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2020年7月 7日 (火)

サスペンション幾何

ようやくサスペンションの幾何が少し分かってきたのでメモを。

 

バネの弾性設計やショックの減衰設計は全く分からない、というかそんな動的なものは一個人が分かるものではないはずですので、ひとまず静的な幾何寸法の設計について個人で理解が及ぶ範疇で考察しよう、という運びです。

実質的には個人はただの消費者であって、実際にサスを製作する人はかなり少数になってきたはずですので、購入設計、購入選択、と言って良いと思います。

 

結論。

サスペンションの購入選択律速はひとえにバネの弾性係数と許容ストローク、ショックストローク(伸びor縮み)と車高になる。

 

手順。

まずは1G車重を見積もる。車検証重量に60kg×乗員定数+ガソリン重量をオンする。もちろん輪荷重で計算。

次にバネ弾性を選ぶ。これは相対値から推定するほかない。*もちろん個人の場合です。

これでプリゼロ状態でのサグが分かります。つまり単体バネで1G時に全ショックストロークのどこに居るか?の判定です。

次に、どちらを律速にするかは用途によって変わりますが、伸びか縮みの優先度高い方の数値を設定します。

 

運の良い車両はここで終わるはずです。

おそらく、プリゼロ1Gで居る場所から伸びも縮みも余裕があるはずです。そのようなものは車高も余裕が生じるはずです。

ネジ式ならばアッパとショックの間のカラーで調整、全長式なら言わずもがなです。

 

運の悪い車両、特にNANBロードスターは、最後の律速 車高 によっても変わりますが、基本的に調整が必要になります。

何をするか。

運が悪いという事は基本的に縮み側が極小であるという事です。

ここから必要な縮みストロークを確保していきます。これが前述の調整です。

縮みストロークの確保はプリロードもしくはショックストロークの拡大によってのみ行われます。

今はサスペンションの購入選択ですので調整自由度はプリロードにあります。

使うバネは先ほど決めましたので、追加したい縮みストローク=プリロード量です。

 

次の律速はバネの許容ストロークです。最終的に確保した縮みストローク+プリロード量<バネの許容ストロークです。

ここからバネ自由長が分かります。同じバネレートならほぼほぼ許容ストロークの多寡は自由長に比例します。

 

あとは車高が決まれば購入すべきサスペンションが決定します。

何をするか。

全長式の場合は、

求める車高の下限時のサスペンション全体長<バネ自由長+アッパシート+ロアシート+調整筒の取付部までの長さ

ネジ式の場合は、

求める車高の下限時のサスペンション全体長<バネ自由長+ネジ終わりから取付部までの距離

になります。

不等式には律速部が全てバネ自由長という形で出てきます。

 

 

で、これをやるには

理想のサスペンションの全体長が分かっていて、且つ、選択できるサスペンションの図面が入手できる事、になります。

前者は経験を積む事で、後者は友達やインターネッツを通して、情報取得するしかないですね。

 

これら環境を整えるためにも、現実にはお小遣いを使ってショックストロークの長いものを買う、くらいしかないのかなと。

ただ、自由長がかなりのネックです。計算上はよろしい数字が出ますが、現実には150mmの次が180mmだったりと、めちゃくちゃ数字が離れている事が多いです。

ロードスターの場合、レバー比が1.331.43ですから、10mm変わるだけでもインパクトはかなりあります。

 

さらに、プリロードも落とし穴があって、基本的にプリ=「車高調整を伴う1Gショック位置操作」ではあるものの、上記の不等式で余裕が無い場合はこの限りではないです。

例えば、全長式で調整筒とロアシートの間に余裕がゼロ、つまり不等式がほぼ等式になってしまう場合、プリを10mm減らして10mm車高が落ちると思いきや、調整筒を伸ばさないとダメだからサス全長が10mm伸びちゃった、とか。

ネジ式の場合だとプリを減らそうにももうショックのネジ山が無い or アッパ側の取付ネジ山が無い、と同義です。

 

結局ここにはジレンマがあって、ショックストロークが大きい=サス全体長も大きい、ですから、幾何的に余裕のある車体で無い場合は、車高の低い側への調整は絶望的となります。

 

この辺が絶望的なロードスターではストロークアッパーなるものが販売されてはいますが、あれはショック位置が変わるだけでバネの位置が変わりません。本来はアッパシートの位置ごと変えないとダメです。車体を切って伸ばして溶接です。

車検を考えると現実的ではないので、実際に何かするとしたらバネのオーダーでしょうか。許容ストロークが相対的に大きく、自由長を5mm単位で変更できるようなバネメーカーがあればワンチャンあります。

しかしこれも一般的なサラリーマンには辛いものがあります。最大の妥協案として、縮みストロークを多少犠牲にし、質の良いバンプラバーを他車種から流用する、くらいでしょうか。NB純正ラバーの3つ蛇腹のうち1つを切り落とす、などが結構調子良いらしいです。

 

ラバーの自作はとても心惹かれますが、粉や破片の出ないゴム質のものはなかなか自作できるものではないです。形状が好きに設計できるので、材料があるならやりたいところですが、自宅でやるなら注型でしょうし、2液かRTVでというと・・・良い弾性率のものはすぐには見つからないです。模型用のシリコンとか良さそうではありますけどね。KONIなどの耐久性の良いショックで試してみても良いかもしれません。

 

ざっくり上記の肌感触が分かりましたよ、というメモ記事でした。おわり。

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コメント

加速度を全く無視できない現象を制御するサスペンションを静的に検討しても意味がわからない気が...

加速度が無視できないとして、では静的な状態は完全に無視しよう、というのも結構無理があるかなと思います。例えば車両幾何もまずは定常、静的なものを考えるかなと。加速度を本当に考えようとするとLig乗せたりしてサラリーマンには非現実的かもしれません。(測定そのものというより環境に対する応答のロギングから必要だったり車両剛性、固有振動の計測などおよそ一般的な社会人には負荷が大きいかもしれません)

また、加速度を加味しようとした時、基本的にはスプリングは伸び縮み同等の振る舞いをし、ショックはPSに対し伸び側をより強く抑制しようとするものですので、記事にあるように縮みストロークを残しておいた方が色々良いんじゃないですか?というのは、てんで意味が無いという訳でもないと思っているのですが如何でしょうか。そんなもんはバンプラバーに全て任せて無視すりゃええんや、というのも欧州車を見ると一理あるような気もしますが。

何れにせよ、その根底には「ストローク0になったら何考えても意味ないのでは?」という推測の元に静的な状態を考えましょうというものがあります。この前提がちゃんちゃら見当違いであれば、仰る通り加速度にのみ焦点を当てた方が建設的かもしれません。
しかし加速度ってどう扱うんでしょうか。IMUで6軸の動きを計測して見当付けるとかでしょうか。そのくらいなら確かにサラリーマンでも出来そうではありますが。

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