ジオメトリとは、タイヤが路面と出会う形だ
タイヤはアスファルトに接する部分でしかグリップを生まない。それがコンタクトパッチ、実際に路面に押し付けられたゴムの小さな接地面だ。サスペンションジオメトリとは、コーナリング、ブレーキング、加速の間にその接地面の形、大きさ、温度を決める角度の集合である。ほぼすべての仕事を担うのは3つの角度、キャンバー、トー、キャスターだ。
マニュアルが埋もれさせている事実がある。ジオメトリはセットアップの中で唯一、タイヤから直接読み取れる部分なのだ。SimRace.app のエンジニアは、コーナーごとにトレッド全体のタイヤ温度を記録し、その分布が各角度が正しいかどうかを教えてくれる。フォーラムでも感覚でもなく。車は真実を語る。あとはそれを読むだけだ。
キャンバー — 荷重下でタイヤを立たせる
キャンバーとは、正面から見たホイールの内側への傾きだ。上端が車体側に傾いている。ネガティブ(内向き)キャンバーを付ける理由は単純だ。コーナリングで車がロールすると、タイヤは外側のエッジに乗り上げようとする。静止状態でわずかに内側へ傾けておけば、最大コーナリング荷重の瞬間にタイヤがショルダーに乗るのではなく、路面に対してまっすぐ立つ。タイヤがフラットになり、コンタクトパッチが最大化し、グリップが最大になる。
キャンバーが少なすぎると外側エッジが酷使される。トレッドの他の部分より高温になり、ショルダーだけがコーナーを支えるため、グリップも寿命も早く失われる。キャンバーが多すぎるとタイヤは決してフラットに接地しない。内側エッジが高温になり、中央と外側が冷え、キャンバーが本来守るべきもの、つまりタイヤがフラットでいたい直線でのブレーキングとトラクションを失うのだ。
- 症状: 外側エッジが最も高温。ネガティブキャンバーが足りない。荷重下でタイヤが乗り上げている。少し足そう。
- 症状: 内側エッジが最も高温、ブレーキングとトラクションが弱い。ネガティブキャンバーが多すぎる。直線で接地面が小さい。少し減らそう。
- 目標: 均等な分布。内側、中央、外側で均等になり、ピーク荷重時にタイヤがフラットになること。それが正しいキャンバーだ。
トー — 抵抗と引き換えのレスポンス
トーとは、直進中に上から見てホイールがわずかに内向き(トーイン)か外向き(トーアウト)かを指す。小さな角度だが、車がステアリングにどう応えるかに大きな影響を与える。そしてそれは決してタダではない。
- フロントのトーアウトはターンインを鋭くする。ステアを切ると、外側のフロントホイールがすでにコーナー方向を向いているため、ノーズが早く食いつき、車が意欲的に感じられる。代償として、直線では2本のフロントタイヤが互いに争い、抵抗、熱、摩耗が増える。その鋭いエントリーの代わりに最高速とタイヤ寿命で支払うのだ。
- リアのトーインは安定性を高める。リアタイヤが互いに支え合い、リアが流れるのに抵抗するため、ブレーキング、ターンイン、縁石通過で車が落ち着く。代償は同じ通貨で、リアの抵抗と熱がわずかに増える。
つまりトーは意図的なトレードだ。レスポンス対安定性、そしてその両方対タイヤ温度と直線速度。エンジニアはリアのタイヤ温度とエントリー挙動を一緒に見る。本物の安定性を買う程度のリアトーなら熱の価値はあるが、バランスの問題を隠すために付けたトーはタイヤを無駄に焼くだけだからだ。
キャスター — フィール、セルフセンタリング、そしてタダのキャンバー
キャスターとは、ステアリング軸の後方への傾きだ。ショッピングカートの車輪が後ろでまっすぐ揃い、自ら中心に戻るのと同じジオメトリである。レースカーではこれが一度に4つの仕事をこなし、しかも静的バランスに一切触れずにやってのける。
- ステアリングフィール。キャスターが増えるとステアリングが重くなり、より多くを伝えてくる。フロントが荷重を受け、そして手放す様子が感じられる。これが「フロントのフィール」の大部分だ。
- セルフセンタリング。キャスターが増えるとステアリングをまっすぐに戻す力が強くなり、車はきれいにトラックをトレースし、スライドから自ら立て直す。
- 直進安定性。その同じセルフセンタリングが、ブレーキング時や高速時に車を矢のようにまっすぐ保つ。
- ダイナミックキャンバーゲイン。これが巧妙な点だ。ステアリングを切り増すと、キャスターが荷重のかかったフロントホイールをコーナーの内側へ傾け、必要なときに必要な場所でネガティブキャンバーを追加する。つまり、直線が犠牲になるほど静的キャンバーを付けずに、低速コーナー(舵角が大きい)でより多くのフロントグリップが得られるのだ。
キャスターを増やす代償は、ステアリングが重くなることとわずかなスクラブだ。ほとんどの車では、無理なく操舵できる限界まで付ける。フィールと低速コーナーのフロントグリップをほぼタダで買え、しかもスプリングやバーと違って機械的バランスを動かさないからだ。
反復のルール — タイヤと決め、そして見直す
午後まるごとを人から奪う間違いがこれだ。キャンバーを完璧に仕上げ、それからスプリングやアンチロールバーを柔らかくすると、キャンバーが突然また狂う。なぜか。それはジオメトリはタイヤと決めるが、ピーク荷重時のタイヤの角度は車がどれだけロールするかに依存するからだ。
スプリングやアンチロールバーを柔らかくすると、車はコーナーでより傾く。ボディロール、つまりコーナー中盤で車が外側ホイールにどれだけ傾くかが大きくなると、荷重のかかったタイヤは最大荷重時にさらにエッジへ乗り上げる。以前は均等な温度分布を与えていた静的キャンバーが、今度はまた外側エッジを焼くことになる。セットアップ画面の数値は変わっていない。タイヤが実際に感じるキャンバーが変わったのだ。
これはまさに、人間が忘れやすくエンジニアのスタンドが忘れない類の依存関係だ。SimRace.app は、フロントバーを柔らかくしたことでフロントのロールが変わったと知り、フロントキャンバーをタイヤから読み直すべきだと知らせ、一度に一つずつ手を示す。こうしてジオメトリは古びて狂うのではなく、車に合ったまま保たれる。
ロールを変えるレバーについては、アンチロールバー、スプリング、機械的バランスのページで詳しく。以下にリンクを掲載。
FAQ
シムレーシングでキャンバーはどれくらい付ければいい?
フォーラムの数値ではなく、タイヤに語らせよう。キャンバーとはホイールの内側への傾きで、コーナリング荷重下でタイヤが外側エッジに乗り上げるのではなくまっすぐ立つために存在する。クリーンなラップを数周走り、トレッド全体のタイヤ温度を読む。外側3分の1が内側より高温なら、タイヤが荷重下で外へ傾いており、ネガティブキャンバーをもう少し足す必要がある。内側がずっと高温でブレーキングとトラクションが曖昧なら、付けすぎだ。均等な分布を目指し、そこで止める。
セットアップでトーは何をする?
トーとは、直進時に上から見てホイールがわずかに内向き(トーイン)か外向き(トーアウト)かだ。フロントの少しのトーアウトは、外側ホイールがすでにコーナー方向を向いているためターンインを鋭くするが、直線で抵抗、熱、摩耗が増える。リアのトーインは、リアが流れるのに抵抗させることで直線とコーナーエントリーの安定性を高める。レスポンスと安定性のトレードであり、常にわずかなタイヤ温度と最高速を代償に払う。
キャスターとは何で、増やすと役立つ?
キャスターとはステアリング軸の後方への傾きで、ショッピングカートの車輪が自ら中心に戻るのと同じジオメトリだ。キャスターを増やすと、ステアリングが重く伝達性豊かになり、セルフセンタリングが強まり、直進安定性が増し、そして決定的にダイナミックキャンバーゲインが増える。舵を切るとホイールがコーナー内側へ傾き、低速コーナーのフロントグリップを助ける。代償はステアリングが重くなることとわずかなスクラブだ。主にフィールと低速コーナーのフロントグリップを、静的バランスに触れずに買える。
スプリングやアンチロールバーを変えたら、なぜジオメトリをやり直す必要がある?
ジオメトリはタイヤと決めるが、スプリングやアンチロールバーを柔らかくすると車はコーナーでより多くロールするからだ。ボディロールが増えると、最大荷重時にタイヤが実際に感じるキャンバーが変わり、以前は均等な温度分布を与えていた静的キャンバーが今や狂う。車のロール量を変える変更はすべて、ジオメトリを見直しタイヤ温度から読み直す必要があることを意味する。これこそエンジニアがあなたのために追跡する類の依存関係だ。
キャンバーとトーは機械的バランスの前と後、どちらで決める?
ジオメトリは、すでに決めたバランスの中でタイヤを最適化する微調整なので、まず機械的バランスを決め、次にタイヤ温度を読んでジオメトリをそれに合わせる。ただし一度きりのステップではない。ロールを増やすとダイナミックキャンバーが変わるため、その後の機械的変更はどれもジオメトリを再び開く可能性がある。決めたら、ロール剛性が動くたびに見直そう。
セットアップ用語集
ジオメトリはより大きな全体像の中にある。用語集の残りは、タイヤを合わせるためのバランスを決めるレバーを扱う。