キャンバー角度に関する考察

このタイトル画像見ると「またか」と思われる人がいるかも知れませんが、今回キャンバー角度に関して考えてみました。
サーキットに集まる車の多くが、コーナーリング時の旋回性能を上げる目的で、キャンバー角度をいわゆるネガティブに調整しています。

自分もフロントに関しては約３．５度にしていますが、３度未満で良しとしている人から、４度以上付けているのにまだ足らないという人までいて結構幅があり、どの辺が正解なのかはハッキリしません。

ちなみに昨日外したタイヤをみると・・・、明らかに外減りしています。結果から見るとまだまだ角度不足といったところでしょうか。



ただ、じゃあ何度が正解？ と言われても誰も答えられない。サーキットの特性、速度域、バネレート、トレッド幅、タイヤ特性、空気圧・・・と様々な要因で解が変わってくると思われます。
中でも大きなファクターでありながら定量的にはかれないのが、「タイヤのよれ」です。

図のように路面に正対するタイヤは直線では良いものの、コーナーではGによってタイヤのよれが発生し接地面が三角状になってしまい、グリップ力が減少します。
さらにコーナリング中は車体がロールすることで、なおさら外側（ショルダー側）に荷重がかかり内側が使えない状況が発生します。



従ってキャンバー角度は、タイヤのよれ分①　＋　車体のロール分②　を打ち消すだけ必要になると思います。

しかしここで自問自答、常にコーナーを曲がっているわけではないし、今以上に大きな角度を付けるとトラクションのかかりやブレーキング時に不利なのでは？　①はコントロールできないけど②は足回りを固めることでコントロール可能　→　だからサーキット仕様はハイレートなスプリングでロールを抑え、その分極端に大きな角度を必要とせず、直線でのデメリットを軽減しているのでは？（ロールを抑えると車が安定するとは正にこのこと）　と考えるようになりました。

ここから②についてですが、自分の車がコーナーではたして何度傾いているのか？　定量的に把握していません。



画像から求めるのも確証が持てないので、例によって計算で求める方法を考えました。
まず横Gのない状態では、左右に１Ｇがかかっています。（左右約３２３ｋｇ）



これがコーナリングで最大のＧがかかった時には外側が２Ｇに、内側がゼロになると仮定します。何故かというと、最大に傾くケースをインリフトしそうな瞬間とすれば、外側にはフロント配分の重量（約６４６ｋｇ）全てが乗っかってくると考えられるからです。内側はリフトするんだから１Ｇからゼロとなりスプリングは自由長に戻ります。



バネレートが判っていれば、かかる重量でどれだけ縮むか（伸びるか）も判るので（バネはリニアに動く想定）、これが図のような円周上の移動距離と見なせば、円周との比で角度が計算できます。

細かい計算は下の通り、中学校の算数レベルです。円周の直径はタイヤ間のトレッド幅ではなく、サスペンションのアッパー部分の距離としています。
ここで詳しい人なら、「そんな円運動ではなく、車軸より下にあるロールセンターから車の重心までを半径として動くはず」と突っ込まれそうですが、結果は近いものになると思います。



以上のような考え方と条件から、バネレートの変化と、車の傾き（敢えてロールとは言わない）の関係を計算すると次のようになります。



表よりもグラフの方が判りやすいですね。８０％ラインはいつもインリフトするわけじゃないし、実際はスタビ効果もあるので、見るべき目安として引いています。



このグラフが概ね正しいとするとストリート仕様のスプリング（９ｋｇf/mm未満）で３度程度のキャンバー角度を付けた状態では、車体の傾きを補正するだけでも不足していて、タイヤのよれ分を考えると全く不足ということになります。
そんな考えで自分はフロントスプリングを11ｋｇのものに交換しました。８０％ラインを見ると現在のキャンバー角度３．５度に対し、車体の傾き分は２．５度、タイヤのよれ分って角度にしたら２－３度くらいありそうですが、普段乗りとの兼ね合いでこの辺かなという結論です。少なくとも角度付け過ぎではないし、バネも硬すぎではないはず。



余談ですが、この不明のタイヤのよれ分は何度位なのか？ 扁平率やサイドウォールの強度、空気圧で変わるでしょうが、タイヤメーカーは知っているはず。
変人扱いされるのを覚悟で、３大メーカーのコールセンターに訊いてみました。
すると、結果は、・・・・・・やはり変人扱いされました^^；。
コールセンター要員では無理がありますが、レーシングチームのサポート部隊ではデータ化しているように思います。その上で温間でのタイヤ温度を外、中、内で計測し結果から合わせ込むのでしょう。そうだ、身近に最大メーカーに勤めるアマチュアレーサーがいたなぁ。今度いっぱい質問してみよう。