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Category: サスペンション考察
Posted by: Z10
※前軸重量660kg（純正GZ10記載数値）、バネ下重量30kgとする。
※フロント一輪あたりの荷重：660 ÷ 2 - 30 = 300kg
※レバー比：1.0とする。（計算面倒だし、ストラットは一般に1.0だから）
純正スプリング バネレート(自由長)：前後比 Fr：2.2kg（352mm）、Rr：2.9kg（366mm）：31.2%
純正スプリングのシート位置は現物確認しておらず、H150スプリングは純正ショックアブソーバーで遊びがでないので、純正スプリング自由長から287mm（H150スプリング自由長）を引いて、純正スプリングのプリロード量（352 - 287 = ）65mmを算出。65mmのプリロードされているということはセット荷重が143kg（65 × 2.2 =143）とすでにかかっているということなので、１G時のダウン量の計算では、この分を引いた数値をフロント一輪あたりの荷重とする。
300 - 143 = 157kg
純正スプリングの1Gダウン量：157 ÷ 2.2 = 71.3（プリロード計算済み）
※純正スプリングでプリロードなしとすれば ：300 ÷ 2.2= 136.3mm
純正ショックアブソーバーのストローク：190mmから１Gダウン量をひくと残りストロークがでる。
純正スプリング装着時の残りストローク：190 - 71 = 119mm
Category: サスペンション考察
Posted by: Z10
バネレート(自由長)：前後比
GZ10純正 Fr：2.2kg/mm（352mm）、Rr：2.9kg/mm（366mm）：31.2%
よその車はどうなのかとBNR32型のＧＴＲをみてみたのだが、
BNR32純正 Fr：2.4kg/mm、Rr：2.7kg/mm：13%
BNR32のレバー比 Fr：0.97、Rr：1.0
やはりフロントに比べリアのバネレートが高い設定になってる。レバー比を1.0で計算したらBNR32のフロントは2.3になる。なんかZ10系ソアラのリアのレバー比を考えると、前後とも数値的に似てきた。
でもなぜか売ってる車高調整式サスペンションはみな逆でフロントがハードな設定。もっともバネ上重量の前後バランスで決めるというのであれば、エンジンのある重いフロントに対して軽いリアのバネレートが低くなるというのは至極当然といえば当然のことなのだが。
で、調べてみたが、「フロントが柔らかくてリアが固い」設定というのはある意味クルマのサスペンションを設計する上では理想的なんだそうだ。つまり、リアを固くしていくと乗り心地が悪くなるので、リアのバネレートを妥協して柔らかくするしかない、で出てくるときにはフロントが固くリアが柔らかくなってしまうらしい。ようは「フロントが柔らかくてリアが固い」設定で生まれたクルマはサスペンションのセッティングがしっかりなされたクルマであるということか。
でも、なんでまた皆がそろいもそろって純正状態のバネレートバランスを正反対の設定にしてしまうのだろうか？。
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Posted by: Z10
しかしZ10系ソアラのリアサスペンションのようにセミトレーリングアーム式のサスペンションの場合は、どこをどう測れば正確なレバー比が計算できるのだろうか？
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Posted by: Z10
なお、以下にあげるセット例は、バネ上荷重を320kgとして計算しており、ショックアブソーバーに関しては、あくまでもサイズマッチングであって、バネレートに適正なショックアブソーバーということと必ずしもイコールではなく、ヘルパー装着時は各ストロークやダウン量も変化するので注意すること。
希望車高ダウン量を狙うとスプリングを遊ばせなければならないセットの場合は、ヘルパースプリングを利用するが、Swiftの3kgヘルパースプリングを利用する場合、これ自身の密着荷重120kgを通常時のバネ上荷重から引いた数値が、ヘルパー利用時のバネ上荷重となる。例えば、320-120=200kgがバネ上荷重となり、ヘルパー利用時には9kgメインスプリングは22.2mmしか１Gで縮まない。
同様に1.5kgヘルパースプリングを利用する場合、密着荷重70kg、320-70=250kgがバネ上荷重となり、9kgメインスプリングは27.7mmしか１Gで縮まない。
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Posted by: Z10
この計算をせずに適当にヘルパースプリングやメインスプリングを買ってきたりすると、ヘルパースプリングのストロークが足りなかったりして、結局ヘルパースプリングを入れても遊ばせなければ希望の車高ダウン量にならないなんてことが起きたり、ロアシートの調整幅が足らずにセットできないなんてことが起きるので、注意すること。左の画像はイラストレーターで作成したセット例の画像だが、画像を見たくらいでは理解できないと思うので、以下にあげるセット例に示した計算式と説明文に、自分のスプリングやショックアブソーバーの数値を実際に当てはめ計算してもらう必要が有る。
バネレートと車高の関係を事前に理解し計算しておかないと、無駄なスプリングを買い込んで失敗するばかりか、仮に用意したスプリングがぴったりだとしても、希望車高にあわせるのに何度も何度もジャッキアップを繰り返すことになる。
なお、イラストレーターをお持ちの方はこちらのファイルが便利です。複数のレイヤーを設定しほぼ実寸でやったので車高調整の設定にいろいろ使えると思います。
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Posted by: Z10
現物がないので未確認だが、AW11用ショックのボディサイズは345mmらしい。SW20用に比べて短いのだが、AW11用ショックを使う場合はストラットケースの底にスペーサーを入れて使うことにし、ここではショックアブソーバーのボディサイズを360mmとする。
ストラットケースを360mmで制作することにより、底にスペーサーを使わずに入れ、カートリッジアッパー側にスペーサーを使うようにすれば、SW20：TRD：48531-SW282（5調）と同等の157mmのストロークとすることもできる。セット例の各[ ]内数値はこの場合の計算例、残りストロークは10mm減少し、ダウン量は10mm増加となる。
なお、バネ上荷重は320kgとして計算しているとともに、以下のセット例はすべてKYBのNSC4074（SSP4074）のサイズをベースにしているが、あくまでもサイズマッチングであって、バネレートに適正なショックアブソーバーということと必ずしもイコールではなく、ヘルパー装着時は各ストロークやダウン量も変化するので注意すること。
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Posted by: Z10
ヘルパースプリングを利用していない車高調整式サスペンションの場合、プリロードをかけられた状態が推薦車高であれば、遊ばない範囲で車高は下げられるのだが、各メーカーが推薦車高としている状態においてスプリングにプリロードがかかっていないならば、その車高調整式サスペンションはそれ以上に車高を下げようとロアシートの位置を下げた場合はスプリングは遊んでしまうということである。
つまりその車高調整式サスペンションはツルシの状態からは車高は下げられないのだ。
そこでスプリングを遊ばせずに車高を下げようとした場合、ショックアブソーバーのロッド長の変更をしないならば、遊んでしまう分だけ落ちてくれる低いレートでかつ長いスプリングを選択することになる。
あるいは、今のバネレートでは物足りないのであれば、より高いバネレートのスプリングを選択することになるが、そうすると、高いバネレートでは車高があがってしまう。車高も下げたいので、これではまずい。となると、ロアシートを下げてスプリングを遊ばせるしかない、で、遊ぶ分をカバーするヘルパースプリングを使うことになる。
ロッド長の短い（ストロークの短い）ショックアブソーバーを使う場合は高いバネレートが必須となる。バネレートの低いスプリングでは１Gでかなり縮んでしまい、残りストロークが非常に短くなるとともに車高が必要以上に下がってしまうというのが理由である。
Category: サスペンション考察
Posted by: Z10
このため、バネレートや車高を考えなければ、スプリングが長ければジャッキで持ち上げてしまえばよく、スプリングが短ければショックアブソーバーのほうを最大長(Lmax）の短いものにしてしまえばとりあえずはＯＫという便利？といえば便利とはいえないが、まぁそういう構造である。
ただ、スプリング取付け部分の上下のサイズが、いわゆる直巻スプリングが組み込めるサイズではないため、流用可能なスプリングを含んでも選択肢が限られてしまう。もちろん、さがせばもっと利用可能なものはあるのだろうが、いかんせんリアスプリングのデータがなかなか出てこないので、大抵の方は、タナベのH１５０、トヨシマの３cmダウンスプリング、エスペリア、RSR等からリリースされる７１系マーク２／クレスタ用の３cmダウンスプリングだったり、TBS、EBNのだったりするのではないだろうか。レートにしても、H１５０：３．９２kg、トヨシマはしらない、エスペリア：４．４kg、RSR：４．２kg、TBS：７kg/１０kg、EBN：8kg/10kg/12kgといったところしかなく、これに自由長がからむので、あわせるショックの方もおのずと限定されてしまう。豊富なAE86用リアスプリングが素直に使えればいいのだが、Z10系ソアラで利用するには自由長やスプリングの内径の違いから使えない。
Category: サスペンション考察
Posted by: Z10
スプリングのバネレートを計算するには以下の計算式が使われるのだが、ここでポイントとなるのが、総巻き数から座巻きを引いた有効巻き数である。
K ： バネ定数 (kgf/mm）
G ： 横弾性係数 ： 8000 (kgf/mm2）
d ： 線径 (mm）
n ： 有効巻き数 (巻）
D ： 中心径 (mm）：外径から線径を引いた数値
K ＝ （G×ｄ^4） ÷ （８×ｎ×D^3）
ｄ^4やD^3はそれぞれd４乗、D３乗を表しています。試しに線径16.1mm、中心径128mm、有効巻き数5.2のスプリングのレートを計算。Googleの検索窓にこの式を入力すれば計算してくれます。
16.1^4=67189
128^3=2097152
K = (8000×67189)÷(8×5.2×2097152)
K = 6.16119458125188
小数点第三位以下切り捨てでK=6.16となって、このスプリングのレートは6.16kgf/mmとなりました。
と、有効巻き数がはっきりしている場合はさらさらっと計算できてよいのだが、難しいのはここからである。