり軽いです。
おそらく純正品は25kg程度はありそうです。
冬タイヤ⇒夏タイヤで、仮に一組2キロ重くなったとしたら、「走り」としては約120kg以上の人を常に乗せて走ることに相当しそうですね。

写真はお借りものを含みます。