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アライメント

アライメント

最近は各所で耳にする事もあるアライメント調整。ローダウンした時のタイヤの片減りを調整で修正するものと理解されている方も少なくないようです。

ドレだけ良いタイヤも、ホイールも、ましてやサスペンションも、アライメントの不良でだいなしになってしまうんですよ!

「アライメント」とは「整列」という意味で、ココで解説しようとしているのは車の4輪アライメントの事です。車以外にも「アライメント調整」はあるので・・・

「4輪アライメント」以下はめんどくさいので「アライメント」と表記します。

車のタイヤが、真っ直ぐ前向きに付いているかどうかがアライメントの基本です。でも、ほんの少しだけ角度が付けられていたりもします。

まずは、アライメントのそれぞれを解説していきます。

トー

アライメントの基本です。トーはつま先ですね。タイヤのつま先が内股なのか、外股なのかの数値です。

内股をトーインと呼びます。外股は・・・はい、トーアウトですね。

最近のミニバンなどを中心に、トーは±0が多くなっていますが、以前は構造的な理由などもあわせてトーインにセットしていました。

トーイン、トーアウトが大きすぎると、タイヤは常に滑っている常態になります。引きずって走っているとも言えますので、走行安定性の低下、タイヤの偏摩耗、早期摩耗、燃費の悪化などの症状が出ます。

キャンバ

タイヤの上側が外側に倒れているか、内側に倒れているかの数値です。

元々は、荷馬車の車軸が荷重でたわんで車輪が内側に倒れこんでしまう為、あらかじめ外に車輪を傾けておいたのが始まりです。

この名残でか、今でもキャンバは外側に倒れているのを正規のキャンバ=ポジティブキャンバ、内側に倒れているのを誤ったキャンバ=ネガティブキャンバと呼びます。

現在のクルマは荷重で車軸がたわむ様な事は無く、主にコーナリング安定性の為にキャンバは付けられています。

キャスタ

前輪の転舵中心軸の前後への傾きを表します。自転車などが手放しでも真っ直ぐ進むのは、このキャスタのおかげなんです。

キャスタ角を大きくする=キャスタとレールが大きくなるほど直進性は上がります。逆に曲がりにくくなるという事でもあります。

アライメント調整でキャスタが調整できるクルマは極々限られています。むしろ、片輪のキャスタが大きく変化している場合、事故などでのサスペンション、車体の変形が疑われます。

SAI(キングピン角)

前輪の転舵中心軸の左右への傾きを表します。

ハンドルを切って、手を離すと直進状態に戻す働き(セルフアライニングトルク)があります。

以前はキングピン角と呼ばれていました。これはフロントサスペンションが車軸式の場合、車軸とタイヤ等が付いたナックルアームと車軸を貫通する太い「ピン」で繋いでいます。この太い「ピン」を「キングピン」と呼び、その傾きを「キングピン角」と呼びます。

今では、乗用車のほとんどがキングピンの無いフロントサスペンションを採用している為、「キングピン角」ではなくSAIと呼ばれる事が多くなっています。

スラストアングル

左右のアライメントの差による軸の向きを表します。

アライメントの左右差がスラストアングルになります。 直進性に直接影響しています。

キャンバ調整のできないクルマで、キャンバ左右差が出たりすると、スラストアングルが出てしまいます。

インクルーデッドアングル

キャンバとSAIを合わせたのがインクルーデッドアングルと呼ばれます。

本来、調整できず、変化の要因が無い部分ですので、左右差が出るなどした場合は事故などでの変形を疑う事になりますが、最近多いストラット式のサスペンションの場合、キャンバ調整で変化してしまう部分でもあります。

TOOT

ステアリングを切った際の切れ角左右差を表します。

調整できず、変化する部分でもないので、左右差が大きい場合、ナックルアーム等の変形の疑いがあります。

セットバック、オフセット

タイヤが左右並行に付いていないのがセットバック、横にずれてしまっているのがオフセットです。

変化する部分ではないので、大きい場合、サスペンション、フレームの変形が疑われます。

アライメントは本来、自動車メーカーが設定した基準値があり、それに合わせる。ノーマルのクルマで、一般的な使用であれば、コレが正解です。

アライメント調整は、自動車ディーラーや整備工場でもきちんと測定、調整できる所は少ないです。

それはアライメントテスターが設置されていないからです。実際には整備工場で認証工場の場合、アライメント測定器を持つように義務付けられています。左の画像がキャンバ・キャスタゲージといっても簡易の測定器ですが・・・

それでも測定器があって、データがあれば基準値に調整する事はできるはず。

ましてや、最新のアライメントテスターなら、調整箇所、調整方法までモニターに表示されますので、だれでも簡単に調整できちゃいますね・・・ま、最新のアライメントテスターは高価で、調整用のリフト(クルマを接地状態で上げられる)は更に高価ですが・・・

でも、どれほど高価な測定機でも、アライメント調整が誰にでもできるという事にはならないんです!

アライメントを調整されるお客様はどうしてアライメント調整をするのでしょうか? 「内減りしてる」とか「ハンドルが取られる」とか、「ローダウンしたから」とか、「とった方が良いと聞いたから」とか・・・

今より良くなると思ってアライメント調整をする訳です。

で、先の純正基準値にアライメント数値を合わせるという調整ではまずい事が出てきます。

例えば、測定の結果アライメントの数値には問題が無い場合、お客様が不具合を感じているのは気のせいなのか?

また、アライメント測定で不具合はあるものの調整不可の場合、その他の数値は基準値で良いのか?

ローダウンしたクルマもアライメントは純正基準値で良いか?

はい、実はアライメント調整は機材の問題は小さく、どう調整するかの作業者の判断が大きく影響します。

例えばアライメントの純正基準値には幅が設けられています。その間にセットする事を推奨している訳ですが、その幅は意外に大きく、基準値幅のどこにセットするかで乗り味が変わってきます。

街乗り重視のお客様、高速走行の多いお客様など、お客様の使い方に応じてセッティングするのが本来のアライメント調整です。

ちなみに・・・海外で街を走るクルマを見た事がありますか?

結構ボロいクルマが走っていたりします。

日本のような車検制度はありませんので壊れても自己責任でボロボロのまま走っていたりします。対して日本の街のクルマはみんな綺麗です。

大雑把と思われがちなアメリカで、タイヤ交換の際にアライメント調整をする事が多いのはご存知ですか?

タイヤ交換とアライメント調整が流れでセットのようになっているそうです。大雑把と言われるアメリカでです。

また、ヨーロッパでもタイヤ交換の際のアライメント調整は一般的なんだそうです。

アライメントを決めているのはサスペンションのリンクブッシュです。ゴムのブッシュの劣化がアライメントの経年による変化の要因でもあります。

つまり、タイヤが交換時期=同様のゴム部品のブッシュも傷んできている=アライメントもそこそこ狂ってきているので調整、正しいです!

コーナリングは、遠心力とタイヤが発生するグリップ=コーナリングフォースが釣り合った状態です。

タイヤの性能は空気圧で左右されます。どれほど良いタイヤでも空気圧が高すぎたり低すぎたりすると、その性能を発揮する事ができません。

タイヤの発生するグリップ=コーナリングフォース以上では車は曲がることができません。

同様に、アライメントが適切でなければタイヤの性能は発揮できません。

タイヤは少し滑った状態が最もグリップが高く、コーナリング時などそれを利用しています。

滑りすぎたり、滑りが不足するとグリップは低下します。つまり、タイヤの向き=アライメントの不良はせっかくのタイヤの性能を低下させてしまうという事なんです。

ローダウンした際のアライメント調整がクラフトでは最も多いです。

ローダウンした状態でも純正基準値(それも中心)にアライメントを調整する工場が多いそうです。

・・・「えっ?だめなの?」そんな声が聞こえてきそうです。

そもそもアライメントって何でしょう?

タイヤって車両に対して真っ直ぐ取り付けられていると思ったら、微妙に角度が付いているって・・・

で、このアライメント、車高の変化に応じて数値が変わっていくんです。

なので、ローダウンするとアライメントは標準の状態から「狂って」いく事になります。

「だから標準の値に戻すんでしょ!」

通常、アライメント調整をする理由はこのように説明されているようです。

が、それならアライメントが車高に応じて変化する理由は何でしょう?

ダブルウィッシュボーンのサスペンションはキャンバ変化が無いのが特徴のはずなのに、ダブルウィッシュボーンのサスペンションの車両もローダウンすると左図のようにキャンバ変化します。

アライメントと車高の関係を説明してみましょう。

クルマは平らな理論上の平面を理論上の車で真っ直ぐ走るなら、タイヤは車両に対して真っ直ぐ付いているのが最も効率が良いです。

実際には道路は平らではなく、真っ直ぐだけ走ることはできません。

路面は凹凸があり、カーブを曲がる必要もあります。

路面の凹凸を安定して走行する為、サスペンションが付いています。で、カーブを安定して曲がる為にアライメントが必要になります。

クルマがコーナリングする際に何が起こっているか。

コーナリングの際にはクルマに遠心力が働きます。

遠心力で外に飛ばされようとする力に対抗しているのは・・・タイヤのグリップ力です。遠心力は車両の重心に働き、ロールセンターを中心に、車両は外に転がろうという動きになります。

遠心力に外側のタイヤが負けてしまうとクルマは外に滑りながら膨らんでいきます。

この時に、外側のタイヤに荷重が集中して負荷を大きくしてしまいます。また、内側のタイヤは仕事が少なくなっています。

タイヤを見てみると、横Gのおかげでタイヤが変形しています。

タイヤの接地面は静止状態、直進走行の状態だと左図の左のように四角形になります。

コーナリングの際には遠心力によるタイヤの変形により三角形に変形しています。

荷重の集中する外側ショルダーがつぶれて長くなり、内側は荷重が抜けて短くなるので、都合三角形になってしまう訳です。

タイヤとしての対策は、変形を抑制する事、ショルダー部の形状を最適化する事などになります。

が、あくまでも対処療法なので、根本が解決したわけではありません。むしろ横Gによる変形の抑制は乗り心地の悪化につながります。昔のスポーツタイヤの乗り心地が硬かったのはこの為ですね。

根本的な解決は・・・タイヤ接地面の最適化を図る事です。

荷重の集中してしまうショルダー部の荷重を抜いてあげる事とタイヤ内側に荷重を与えてあげる事で接地面形状を三角形になりにくくしてあげればいいんですね。

・・・荷重を変える事ってできるの?

クルマは横Gでロールします。車のロールはもちろんタイヤも同じで、キャンバ変化が無いサスペンション形式ならロール分地面とタイヤの角度=対地キャンバは外向きについてしまいます。

これは横Gに対してタイヤの接地面形状の変化をより大きくしてしまう方向になります。

ロール分と同じだけキャンバが内側に寝ると、対地キャンバは±0です。実際には接地面形状の最適化を考えれば、ロール量+αで対地キャンバ内側について接地面形状が最適化されるという事になります。

そう、アライメント変化はクルマのロールなど姿勢変化に応じてタイヤの向き、角度を変化させる事によって、接地面形状などタイヤの性能を最適化するための物なんです。

左のグラフはとある車の車高変化によるアライメント変化の様子です。結構ダイナミックに動いています。

もちろん、これは偶然ではなく、メーカーがサスペンション設計の際に設定しています。ものすごく考えられているんですよ!

で、やっとローダウンの話しに入ります。 ローダウンをするという事は、サスペンションが沈んだ状態に強制的にしてしまうという事なんですね。

横G、縦Gがかかっていない、無負荷の状態でサスペンションが沈んでいるという事なんです。

この状態で、アライメントを純正基準値に戻すとどうなるか・・・

ロールしてキャンバ変化が必要な際、横Gを受けても標準の状態と同じだけサスペンションは沈みません。

まずは重心の低下によってロールする力が低下している為です。

左の図のロールセンタと重心の距離が短いほど、ロール角は小さくなります。

また、車高を下げれば、少ないストロークで衝撃を緩和する必要がありますからバネレートを高くする必要があります。

つまり、ローダウンした車両は同じ横Gを受けても標準の状態よりロール量が少ない=サスペンションの沈み込みが少ない=キャンバ変化が小さい=対地キャンバが小さくなりタイヤの接地面積が減る=コーナリンググリップが低下してしまうという事になります。

ではどうすれば良いのか・・・大雑把に言えば、キャンバはそのまま放置が多いです。

左右差は無くすべきなので、標準の状態からローダウンして自然に付いたキャンバで左右差を調整でOKです。

「・・・それは内減りを我慢しろって事?」

そうですね、キャンバは内減りの原因と説明される事が多いので、キャンバを寝かしておく=内減りと考える方が大半だと思います。

見た目的にも理解しやすいですからね。

では、キャンバって大体どれぐらい付いているものなんでしょう?

最近の純正基準値は±0が主流です。

キャンバ変化しないサスペンションは別として、サスペンションが沈みきった状態でどの程度のキャンバが付くのかというと、5度以内です。一般的なローダウンでは3度程度までキャンバが付くクルマが多いようです。

3度・・・わずかですね。

実は、タイヤはキャンバを想定して造られています。サイドウォールがたわんで接地面を均一化してしまいます。

市販のタイヤの場合、おおむね2〜3度ぐらいを想定しているそうです。レース用のスリックタイヤなどは5度辺りを想定しているそうです。

キャンバが内減りの要因ではないとすると、ローダウンして内減りするのはなぜか?

それは、キャンバと共に変化してしまうトーがその原因となっています。 もちろん、極度のキャンバは内減りの要因となりますし、走行安定性にも良くないので、修正が必要になります。

って、修正が必要な範囲になるほどキャンバ変化してしまうまでローダウンしてしまうと、アライメント調整だけではタイヤの偏摩耗、安定性の確保ができなくなってしまいますが・・・

左の画像は・・・キャンバというより外れているようにしか見えません・・・

トーはどうか?トーもキャンバ同様ローダウンで変化します。

ローダウンした際のロアアームの軌跡と、ステアリング系統のタイロッドの軌跡がずれた分、トーが変化します。一般的な乗用車の場合、トーアウトになります。

トーはキャンバと同じような左右差を修正で良いのかというと・・・そうはいきません。

トーの狂いはハンドルを切っているのと同じですので、トーの狂いは直進時にもハンドルを切っているのと同じで、常に横滑りをしている事になります。

右図のように進行方向(青の矢印)と、タイヤの向き(赤い矢印)のずれが大きくなるほど、タイヤは大きく引き摺られて摩耗が大きくなっていきます。

また、ハンドルを切る際には、コーナー外側のタイヤは一旦直進状態に戻してからハンドルを切る事となるので。レスポンス遅れ、ハンドルが重くなるなどの症状も出ます。

タイヤが常に横滑りしている状態は、タイヤが早く減るだけのデメリットではないんです。(悪いタイヤ屋さんならその方が好都合かも!)

タイヤが常に横滑りしている状態では本来のグリップ力の半分も発揮できていない可能性があります。

雨の日など結構滑る、強くブレーキングするとすぐABSが作動するなどなど、トーの不良によるグリップ低下の可能性もありますよ。

と、内減りしている分早く減るのはしょうがない!途中で裏返して使えばちょっと早めの交換程度でいけそう?

いえいえ、タイヤを引き摺るという事は、路面でタイヤを削っているのと同じです。極端に早く減ってしまいます。

一般的に3年程度の寿命のタイヤが、1ヶ月で内側がワイヤー出てきたなんて極端な例もあります。

消しゴムも上から押さえるだけなら、減りませんが、ゴシゴシ擦ると減っていきますよね・・・

更に、タイヤを引き摺るのは大きな抵抗になります。せっかく転がり抵抗の小さい省燃費タイヤでも台無しです。

燃費の悪化は避けられません。

トーの狂いはこれらの不具合の要因となってしまいます。

もちろんローダウンで変化したトーは修正しなくてはいけません。では純正基準値で良いのか?

トーの修正は、キャンバとの相関を見る必要があります。

直立していないタイヤ=キャンバの付いたタイヤはその寝ている方向に進んでしまう特性があります。

コレをキャンバスラストと言います。2輪車がバンクして曲がる原理ですね。

つまり、キャンバが付いたタイヤはトーが付いているのと同じ効果が出てしまうということなんです。

ネガティブキャンバが付いている場合、トーがインについているのと同じです。この状態でトーを基準値センターに合わせると・・・

キャンバスラスト分トーインになっている訳です。ですので、キャンバスラスト分トーアウトに調整する必要があるのです。

あくまでもキャンバスラスト分ですよ。

これによってキャンバスラストはトーで相殺されてタイヤは直進状態になる事ができるのです。

キャンバ、トー以外は・・・

キャスタが一部のクルマで調整できますが・・・極々一部です。

左の図で、ロアアームの前後支点を内側(赤矢印)にずらすと、キャンバが起きます。ロアアーム支点の前後どちらか片方のみを動かすと(青矢印)、キャスターが動きます。

ざっと解説するとこんな感じです。簡単でしょっ!

でも、「アライメント調整してもらったのに真っ直ぐ走らない」とか、「余計にハンドル取られるようになった」とか、そんなお話も耳にします。

アライメントデータを見てみると・・・純正基準値のセンター付近に調整してあります。

・・・問題無し!・・・ではないんですよ。

よく見ると、調整できるところは基準値センターにピッタリ合わせてあるのですが、調整できない箇所(実は調整できたりもします)は放置なんです。

左のデータの赤丸は調整不可です。左キャンバーが前後とも寝ているので、車は右に流れていってしまいます。

「調整できない所はしょうがないじゃないか!」

その通りです。

がっ、調整できない部分のアライメントがずれている場合、その不具合は生じている訳で、それを放置したまま調整できる部分だけ基準値センターにしても、全体で見れば適切な状態にはなりません。

例のデータですと、フロントはステアリング機構があるのでハンドルを少し左に切って直進なんです。ですので、トーとステアリングセンターを考慮して左前輪のトーを少しアウトにセットすると正解です。

リアにはステアリング機構が無い為、フロント側で修正する必要があります。

リアが左に進もうとしているので反対の右向き・・・では回ってしまうので、右に向けて、車が少し左向きで直進させるのが正解です。

補正、修正した状態は基準値センターではありませんが、このクルマの安定性を確保する為には最良のセッティングになります。

「・・・こんなひどいクルマそんなに無いでしょ!」いえいえ、先の例は架空の数値ですが、最近のミニバン、コンパクトカーの基本です。

標準状態でもこのような、状態に合わせたセッティングが必要で、ましてやローダウンなどしていたら、更に検討する項目は増えます。

「アライメント調整」は最新の測定機器があればダレでも簡単にできる・・・

実際に最新の測定機器は、調整箇所もビジュアルで解説してくれるなど至れり尽くせりですので、それこそ整備の知識が無くても簡単に出来てしまいそうです。

が、実際には調整できない部分を含めて総合的にどうセッティングするのかは技術と経験がモノを言う世界なんです。

調整可否といったサスペンション固有の問題(製品、製造誤差の問題でもありますね)、ローダウン等の改造による変異に加え、ブッシュ等の劣化による経年による問題までも考慮する必要があります。

測定データを見て、これらを総合的に判断してどのようなセッティングにするべきかを考慮して調整する必要があるのです。

また、アライメントには基準値がありますが、その基準値は中心から一定の幅が設けられています。

中心から最も外側にする事でセッティングは変わります。

調整幅の中でどこに合わせるかによって車のセッティングが変わります。

例えば、燃費を優先した場合、最も抵抗を小さくしたいので、トーなどは基本的に±0です。コレが最も抵抗が少なくなります。

前後でセッティングを変える事で、直進安定性を強くしたり、レスポンスを向上させたりも出来ます。

これらのセッティングはドライバーの好みの問題でもあります。

アライメントは、測定器の普及で対応可能なショップも多くなってきていると思います。

が、アライメントの調整は知識と経験、データが必要で、どこでも調整さえすればOKではないんです。

ローダウンした際には、必須となるアライメント調整ですが、ローダウンなどしていなくても経年によってずれていきます。ましてや新車でも適切な状態では無い事もあるので、タイヤ交換などのきっかけで調整される事をオススメしております。

サスペンションは、どうしてもダウン量などが注目されがちですが、安全性、快適性も考慮に値すると考えるのでしたら、商品選びを慎重にすると共に、ダウン量自体も適度な範囲に収める事をおすすめします。