新型マツダ3のトーションビームは進化系?!その秘密とは?

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えりか
私も早くこの方法で買い替えていたらなぁ、と思いました。

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えりか
ねぇ、ここあちゃん、聞いてよ!

幼なじみのショータに街で偶然、会って、お茶したんだけど。

ショータって、いっつも私の後をついてきた男のコだったのに、いっちょ前に新型マツダ3トーションビームについて語ってきたのよね~。

ここあちゃん
へへぇ?

マツダ3トーションビーム

えりかの後をついて来てた男のコだったんだ…。

えりか
そうなのよ。

男のコのくせに気が弱くって、いつも私が守ってあげていたのよね~。

って、その話は置いといて、トーションビームってなんなの?

それを聞きたくて。

ここあちゃん
ショータ君から聞いたんじゃないの?
えりか
それが…。

ショータったら難しい単語を並べ立てて、ちっとも私に分かるように説明してくれないのよね~。

悔しいから、今度会った時に、ショータが腰が抜けるくらいの話を、こっちから、してやりたいの!

ここあちゃん
そういうことか。

えりかも負けず嫌いだね。いいよ!

それで、えりかのプライドが保てるなら♪

新型マツダ3トーションビームについて、詳しく解説していくね!

新型マツダ3って、どんな車?

引用:マツダ公式HPより

2003年にマツダが発売した「アクセラ」の後継車である「Mazda3」は2019年5月の発売から、その名前を名乗るようになりました。

「Mazda3」は「アクセラ」の通算4代目に当たります。

2019年の発売以降は、アクセラのラインナップの一つである「スポーツハッチバック」は「ファストバック」へと呼称を変えています。

マツダは「引き算の美学」というキーワードで、ボディ側面のキャラクターラインをできる限り排除して、面の変化のみで質感を表現するという、こだわりを見せています。

新型マツダ3のファストバック

引用:MAZDA公式HPより

ファストバックは「色気のある塊」というデザインテーマで、動物が持つ下半身の大きな塊を、曲面の表情で再現しています。

新型マツダ3のセダン

引用:MAZDA公式HPより

セダンは「凛とした伸びやかさ」というデザインテーマで、前後フェンダーにキャラクターラインを入れて、水平基調を強調させたデザインを行っています。

走行性能と乗り心地を高めた、新世代車両構造技術「スカイアクティブ ビークル アーキテクチャー」を初で全面採用。

人の持つバランス能力を最大限に生かすことを徹底し、シート、ボティ、シャーシを根本から見直しました。

パワートレーンは4種類で、

  • 1.5L直列4気筒直噴DOHCガソリンエンジン「SKYACTIV-G 1.5」
  • 2.0L直列4気筒直噴DOHCガソリンエンジン「SKYACTIV-G 2.0」
  • 直列4気筒直噴DOHCディーゼルターボ「SKYACTIV-D 1.8」

をラインナップしています。

さらに、

  • 火花着火制御圧縮着火を実用化したガソリンエンジン「SKYACTIV-X 2.0」

もラインナップし、2019年12月に

  • マイハイブリッドシステム「M Hybrid」

を採用しました。

トランスミッションはすべて6速オートマチックの「SKYACTIV-DRIVE」を搭載。

ファストバックの1.5Lガソリンと2.0マイルドハイブリッドには、6速マニュアルの「SKYACTIV-MT」の設定があり、セダンは全グレードをAT車のみとしました。

サスペンションはフロントにマクファーソンストラット式を採用し、リアにはトーションビーム式を採用しています。

グレード構成

2.0Lガソリンエンジンの「20S」

1.8Lディーゼルターボの「XD」(クロスディー)

2.0マイルドハイブリッド車「X」

「PROACTIVE」

「PROACTIVE Touring Selection」

「L Package」

3つのグレードが基本であり、ファストバックのみ、最上級グレードの「Burgundy Selection」 を設定

ファストバッグ車のみに設定される1.5ガソリンエンジン車

「15S」「15S Touring」の2グレード構成

SKYACTIV専用エンブレム

ガソリン車は「SKYACTIV G」

マイルドハイブリッド車は「SKYACTIV X」

ディーゼル車は「SKYACTIV D」

と表記される。

えりか
へぇ~。

つまりマツダ3ってマツダの「アクセラ」が生まれ変わってパワーアップした車だったのね!「引き算の美学」って言葉は素敵よね♪

ついつい、いろいろ盛り込みすぎて、わけが分からなくなっちゃうことってあるけど。潔い心意気ね!

ここあちゃん
そうだね。

思い入れが強ければ強いほど、あれもこれもと欲張っちゃうけど。

引き算するのは難しくても、ホントに必要なものを印象的に表現する場合には、有効な方法だよね♪

えりか
それから、ファストバックが「動物」っていうのは、すごく伝わってくる~ぅ。

もともと低く身構えたヒョウなんかの姿勢って、カッコいいなぁって思ってたんだけど、まさに、それ!

ここあちゃん
うん♪

分かるね~。

今にも飛び掛かりそうな、躍動を予感させるフォルムだよね!

えりか
そう、そう♪

獲物を狙う動物の姿って、生きてる証!

だから、そんな生き生きとした美しさがある、マツダ3に魅力を感じるのは当然ね!

ここあちゃん
外観だけじゃなく、エンジンやトランスミッション、サスペンションにも最新の技術が搭載されているのにも、ご注目だよ!
えりか
ショータの言ってた「トーションビーム式サスペンション」の事も記載されているわね。

でも、この年表だけじゃ、やっぱり理解できない。

ここあちゃん
そりゃそうだよ。

これで理解できたら、逆に驚きだね!

そんなわけで、次の項目から、マツダ3トーションビーム式サスペンションについて、詳しく見て行くね♪

えりか
ねぇ、ねぇ、ここあちゃん。

ここで、ご相談なんだけど。

いきなり「マツダ3のトーションビーム式サスペンション」について説明されても、私、よく分かんないと思うのね。

だから…

ここあちゃん
了解!

じゃあ、そもそもの、サスペンションの話から詳しくして行くね♪

えりか
良かった♪

さすが、ここあちゃん♪

よろしくね!

新型マツダ3のマクファーソンストラット式サスペンションとは?

ここあちゃん
さっきの項目で、新型マツダ3フロントには、マクファーソンストラット式サスペンションを使っているって話をしたよね。
えりか
うん。
ここあちゃん
まず、トーションビーム式サスペンションの話に入る前に、マクファーソンストラット式サスペンションについても、軽く触れていくね!
了解!
マクファーソンストラット式サスペンションとは

引用:ウィキペディアより

テレスコピックショックアブソーバー自体を懸架装置として、それに加えバネと車輪を取り付けた構造。

簡潔・小型・安価な長所を持ち、1970年以降は世界的にもっとも多用されている。

テレスコピックショックアブソーバーとは

伸縮式緩衝器。テレスコープ(望遠鏡)型の緩衝器のこと。

えりか
なるほど。

簡単な構造でコンパクト、なおかつ安価で、世の中で多く出回っているサスペンションなのね!

ここあちゃん
そうだね。

以下が、マクファーソンストラット式メリットデメリットだよ!

マクファーソンストラット式サスペンションのメリット
  • 部品点数が少ないため、サスペンション交換時に時間と手間がかからない
  • 簡潔で小スペースのため、乗用車での設計自由度が高い
マクファーソンストラット式サスペンションのデメリット
  • 旋回時に発生する遠心力で、クッションユニットの動きが悪くなる
  • サスペンションのジオメトリー設計の自由度は低い
えりか
そっか~。

メリットにある「設計自由度」とデメリットの「ジオメトリー自由度」って違うことを指しているのよね?

ここあちゃん
車での「ジオメトリー」とは、サスペンションのアームの長さボディー取付位置などの、アライメント変化を決定する位置関係のことだよ!
えりか
そうなんだ。

で、アライメントって?

ここあちゃん
簡単に言えば、車の性能などを調整するものなんだけど、詳しくは後ほど、解説するね!
つまり、このマクファーソンストラット式サスペンションは、簡単な構造で、交換もラク

そして、コンパクトだから、乗用車でいろんな設計が可能だってことね!

ここあちゃん
そうだね!

だけど、旋回時は遠心力の影響を受けやすい面があり、容易くジオメトリーを変更できないってことだね!

従来のマルチリンク式サスペンションの方がいいってホント?

えりか
ところで、なんだけど。

そのトーションビーム式サスペンションに行く前に、私からも疑問と言うか質問があるの。

以前のアクセラのリアには「マルチリンク式サスペンション」が使われていたって聞いたんだけど。

こっちの方が、いいサスペンションだって話はホントなの?

ここあちゃん
それじゃあ、寄り道つづきだけど、そっちの話を先にするね!

以下がマルチリンク式サスペンションの概要だよ!

マルチリンク式サスペンションとは

引用:ウィキペディアより

自動車のサスペンション形式の種類。4本以上の自由に動くアームを3次元に配し、アップライトを助ける構造。

アップライトとは

サスペンションの外端部位。車軸が固定されホイールのハブを取り付ける強度の高い部品。

一般車両ではナックルあるいはハブキャリアと呼ぶ。

ハブ

円形か放射状の回転部品における軸近くの部位または構成部品。

えりか
ふぅ~ん。

このサスペンションのメリットとデメリットってなにがあるんだろう?

ここあちゃん
確かに、それは気になるよね?

以下がマルチリンク式サスペンションメリットだよ!

マルチリンク式サスペンションのメリット
  • 3次元の円錐内を自由に動く数本のアームで構成されるため、配置が自由にできる。
  • アームが揺れ動きの軌道を助けるため、ジオメトリー変化の細かな管理が可能。
  • タイヤと路面との接地性が非常に高い。
なるほどね~。

配置の自由度が高くて、ジオメトリー調整がきいて、接地性が高いのね!

デメリットは?

マルチリンク式サスペンションのデメリット
  • 性能維持のためのブッシュの細かな管理が重要で、その交換周期も短い。
  • 作業工程と調整箇所が多いため、分解、組み付け、後のホイールアライメント調整にも時間を要する。
  • 他の懸架方式と比べて、ランニングコスト(維持するための必要な費用)が上がる。
えりか
そっか~。

すべてが、いいことってないのね~。

要するに、度々交換が必要で、調整に手間と時間も掛かって、高価だってことね。

ここあちゃん
維持費の負担も多いってことだね。
えりか
ねぇ、今、気が付いたんだけど、ホイールアライメントって、さっきのアライメントよね?
ここあちゃん
さすが、えりかだね!

そこを見逃さないとは。これを説明すると、すごく長くなっちゃうんだけど。

それでも、いいかな?

えりか
えー!

どうしよっかなぁ。

じゃあ、ちょっとコーヒー淹れてきていい?

それから、お菓子も用意しちゃおうっと♪

ここあちゃん
どうぞ、お好きなように♪

準備ができたら、言ってね!

えりか
は~い!
ここあちゃん

ホイールアライメントって何?

お待たせ!
ここあちゃん
それじゃあ、話を再開するね♪

早速、以下を見て!

ホイール・アライメント

正しい読みは「ホイール・アラインメント」。自動車のホイールの整列具合のこと。

サスペンションやステアリングのシステムを構成する、さまざまな部品の角度関係を示す。

キャスタ角・キャンバ角・キングピン角・トーイン&トーアウトの4つの要素から構成される。

えりか
なんだか、さっぱり分かんないんだけど。
ここあちゃん
そうだよね。
えりか
ホイールの整列具合ってのは

「はい!みんな、前並びに整列して~ぇ!」ってヤツと同じ?

ここあちゃん
まぁね。

「前並び」か「横並び」かは置いといて。

タイヤが、どういう角度で設定されるかってことだね。

えりか
えー!

タイヤって真っすぐに設置されているんじゃないの?

ここあちゃん
そうとも限らないね。

以下を見れば、少しはイメージできるようになると思うよ♪

ホイール・アライメントの目的は

ステアリング操作性、直進・旋回時の走行安定性、タイヤの偏摩耗を減らす、などの目的で、積載量と走行速度を特定して、良い状態に設定、調整する。

また、その設定を変更したり調整することをアライメント調整、アライメント設定と呼ぶ。

えりか
うーん。

つまり、ハンドル操作をしやすくしたり、走りを良くしたり、かたよったタイヤの減りを少なくするために、行うってことかな。

ここあちゃん
その通りだよ!
えりか
ところで、一番分からないのは、さっきの「キャスタ」とか「トー」とか、なんだけど。

生まれて初めて聞いた。

ここあちゃん
生まれて、このかた、一度も耳にしていない単語なら、知らなくて当然だよね。

じゃあ、一つずつ説明していくね♪

キャンバー角

キャンバー角

引用:ウィキペディアより

車両を正面から見て、タイヤ上部が外側に傾く、あるいは内側に傾く角度のこと。

タイヤ上部が外側に傾くことをポジティブキャンバー、内側に傾くことをネガティブキャンバーという。

えりか
ふぅ~ん。

ちょっとだけ分かった。

でも、キャンバー角をつける理由が分からない

ここあちゃん
車の旋回時には遠心力が働いて車体が傾くんだ。

そうすると、タイヤの外側から摩耗していきやすいんだよね。

だから、それを減らすために行われるんだ!

えりか
そっか~。

旋回の外に逸れないように、タイヤが踏ん張るせいで、外側から、すり減るのね!

ここあちゃん
まだパワーステアリング機構が広まっていなった時代は、ポジティブキャンバーでスクラブ半径小さくして操舵力を抑えることが好まれてたよ。
スクラブ半径とは

操舵中心線から、タイヤ中心線までの距離

えりか
操舵力を抑えるって、どういう意味?
ここあちゃん
ハンドルを軽くするってことだよ♪

操舵中心線からタイヤの中心線までが離れていると、ハンドルが重くなるよ。

テコの原理を考えてみて!

つまり、操舵中心を支点とすれば、タイヤ中心が力点だから、離れれば離れるほど、力が必要ってことね♪
ここあちゃん
その通りだね♪

以下にキャンバーの役割を、まとめてみたよ!

キャンバーの役割
  • 旋回時に遠心力の影響で車体が傾くことから起きる、タイヤの偏摩耗を防ぐ。
  • キャンバーを持たせることで、スクラブ半径を小さくして、ステアリングの操作力を抑える。
  • 旋回時に旋回方向外側のタイヤに、縦横の荷重が大きくかかり、キャンバーがポジティブ側に引き込まれる。それにより接地性が下がるため、前もってネガティブ・キャンバーに設定し、旋回性能を向上させる。
えりか
タイヤの偏った減りの防止、それから、ハンドルを軽くする、接地性を高めて、車両の横流れを防ぐってことね!
ここあちゃん
よくできました♪

一つだけ注意点を見てね!

注意点
極度なキャンバー角設定は偏摩耗や直進時のグリップ低下を引き起こし、危険。

現在主流のラジアルタイヤでは横流れは発生しにくい。

むしろ、極度なキャンバーによる偏摩耗に留意すべき。

えりか
偏摩耗を減らそうとして、かえって反対側の偏摩耗を引き起こすんじゃ意味ないわよね。
ここあちゃん
FF車は前輪操舵駆動を担っていて、エンジンも前輪側にあるせいで荷重がかかるから、旋回時は前輪の外側が摩耗するんだ。

だから、ネガティブキャンバーに設定する傾向があるよ!

つまり、ネガティブキャンバーにすれば、タイヤの内側が路面に接しやすくなるから、偏摩耗が防げるのね!
ここあちゃん
そうだね!
偏摩耗の傾向 理由
タイヤの外側の減りが強い カーブ走行が多い。ポジティブキャンバーが強すぎる
タイヤの内側の減りが強い 積載荷重が大きい。ネガティブキャンバーが強すぎる
タイヤの両側の減りが強い タイヤの空気圧が低すぎる
タイヤの中心部の減りが強い タイヤの空気圧が高すぎる

キングピン角

キングピン角とは

車両を正面から見た際のキングピン軸(操舵の回転軸)の傾きをキングピン角という。

キングピンとは

ナックルとフロントアクスル(車軸)を結びピン

ナックルとは

ステアリングアクスルの部品。

車輪を支持し車体を懸架すると同時にステアリング操作で車輪の向きを変え、車の走行方向を変える。

えりか
ふぅ~ん。

このキングピン角役割は?

ここあちゃん
キングピン角を大きくすると、ハンドルの戻りが良くなって、直進性が高まるんだ。
えりか
でも、どうしてキングピン角をつけるの?
ここあちゃん
それはスクラブ半径を縮小してステアリング操作を軽くしたいけど、ホイール内に余地がない場合に、キングピンを傾斜させるんだ。

同じ効果が得られるからね!

えりか
そっか。

キャンバーでスクラブ半径を小さくできない場合に、キングピン角で行うってことね!

でも、どうして、それでハンドルの戻りが良くなるの?

ここあちゃん
キングピン角を付けた状態では、ハンドルを切るとタイヤが下がって、車体をわずかに持ち上げる力が働くんだ。

そうするとハンドルは一旦重くなるけど、ハンドルを戻そうとすると、今度は軽くなる。

えりか
ってことはハンドルを中央に戻す力が自然と働いて、それで直進性が高まるってことなのね!
ここあちゃん
そうだね♪

キャスター角

キャスター角とは

引用:ウィキペディアより

車両を側面から見た際の前輪のキングピン軸の傾きのことで、操舵輪にだけ存在する角度。

側面から前輪を見た場合、通常ではキングピン軸の上部はわずかに後方へ傾いている。

一般的な車の後輪にはキャスター角は存在しない。

えりか
前輪にだけ存在する、横から見た地面からの垂直線に対する、キングピンの傾きの角度なのね。

で、これの役割って?

ここあちゃん
一般的にはキャスター角を付けると直進性が高くなると言われているけど、なぜそうなるのか、その説明をするね!

このキャスター角があると、力の働く位置を見た場合、キングピン軸(操舵の回転軸)の延長線と、タイヤの路面接地点からの延長線とが一致しなくなるんだよね。

えりか
うーん。

ちょっと分からない。

ここあちゃん
じゃあ、ただの車輪に回転軸だけがついていると想像して!
えりか
車輪に回転軸がくっついただけのものね。

それで?

ここあちゃん
その車軸を真上に持った場合は、接地点から伸びる力の向きと車軸とが一致する。

でも、その車軸を地面からの垂直線より、少し後ろへ傾けた場合は、どうかな?

力の働く点が一致しないよね?

そうね。

今、頭の中でイメージしてて思ったんだけど、車軸を後ろへ傾けた途端、「前に進ませるのが自然だな」って。

ここあちゃん
そうだね。

日常的な経験から、事実を知っているからね。

話を戻すけど、そうやって車軸を傾けた場合力点のズレは分かった。

次に想像してもらいたいのは自転車。

自転車での走行時には、前へ進む力の他に、車輪が地面と接している地点には、進行方向とは逆向きの摩擦力が働いているよ。

えりか
うん。それも分かる。

と言うか知ってる。

ここあちゃん
そこで、自転車を走らせながら、右にハンドルを切った場合を想像してみて!

その時、「進行方向とは逆向きの摩擦力」によって、車輪の前方では「車輪を右とは逆の左へ」と戻そうとする力が働くんだ。

あぁ、なんとなく分かる!

「車輪が後ろへ引っ張られる」って感じよね?

ここあちゃん
そうだね!

その力が増す状態が、どんな場合かと言うと

  • 加速時で進行方向とは逆向きの力(地面の摩擦力)が強い場合
  • キャスター角が大きい(車軸をより寝かした)場合
  • ハンドル(タイヤ)の曲げる角度が強い場合

となるよ!

えりか
なるほどね~。

結構、分かってきたかも!

ここあちゃん
キャスター角が大きければ、大きいほど、「曲がりにくくなる」という影響もあるよ。
そうよね。

確かに、最初に言ってた「車輪の付いた車軸」を手で持って、前へ進ませる場合、車軸を極端に倒さない方が、曲がりたい方向へ曲がれるわよね♪

ここあちゃん
そうだね♪

キャスター角には直進性の他に、もう一つ利点があるよ!

それが衝撃吸収なんだ!

えりか
へぇ~。

それは、どんな理由で働くの?

ここあちゃん
まず、キャスターの付いた椅子を押していて、段差があった場合を想像してみて!

どうなるかな?

えりか
うーん。

かなり「ガクン」と衝撃が伝わるわよね?

ここあちゃん
それは椅子のキャスターに「キャスター角が付いていない」せいなんだ。
えりか
キャスターなのにキャスター角がない?!
ここあちゃん
そうなんだ。

その代わりにキャスタートレールというものがあるよ!

キャスタートレールとは、回転軸の延長線が路面と交わる点と、車輪の接地点との距離のことだよ。

それがあることによって、直進性は保たれるんだ。

えりか
これまでのキャスター角が付いたタイヤや車輪においても、そのキャスタートレールはあるってことよね?
ここあちゃん
そうだね。

もちろん、あるよ。

今度は、障害物にタイヤがぶつかった場合を想像して欲しいんだ。

キャスター角が、つまり回転軸傾きが大きい場合と、小さい場合の両方をね!

ちなみに、この車軸には、衝撃吸収のショックアブソーバーが付いているとするよ!

えりか
傾きがあるのと、ないのとね。

それで?

ここあちゃん
この時、タイヤが障害物と接する点から、タイヤの中心点を結んだ延長線の方向に衝撃の力が働くよ。
えりか
障害物がタイヤと当たった点から、タイヤの中心点へ向かって線で結んで延長ね。

うん、うん、それで?

ここあちゃん
それと同時にタイヤの中心点から車軸の延長線方向へも力が働く。

そして、この車軸向きの力に対して直角な向きで、もう一つ逃げの力が働くんだ。

常に、この力は横から見た場合、車軸方向の力とは90度に働く力だと考えて!

えりか
じゃあ、今のところ、3つの力が発生しているのよね。

  • 1つ目が「障害物とタイヤの中心点を結んだ延長線の力」
  • 2つ目が「タイヤの中心点から車軸の延長線方向の力」
  • 3つ目が「車軸向きの力から見て90度に働く力」

よね?

ここあちゃん
そうだね。

すべてを横から想像してみて欲しいんだ。

まず、「障害物とタイヤの中心点を結んだ延長線の力」が、残りの2つの力の、どちら側に近寄っているかを考えるよ。

比べるのは当然、車軸が強く傾いている場合と、そうじゃない場合ね。

えりか
どうやったら、うまく想像できるかな?
ここあちゃん
じゃあ、左手の人差し指と親指で90度を作ってみて。

これの人差し指車軸向きの力として、親指90度方向へ逃げる力ね。

この2本の指の股はタイヤの中心点とするよ。

次に、そのタイヤ中心点に右手の人差し指の先を上から重ねてみて。

左手の人差し指と親指は90度に開いた状態で保つのよね。

そして、右手の人差し指は「障害物とタイヤ中心点を結んだ延長線の力」と考えるわけね!

ここあちゃん
そうだね。

右手の人差し指を動かさず、左手の指を90度に固定したまま、左手を水平上下に動かしてみて!

えりか
あぁ!

なるほど。

左手の人差し指が車軸になるわけだから、車軸が倒れれば、右手の人差し指、つまり「障害物から受ける力」の方に近づくわよね?

ここあちゃん
その通りだね!

反対に車軸の傾斜が少ない場合は、左手の親指右手の人差し指近づく状態になるよね。

えりか
分かった!

車軸が大きく倒れてキャスター角が大きい場合は、左手の人差し指と右手の人差し指が近づくから、車軸方向への力が増すのよね!

つまり、そっちにはショックアブソーバーが付いているから、衝撃は吸収できる♪

ここあちゃん
反対に車軸があまり倒れていない場合は、右手の人差し指が左手の親指に近づいて、車軸方向ではない方角への力が増すから、衝撃が吸収できないってことだね!
えりか
なるほど~ぉ!

ようやく分かった♪

ショックアブソーバーが付いていて、なおかつキャスター角が大きい場合は、より衝撃が吸収されやすいってことね!

ここあちゃん
そういうことだね♪
これまでで分かったことは、キャスター角が大きいと、直進性が高くなって衝撃も吸収されやすい。

でも、曲がりにくいってことよね!

ここあちゃん
それから、曲がりにくいせいで、大回りにしないと曲がり切れないよね。
えりか
つまり、最小回転半径が大きくなるってことね!
ここあちゃん
その通りだね!

これらのことを分かりやすく、まとめて見たよ!

キャスター角が小さい場合 キャスター角が大きい場合
直進性が低い 直進性が高い
曲がりやすい 曲がりにくい
最小回転半径は小 最小回転半径は大
えりか
ねぇ、ところで、このキャスター角は、どんな場合でも上手く働いてくれるのかな?
ここあちゃん
いや、常に同じ結果が得られるわけじゃないんだよね。

一番最初の自転車の話を思い出して!

今度は後退する場合だよ。

えりか
自転車で後退って難しいって言うか、できないと思うけど。
ここあちゃん
自転車に股がらず、ただサドルを支えて動かす想像して欲しいんだ。

前に進ませるのは普通にできるよね。

でも、後退させようとすると、どうなるかな?

その場合、進行方向は後ろ、つまり「後ろ向きの力」が働くよね。

それプラス今度は摩擦力は反対側向き、つまり「前方向への力」が働く。

えりか
うん。

想像するだけで、無理!

だって、駐輪する時にサドルを支えて、後ろへ下がろうとしたら、一気にハンドルが回転して、支えきれなくて、自転車が倒れちゃったことがあるもの!

ここあちゃん
そうだね。

車輪の前方もハンドルも、後ろに向かって急激に回転したはずだよ。

他にも同じ現象が確認できるよ!

キャスターの付いた椅子を押して引き戻す時、タイヤがクルっと一気に回転するのを見たことがないかな?

えりか
あぁ!

あるある!

あれって、なんか面白いわよね♪

なんで、そんなに、いきなり回るわけ?

って思ってたけど。

ここあちゃん
それと同じ状態だね。

さらに減速時もキャスター角は上手く作用しないんだ。

減速する場合、当然、後ろ向きの力が働くわけだけど、それまで転がっていたタイヤは慣性の法則で、そのまま転がろうとする。

でも、路面の摩擦力は反対向きの前へ向かって働くよね。

そっか~。

つまり、方向の異なる力が、いろいろ働いて、タイヤの向きは安定しないし、ハンドルが取られるってことね!

ここあちゃん
その通りだね!

さらに、後退する場合の加速時は、やっぱりハンドルが取られやすいけど、減速時の場合は、ハンドルが中央に戻ろうとする力が働くよ!

それから横風を受けた場合も、キャスター角の効果は期待できないね。

えりか
そうなんだ~。

でも、なぜ?

ここあちゃん
タイヤの向き自体が変わらないからだよ。

キャスター角を付けていても、直進性が奪われるし、風に逆らってハンドルを操作する必要があるね。

そういうわけで、これまでの内容を以下に、まとめたので見てね!

○はハンドルが中央に戻る、△は左右に振れることだよ!

キャスター角におけるハンドルのバランス
前進 後退
加速
定速
減速

トー角

トー角とは

車両を上から見た際、進行方向に対してタイヤの前端を内側あるいは外側に向ける角度のこと。

前輪のトー=フロントトー、後輪のトー=リアトー。

直進安定性に影響する。

えりか
トー」ってトーシューズの「トー」?
ここあちゃん
その通りだよ♪

つま先ね!

人で言えば内股がに股のようなものだね。

進行方向に対して前端を内側に向ける角度をトーイン、外側に向ける角度をトーアウトというよ。

トーインはタイヤの外側が摩耗して、トーアウト内側が摩耗するんだ。

えりか
ふん、ふん、それで?
ここあちゃん
ここで、お知らせだけど、ちまたではトーイン、トーアウトの効果が語られているけど、矛盾があるよ。

前輪のポジティブスクラブのせいで前開きになるのを、トーイン設定で防げると言われているけど、それは誤解だよ!

えりか
へぇ~。

そうなんだ!

って、もとの話を知らないけど。

ここあちゃん
それにトーインにするとサスペンションの内側に張力が生まれる。

トーアウトはハンドル操作反応が悪い

ネガティブキャンバーの内側偏摩耗をトーインで帳消しにできるとか、そんな話もあるけど、すべて矛盾だらけで、確証となる根拠が見当たらないね。

えりか
へぇ~!

それは大胆な意見!

でも、それが通説なんでしょ?

ここあちゃん
うん。

だけど、トー角を付けた場合、車の進行方向とタイヤの回転向きズレてしまうから、無駄な摩擦が起きて、タイヤは摩耗するよ。

燃費だって悪くなるからね。

えりか
そっか~。

確かに内股歩きでも、がに股歩きでも、真っすぐな脚で歩くよりは、動きがスムーズじゃなさそうよね。

靴の減りも偏っちゃう

ここあちゃん
えりか!

いいことを言ってくれたね!

そう、それだよ!

脚は真っすぐが正常だし、きれいだし、動きもいいってことだよ!

タイヤも同じ

トー角は必要ないっていうのが結論だね!

えりか
そうなんだ。

これまでホイールアライメントの話を詳しく聞いて来たから、ショータにもバンバン説明できちゃうな♪

ここあちゃん
ショータ君が驚くこと請け合いだね♪

トーションビーム式サスペンションって何?

ここあちゃん
さて、長らくお待たせいたしました♪

ここからトーションビーム式サスペンションの話に入らせてもらうね!

えりか
お待ちしました~。
トーションビーム式サスペンションとは

引用:ウィキペディアより

自動車のサスペンション形式の種類。

一般的にスプリング(ばね)が別に必要。

前輪駆動車の後輪、または4WDの後輪に使用。

左右のトレーリングアーム(後方に伸びる腕)が「ねじれ」を許すクロスビーム(横ばり)でつながれているため、左右の車輪がある程度、別々に上下動できる。

ここあちゃん
再確認になるけど、サスペンションの役割は何か分かる?
えりか
う~ん。

それは、路面からの衝撃を吸収するんでしょ?

ここあちゃん
それもあるけど、車輪や車軸の位置を決定して、車輪を路面に密着させる機能もあるね!
えりか
あ、そっか。

つまり、車の乗り心地操縦安定性を高めるためにあるって事ね♪

ここあちゃん
その通りだね♪
えりか
で、このトーションビーム式サスペンションも、そういったサスペンションの一つなのね。
ここあちゃん
ねじれ」はtorsion(トーション)だから、トーションビーム式サスペンションなんだ。
えりか
へぇ~、そうだったんだ。

このトーションビーム式サスペンションの特徴って何なの?

ここあちゃん
それじゃあ、トーションビーム式サスペンションメリットデメリットを書き出してみたので、見てね♪
トーションビーム式サスペンションのメリット
  • 部品の数が少なく、構造が簡単で軽量であり、組み立てや整備も低コストになる
  • スペースを取らないため、左右輪の間に燃料タンクや荷室などを作れる
  • ストロークによる「対地角度」と「左右の車輪の中心間距離」の変化が少ない
  • 可動部分が2か所で最小であるため、摩擦が少ない
  • クロスビーム(横ばり)が車体傾きを防ぐ役割を果たす
  • クロスビーム(横ばり)が旋回軸に近い場合は、ばね下荷重が車軸式に比べ軽量化できる
ばね下重量(ばねしたじゅうりょう)とは
サスペンションなどの下にある重量。

これが重いと高速走行を妨げ、路面追従性も下がる。

エンジンやボディの軽量化の4~15倍の効果があり、加速性能、燃費向上、乗り心地などの向上に役立つ。

えりか
つまり、トーションビーム式サスペンション部品が少なくて、軽く安価で、場所も取らないのね♪

ストロークって何?

ここあちゃん
サスペンションのピストン(バネ)が上下に動く行程距離のことだよ。
えりか
じゃあ、トーションビーム式は、ピストン運動の中で、路面とタイヤの接地角度や、タイヤ同士の距離感をきちんと保てるサスペンションってことね!
ここあちゃん
さらに左右輪が逆向きにストロークした場合でもねじれによって、縮んだ側のタイヤ上部が内側に、伸びた側のタイヤ上部が外側に各々傾いて、車体自体の倒れを減らせるんだ♪
えりか
そっか~。

倒れそうになる車体も、ねじれがある事で、それを打ち消すように、左右のタイヤが支えてくれるのね!

さらにクロスビームも同様に、車体の傾きを防ぐのに役立っているってわけね!

トーションビーム式サスペンションのデメリット
  • 上下同時や前後、側方から荷重が加わる場合の、対地角度などのサスペンションジオメトリー変更の自由度が少ない
  • 独立懸架と比較し、左右の車輪が逆ストロークになる悪路では、トーションビームの車体傾きを防ぐ効果の反作用から、接地性が悪くなる
  • 車体に動作を伝えるポイントが、左右2点の旋回軸部のみのため、操縦安定性と乗り心地を共に高めるブッシュ(緩衝部品)の硬さが求めにくい
ブッシュとは

すき間を埋める目的や緩衝として、軸や筒状の部材などに、はめる円筒形やドーナツ形の部品のこと。

えりか
要するに、荷重に対応するための角度付けが、幅広く選べないのね。

それと悪路においては、タイヤと路面の接地性があまり良くないのね。

ここあちゃん
そうだね。

やわらかいブッシュ乗り心地がいいけど、剛性が落ちて操縦安定性が低くなる。

反対に硬いブッシュ剛性が高まるけど、振動や騒音、ハーシュネスが強まり、乗り心地が悪化するんだ。

えりか
ハーシュネスって何?
ここあちゃん
突き上げ感」や「がたつき」のことだよ!
えりか
なるほどね~。

ブッシュをやわらかくするとハンドル操作が上手くいかなくなるし、硬くするとグラついたりうるさかったり突き上げが来るようになっちゃうってことね。

うーん、難しい!

ここあちゃん
ブッシュ1つで、すべてが決まるとすると、なかなか難しいよね。

新型マツダ3のトーションビームは進化系?!その秘密とは?

ここあちゃん
それじゃあ、トーションビーム式サスペンションについての基礎的な話を終えたから、ここからが本題
えりか
や~ん。

分かるかなぁ。

ここあちゃん
大丈夫だよ♪

ちゃんと分かりやすく進めて行くからね♪

えりか
あらためて、よろしくお願いしま~す!
新型マツダ3のサスペンション

フロント…マクファーソンストラット式

リア…トーションビーム式サスペンション

ここあちゃん
まず、これが新型マツダ3に採用されたサスペンション形式だよ♪
えりか
ふぅ~ん。

トーションビーム式サスペンションは、まさに、さっきの項目で勉強したやつね!

新型マツダ3のサスペンションの方向性
これまでの「思い通りの制御性」をさらに発展させ「バネ上に伝達する力を経過時間と共に増加させる」ことを目標とした
ここあちゃん
そして、これが新型マツダ3サスペンションにおいて、マツダが狙ったことだよ!
えりか
なるほど。

こういった方針で計画されたってことね♪

で、具体的には、どんなことを行ったの?

フロントサスペンションの変更点

ブッシュの内部構造をこれまでのシンプルな円筒形から球面形へ変えた

ロアアーム前側のブッシュとロアアームのボールジョイントの前後方向の距離を縮小し、横からの力に対する前後方向の剛性を高めた

ロアアームとは

タイヤとサスペンション部品と車体をつなげる重要な部品。

走行中の路面からの衝撃緩和を担うサスペンションのベースであり、振動の吸収や、旋回中の左右方向の力、加減速時の前後方向の力を受け止める。

ボールジョイントとは

ボール部分が自由に動くことで、サスペンションを動かすジョイント。

サスペンションやステアリングのリンク間の結合に用いられることが多い。

ここあちゃん
こちらが具体的な行動だよ♪
えりか
それの成果は?
ここあちゃん
これによって、バネ下がより正確な方向に動くようになったよ!

さらに、横から力が加わった時の、前後方向の動きを抑えられて、迅速な伝達が可能になったんだ!

えりか
へぇ~。

すご~い!

ここあちゃん
それだけじゃないよ!

加えてマツダは、サスペンションジオメトリーを新たに書き上げた

サスペンションの上下動に対する、旋回時の車体のブレを減らすことで、ステアリング操作で車が正確な動きを示すように変えたんだ♪

えりか
それって、旋回中に車体が外側へ逸れたり、内側に入り込んだりする現象を防いだってことでしょ!

つまり、ドライバーの意図通りに車が走るのね~♪

ここあちゃん
その通りだね!
えりか
リアサスペンションには、どんなことを行ったの?
リアサスペンションの変更点

引用:MAZDA公式HPより

中央と外側のビーム径を変化させた新たな構造を採用

タイヤの取り付け部分の剛性を向上させた

ここあちゃん
これがリアサスペンションである、トーションビーム式サスペンションに行ったことだよ!
えりか
その効果は?
ここあちゃん
ステアリング操作に対する応答性が高まって、車の滑らかな動きが得られるようになったよ!
えりか
そうなんだ~。

サスペンションって、もともと振動を吸収したり、車輪や車軸の位置を決めて、車輪を路面にしっかりと密着させる機能を持つんだったわよね。

ここあちゃん
そうだね。

だから、車の乗り心地や、操縦安定性を左右するものだって、前の項目でも話したよね♪

えりか
でも、一番気になるのは、トーションビーム式サスペンションの欠点よね。

上下前後、側面からの荷重への反応」や「悪路での接地性の悪さ」、「操縦安定性と乗り心地の両立」について、不安があった。

ここあちゃん
そうだね。

だからこそ、マツダはそれらの問題点を改善するための、改良を行ったんだよね!

えりか
そうね!

これまでの話で分かったのは

新型マツダ3のサスペンションの特徴と改善点
  • ブッシュを球面形にしてバネ下の正確な動きを獲得
  • ロアアームとボールジョイントの距離縮小で前後方向の剛性を高め、迅速な伝達を可能にした
  • サスペンションの新設計により、旋回中の車体ブレを軽減
  • ビーム径を変化させた新構造で滑らかな動きを獲得
  • タイヤの取り付け部の剛性を高め、ステアリング応答性が向上

つまり、しっかりトーションビームの欠点を補う対処がなされている。

ってことは、新型マツダ3のサスペンションは「正確迅速的確素直」と言えるわね!

ここあちゃん
はは…最後の「素直」は特にいいね♪

ドライバーのステアリング操作に対して「素直」なサスペンションは、サスペンションとして確かに、極めて優秀だと言えるからね!

新型マツダ3のトーションビームは進化系?!その秘密とは?のまとめ

 

  • 新型マツダ3は「引き算の美学」を鍵とし面変化でデザインされた車
  • ファストバックは「色気のある塊」、セダンは「凛とした伸びやかさ」がデザインテーマ
  • エンジン種類はガソリンエンジン、ディーゼルターボ、マイハイブリッドがある
  • トランスミッションは6速オートマチック「SKYACTIV-DRIVE」搭載
  • サスペンションはフロントに「マクファーソンストラット式」リアに「トーションビーム式」を採用
マクファーソンストラット式サスペンションのメリット

部品が少なく交換もラク。簡潔、コンパクトなため乗用車で様々な設計が可能

マクファーソンストラット式サスペンションのデメリット

旋回時は遠心力の影響を受けやすい面があり、容易くジオメトリーを変更できない

  • 以前のアクセラのリアはマルチリンク式サスペンションだった
マルチリンク式サスペンションのメリット

配置の自由度が高く、ジオメトリー調整がきいて、接地性が高い

マルチリンク式サスペンションのデメリット

交換が頻繁、調整に手間暇がかかり、高価で維持費の負担も多い

  • ホイールアライメントとはホイールの整列具合のことで、キャスタ角・キャンバ角・キングピン傾角・トー角で構成される
  • キャンバー角とは車両を正面から見た際の、タイヤ上部の傾き
  • キングピン角とは車両を正面から見た際の、キングピン軸の傾き
  • キャスター角とは車両を側面から見た際の前輪のキングピン軸の傾き
  • トー角とは車両を上から見た際、進行方向に対してタイヤの前端につける角度
トーションビーム式サスペンションのメリット
  • 部品が少なく、軽量、安価で場所も取らない
  • 路面とタイヤの接地角度や、タイヤ同士の距離感を保持
  • 「ねじれ」により、車体の安定性を高める
トーションビーム式サスペンションのデメリット
  • サスペンションジオメトリー変更の自由度が少ない
  • 悪路での接地性が悪い
  • 操縦安定と乗り心地を高める緩衝材の硬さが求めにくい
新型マツダ3のサスペンションの特徴や改善点
  • ブッシュを球面形にしてバネ下の正確な動きを獲得
  • ロアアームとボールジョイントの距離縮小で前後方向の剛性を高め、迅速な伝達を可能にした
  • サスペンションの新設計により、旋回中の車体ブレを軽減
  • ブーム径を変化させた新構造で滑らかな動きを獲得
  • タイヤの取り付け部の剛性を高め、ステアリング応答性が向上
えりか
新型マツダ3のサスペンションは、これまでの既成概念をくつがえすトーションビーム式サスペンション」だってことが、よく分かった♪
ここあちゃん
新型マツダ3のサスペンションは「進化したトーションビーム式サスペンション」と言えるね!
えりか
ショータも、ひょっとすると、ここまで深くは知らないかも!

今度、会って話すのが楽しみ~♪

フッフッフッ…。

ここあちゃん
ショータ君によろしくね。
「車を買い換えよう!」

と思った時に、多くの人はディーラーや販売店に向かいますよね。
えりか
この時、あなたも「できるだけ安く買いたい!」と思いますよね?
私もそうでした。

ちょうどその頃、私も車の買い替えを検討していました。

ですが、私の妹が大切にしていた愛車がタダ同然で引き取られたのを聞いたり、私が以前買い替えた時、自分で中古車販売店を回っていたのがかなり疲れた経験があります。

そういった妹の失敗や自身の経験を教訓にして、今回はできるだけお得に車を買い換える方法を徹底的に調べ、偶然友人から教えてもらったマル秘テクニックも実践した結果、非常に満足する買い替えができました。

えりか
販売員に言われるままに契約したら絶対に損します。

ほんの少しの工夫で、私は18万円もお得に買い替えられました。

ここまで見てくれたあなたにだけ、こっそり私のテクニックを公開しちゃいます!


私が実践したマル秘テクニックについてはこちらで詳しく紹介しております。

ディーラー下取りは損!?お得に車を買い換えるマル秘テクニックとは?

2020年2月13日

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