小学生でも分かる
ホイールアライメントの話

目次

10. キャンバー角の効果と弊害

次はキャンバーです。

キャンバーとはクルマの正面から見た時の、タイヤの傾きを指します。


両タイヤの上が広がっているのがポジティブ、下が広がっているのがネガティブキャンバーです。


油断するとすぐに忘れてしまいますので、上が開いているのがポジティブと覚えておきましょう。

さてそれが分かった所で、クルマにとって一番理想的なキャンバー角は何度でしょうか？

これは誰がどう考えても０度でしょう。

にも関わらず、何故わざわざ角度を付けたがるのでしょう。

この理由はいくつかありますので、一つずつご説明したいと思います。

なお上の図のタイヤがやけに角ばっていると思われるでしょうが、この理由は追々分かって頂けると思います。

1）結論

それでは細かい説明の前に、いきなり結論からお伝えしたいと思います。


それではこれからその理由をじっくりご説明したいと思います。

2）サスペンションの撓（たわ）みの補正

あらゆる工業製品は、誤差0で作りたいのですが、なかなかそうはいかないのが実情です。

これは工作機械の精度、測定器の精度、組立精度によって、０に近づく事はできても、0にする事は絶対にできないからです。

さらにクルマの場合、走行中に路面から衝撃が加わりますので、仮に限りなく０度に近付けたとしても、走行中にサスペンションが僅かながら撓（たわ）みます。

この撓みの方向ですが、主にタイヤの下が広がる方向、すなわちネガティブキャンバーの方向になるのです。

その理由については、下の図をご覧下さい。


非常に単純化した絵ですが、これをご覧頂きます様に車両の荷重を支えるサスペンションは、当然ながらタイヤの内側（車体の内側）にありますので、車両の荷重がサスペンションに掛れば必然的に車軸は赤い円弧の様に反ります。

そして、車軸が下側に反ると、それに連られてタイヤの下部は外側に広がり、ネガティブキャンバーになるのです。

ですのでそれを見越して、止まっているときには、僅かながらタイヤの上部を広げて（ポジティブキャンバーにして）おこうという思想です。

なお最近のクルマは、金属材料の進化や構造解析の向上が進んできましたので、この撓みについては、ほぼ無視できるレベルにあると言って良いと思います。

またサスペンションが撓むのは衝撃を受けた場合だけで、滑らかな路面を走っている限りその様な事はありませんので、敢えてポジティブキャンバーにする意味は見出せません。

3）独立懸架の補正

前項は左右の車輪が1本のシャフトで繋がった車軸懸架の場合でしたが、独立懸架の場合、構造上の理由により荷重が掛かれば掛かる程タイヤは下開き（ネガティブキャンバー）気味になります。

逆に下の写真の様に、クルマをリフターで持ち上げて、タイヤを地面から浮かした態ですと、タイヤは上開き（ポジティブキャンバー）になります。


このため、走行時（想定荷重）にキャンバーゼロになる様に、無積載時にポジティブキャンバーになる様に調整します。

ただしこれはあくまでも無積載時（停止時）の話で、走行時はキャンバーゼロ狙いになっています。


ただし、走行時に想定積載より軽い場合はポジティブ、それより重い場合はネガティブキャンバーになりますが、それは機構上のバラつきと言えます。

なお高級車に良く見られるマルチリンクサスペンションは、このクルマの上下動におけるキャンバーの変化を比較的抑えられる構造にになっています。


マルチリンクサスペンションをネットで調べると、乗り心地改善だのロードノイズ低減だの横剛性向上だのと色々書かれていますが、最も優れているのはキャンバーの変化が少ない事なのです。

ただし上の図にあります様に、5本のリンクでタイヤを垂直のまま上下させるのは、並大抵の苦労ではない事を分かって頂けると思います。

4）旋回時におけるタイヤの偏摩耗防止

上記2点は走行時にキャンバーをゼロにする話でしたが、次は旋回時におけるタイヤの編摩耗防止の話です。

下の写真でも分かる様に、例えキャンバーがゼロであっても、右旋回時は（運転席から見て）左タイヤの外側部分に最も負荷が掛ります。


また左旋回時は、逆に右タイヤの外側部分に最も負荷が掛ります。

ですので、カーブを頻繁に高速で曲がる場合は、タイヤの外側が内側より摩耗する可能性があります。

このため、予めネガティブキャンバーにしておいて、タイヤが均等に摩耗する様にしようという訳です。

ただし8の字走行や円周走行を繰り返し行わない限り、これは無視しても良いでしょう。

何しろ一般道の殆どは直線と直角のカーブで成り立っていますので、タイヤを偏摩耗させるほどのスピードで年中コーナーを走り抜ける事など至難の業です。

ただし、実用上ネガティブキャンバーにする方が良い場合があります。

例えば箱根のタクシーの様に年中山道の曲がりくねった道を走行する場合、タイヤの外側だけが偏摩耗して、（その他の部分はまだまだ溝があるのに）早めにタイヤを交換する事があります。


これは常に外側のタイヤが摩耗するため、タイヤのローテーションを頻繁に行っても防げません。

ですので、こんな時こそ、予めネガティブキャンバーにしておくべきす。

またFF車の場合、前輪が操舵と駆動を担当しており、尚且つ重いエンジンの荷重が前輪に掛かっているので、どうしてもカーブで前輪の外側が摩耗し易く、工場出荷時にネガティブキャンバーに設定する傾向があります。

ついでに、タイヤの偏摩耗の種類とその原因をまとめると以下の様になります。


覚えておいて損はありません。

5）低中速領域でのコーナリングフォース向上

ここまで分かった所で、次は問題です。

コーナリングフォースを上げるためには、キャンバーを以下のどの設定した方が良いでしょうか？


一部のネット記事にコーナリングフォース向上のためには、キャンバーをネガティブ方向にするとありますが、これは条件を一切述べずに断言するという観点から明らかに間違いです。

何故ならば、最適なキャンバー角はコーナリングスピードによって異なるからです。

という訳で、先ずは時速数十kmの低中速領域でカーブを曲がる場合を考えてみましょう。

この場合、カーブでもそれほど車体は傾きませんので、静止時とほぼ同じキャンバー角だとします。

だとしますと、キャンバーをポジティブ傾向にするとコーナリングフォースは上がります。

この理由ですが、例えばコンクリートの上で段ボールを押しながら運んでいるとします。


左の図の様に水平方向、或いは先端部（丸印部）が下がり気味に押すと重いのですが、上右図の様に先端部をほんの少し持ち上げながら引っ張ると一気に軽くなるのはどなたも経験されている事と思います。

これは段ボール先端部がコンクリートに接触するかしないかが、摩擦抵抗に大きく影響するからです。

これと同様に、タイヤにおいてもコーナー部が路面に喰いつくか、喰いつかないかで、カーブで踏ん張りがぜんぜん違うという訳です。

そして、コーナー部が路面に喰いつく程（喰いつくからこそ）、コーナー部が異常に摩耗するのです。

ですので、低中速域において少しでもコーナリングフォースを高めたい場合は、キャンバーを少しポジティブ方向に傾けて、効果があるかどうか試してみる価値はあります。


ただし繰り返しになりますが、滑ってもいないのに闇雲にキャンバーをポジティブにしても、タイヤの外側が偏摩耗するという弊害しかありません。

もっと端的に言えば、何か特別な理由でもない限りポジティブキャンバーにすべきではありません。

6）高速領域でのコーナリングフォース向上

次に、時速100km近い高速でコーナリングする場合に最適なキャンバー角を考えてみましょう。

この場合の加速度（遠心力）は時速50kmの4倍（速度の倍数の二乗）になりますので、クルマ自体が大きく傾き（ロールし）ます。

このため、たとえニュートラルキャンバーであっても、カーブでは必然的にタイヤの外側コーナーが路面に食い込む（下図の赤丸部分）方向に傾きますので、敢えてポジティブキャンパーにする必要はないと言えます。


という訳で、高速域でコーナリングフォースを向上させるためには、ニュートラルキャンバーが一番合理的な設定だと言えます。

7) 超高速領域でのコーナリングフォース向上

次にF1マシンを始めとする本格的なレーシングカーにおいて、時速200km近いスピードでコーナリングする場合を考えてみましょう。

この場合単純計算ですと、時速50kmの16倍の横方向の加速度が加わりますので、タイヤに掛るストレスは相当なものです。

となるとタイヤはどうなるかと言えば、右下図の様に変形するのです。


上の図はかなり誇張し描いていますが、どんなにタイヤの剛性をアップしても所詮タイヤはゴムですので、横方向から強い力が加わればどうしても変形してしまいます。

そしてタイヤが上図の様に変形すると、（それこそ腰砕けの様になって）急激に摩擦力が低下するのです。

これを防止するため、予め前輪をネガティブキャンバーにしておき、（直線走行時のタイヤ内側の偏摩耗は覚悟のうえ）カーブで外側のタイヤが地面と均一に接触する様にしているという訳です。


実際F1カーなどのレーシングカーを見ると、多くのマシンで見て分かるほどのネガティブキャンバーが前輪に付けられています。


コストをいとわないレーシングカーならそれでも構わないのですが、ニュルブルクリンクで市販車最速を目指したNISAN GT-Rにも前輪に強いネガティブキャンバーが付けられているため、通常走行ではタイヤ内側の偏摩耗が激しくユーザーはかなり苦労している様です。


いずれにしろ、一般道では絶対にありえないシチュエーションですので、レーシングカーを真似てネガティブキャンバーにしても一般車には何のメリットもありません。

５項から本7項までのまとめとしては、一般的なクルマでしたら、ニュートラルキャンバーが一番妥当な設定である、としたいと思います。

なおクルマも工業製品ですので、左右のキャンバーをゼロに調整するのは至難の技です。

ですので、現実的には±1度の範囲でしたら許容範囲と思って頂いて結構です。

ただし左右のキャンバーのずれが0.5度以上あるとハンドルの向きに影響しますので、これは±0.5度以下に抑えた方が無難です。

8) ハンドル操作力の低減

最後にハンドル操作力の軽減です。

前述のキングピン角の項でご説明しました様に、操舵中心線とタイヤの中心線が近いほど、ハンドルの操作力は軽くなります。

ですので、例えば下の図の様にスクラブ半径がポジティブの場合でしたら、キャンバー角をポジティブにすれば、両線を近付けてハンドルの操作力を軽くできるという訳です。


ただし一般走行ではタイヤの外側が強く路面に当たって変摩耗しますので、かなり姑息な手段とも言えます。

また今時はほとんどのクルマがパワーステアリングを標準で装備していますので、あまり重要な特性とは言えません。

9) まとめ

既にご紹介済みですが、キャンバーに関するまとめは、以下の通りです。

細かい説明を読んだ後ですと、より理解し易いのではないでしょうか。

1) サスペンションの撓みや機構を考慮して、走行時（想定荷重）においてキャンバーゼロになる様に、無負荷時にポジティブキャンバーに設定にする。

2) 旋回時におけるタイヤの変形を防止するためには、ネガティブキャンバーにするが、頻繁に旋回走行でもしない限り無駄である。

3) 低中速域でコーナリングフォースを得たいのならば、キャンバーをポジティブ、タイヤ外側に十分な荷重が掛かる程度の高速ならばニュートラル、タイヤが変形する程の超高速ならばネガティブにする。

4) ハンドルの操作力を低減するためにキャンバー角を付ける場合があるが、パワーステアリングが普及した今では意味がない。

5) 上記の理由により、今時のクルマで無茶な運転をしない限り、キャンバー角は0度±1度（左右差は±0.5以内）が理想的な値である。

もっと言ってしまいますと、ご自分のクルマのタイヤを見て、接地面が均等に摩耗していればそれがベストの状態ですので、何もしないのが一番という事です。