効果は10倍に匹敵!?　クルマの軽量化は「バネ下」が効果絶大だった

この記事をまとめると
■クルマの軽量化によって得られる効果を解説

■バネ下重量と言われる足まわりの軽量化はかなり大きな効果があるとされる

■レースの世界では軽量素材や構造を工夫してより軽量化に励んでいる

クルマの軽量化って意味あるの？　バネ下重量ってなに？

極限の性能を追求するレーシングカーで、もっとも効果のあるチューニング方法は何か？　もちろんエンジンパワーの増強も非常に大きな効力を発揮するが、クルマを運動する物体と捉えれば、軽量化がカギを握ることは自ずと明らかだ。

車重が軽くなれば、そのぶんだけエンジンパワーの負担が軽くなり、動力性能の向上に結び付くが、さらに旋回運動を考えた場合でも、遠心力が小さくなるので運動性能が向上し、コーナリングの限界スピードも向上することにもなる。車体の軽量化は、自動車の性能向上に大きな効果をもたらすが、もちろんやみくもに軽くすればよい、というものでもない。

こうした軽量化に関するなかで、「バネ下重量」という言葉を耳にしたことはないだろうか。文字どおり、車両を持ち上げたときに下方に垂れ下がる部分の重量を指す言葉で、具体的なパーツとしてはタイヤ、ホイール、ブレーキ、サスペンションアーム、ダンパー、スプリングなどが該当する。このバネ下重量は、正確に定義されて車両仕様の一部として表記されることはないが、車両重量＝バネ下重量＋バネ上重量という捉え方をするとよいかもしれない。

さて、このバネ下重量だが、古くから走行性能に大きな影響をおよぼす要素として「バネ下重量1kgの軽量化はバネ上重量10kgの軽量化に匹敵する」とも言われてきた。理論に裏付けられた表現ではないが、こう言われるほど車両の動きに対して大きな影響をおよぼす要素として考えられている。

では、なぜバネ下重量の軽減が、車両の運動性能に対して大きな影響力を持つのか、その理由について考えてみたい。やはり、真っ先にサスペンションの上下動に対するタイヤの路面追従性が頭に浮かぶ。バネ下重量、つまりタイヤ＋ホイール＋ブレーキ（もちろんホイールハブなどの重量も含まれるが）の重量は、サスペンションの上下動に対して慣性質量として作用する。軽ければ路面変化に対して素早い動きを示すが、重くなるとその分だけ動きに遅れが生じることになる。言い換えれば、ハンドリング性能の低下を意味することになり、コーナリング性能や駆動力の路面伝達性に対しての支障が大きくなる。

バネ下重量の軽減に関しては、ホイール、タイヤの軽量化が一般的で、かつて鉄製ホイールより軽合金ホイールが注目された理由のひとつがこの点にある。さらに、同じ軽合金ホイールでもアルミ合金よりマグネシウム合金のほうが軽く、絶対的な運動性能を追求するレーシングカーでマグネシウム合金製が多く採用されたのはこのためだ。

また、タイヤ＋ホイールの重量が軽くなることは、ブレーキ性能の向上を意味することにもなる。回転質量を持つタイヤ＋ホイールの重量が軽くなれば、その分だけブレーキの利きがよくなることを意味するからだ。

動力性能向上やハンドリング性能の向上に繋がるメリットは大きい

さらに、厳密に言えば、ステアリングの応答性にも効いてくることになる。当然、回転系の質量が小さくなれば応答性は向上するからだ。ただ、応答性に関してそのレベルを数値化して示すことは難しく、一般的な性能評価基準として、バネ下重量の軽減＝ステアリングレスポンスの向上という捉え方はあまりされないが、理屈の上では正論となる。

なお、生産車の場合にはあまり例を見ないが、バネ下重量の軽減に結び付くメカニズム要素として、ブレーキ、サスペンションのインボード化も挙げられる。正確に表現するならインボード・マウント化となるが、バネ下（アウトボード）の領域にあるブレーキ、サスペンションをインボード化することで、バネ下の動きを軽快にする働きがある。やはり、レーシングカーで時おり見られる手法だが、マウントスペースや型式が制約されるなど、新たに対処すべき問題が発生する傾向も持ち合わせている。

さて、現実問題としてのバネ下重量の軽減方法だが、ホイールを純正装着品からアフターマーケット品に換装する方法がある。この場合、純正ホイールは鉄製かアルミ合金製になるが、鉄製の場合は狭いリム幅（＝純正装着タイヤの偏平率はせいぜい60％程度まで）の場合が多く、逆にいうと、同じリム幅サイズの軽合金ホイールはほとんどなく、ワイドリム化した分だけ重量が増えることになる。

鉄とアルミの重量比較は、アルミニウム（アルミ合金ではない）の比重が2.7、鉄の比重が約7.9だから、同体積の場合、アルミの重量は鉄の約34％となるが、鉄と同じ強度を得ることは出来ず、その分だけ肉厚の構造となり、重量も増えることになる。しかし、ワイドリム（＝ワイドタイヤ）仕様としても、鉄製ホイールより軽く仕上げることができるため、結果的にバネ下重量の軽減となり運動性能の向上につながることになる。

車体の軽量化そのものは、パワー・ウェイト・レシオ（馬力あたり重量）の良化というかたちで動力性能の向上に結び付くが、バネ下重量の軽減は、加えてハンドリングやコーナリング性能の良化をもたらし、軽量化の効果がより顕著に得られる手法である。