軽量ホイールのデメリット①

今までサスペンションやボディ補強ばかりに特化してきましたが
あまりタイヤとホイールを考えていませんでした。

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僕の今までの方針は、とにかく走行性能、
ホイールを選ぶ時もデザインなんか考えず、一番軽いヤツ!!
TE37を購入した時はカタログすら見ませんでした。

実に単純です(笑)

軽量ホイールのメリットとして言われている事は、、、
バネ下重量が軽くなることにより、サスペンションの路面追従性が良くなり乗り心地が向上する
ホイールの慣性モーメントが減少することにより、加速性能、減速性能が向上
などの理由から、ホイールは軽いことが最優先って考えてきましたが

単純に軽けりゃ良いって物じゃなかったんです、、、、

「インチ&幅キープで軽量ホイールに交換すると何が起きるのか?」を良く考えてみると
① 重量が軽くなるので慣性モーメントが減少して加減速性能が良くなる
② 慣性が減少することにより路面追従が良くなり、乗り心地が悪くなる
③ ②と同じ理由でロードノイズが増える
④ サスペンションが大きくストロークする領域は振動収束が早くなりダンパーの負担が減る
⑤ タイヤ&ホイールとしての固有振動数が上がる(縦バネが硬くなる)

タイヤは空気圧によりレートを作るスプリングなので、ホイールのみを軽量化すると固有振動数が上がります。
同じ10kg/mm・fのスプリングでも900kgの車と1500kgに付けるのは意味が違う事と同じです

今まで重いホイールでタイヤを撓ませて吸収していた路面不正をホイール(バネ下)の軽量化でゴツゴツと素直に拾うことになります。
つまり、タイヤがたわまない分だけ活発にサスペンションを動かすので、路面のデコボコが増えたのと同じ状況になります。

「その分、サスペンションが仕事するから乗り心地は良くなるんじゃない?」って思えますが、
乗り心地に関しては、ホイールの路面追従性は低い方が良いんです。
(タイヤを撓ませればタイヤは路面追従してもホイールは動かない)

不正地を走るバルーンタイヤの動きを見ると路面にあわせて変形してホイールは殆ど動きませんよね
極端な例で路面追従性0%の”航空機”や”未来の浮いている自動車”は山だろうが谷だろうが関係無しですから(笑)

車の運動性は基本的にはサスペンションのスプリングレートが受け持つ領域で
タイヤが受け持つのは、ハーシュネスやロードノイズにかかわる領域らしいです
これはタイヤ銘柄を変更する事で体験できますよね

逆にこの下の振動数帯の乗り心地は(ロールやピッチング、路面のうねり)サスペンションのスプリングレート(固有振動数)を変更しないと変化しません

現状を考えると
純正9kg→TE37 7.2kgで固有振動数が上がる
リム幅 純正7.5j→8J 引っ張り気味でタイヤ剛性が高まり固有振動数が上がる
って状態
走行性能に関しては慣性モーメントが減って良くなっているのは確実ですが、
現状では求める要件が違っていますね、、、

ここまでをまとめて考えると
ホイール軽量化のメリットは
○慣性モーメントの減少により、加速減速性能が上がる
○バネ下固有周波数が上がるので路面追従性が上がりグリップ(トラクション)性能が上がる

デメリットは、、、
○タイヤの個有周波数が高くなる(硬くなる)のでハーシュネス領域の高速道路の継ぎ目やアスファルトの目地段差の鋭いショックを伴う入力が強くなり乗り心地が悪くなる
○同じ理由でロードノイズが大きくなる

競技を行わないロードカーだとホイールの軽量化のメリットは少なく、乗り心地で特に嫌な領域に明らかなデメリットが出るって事です

 ダンパーの仕様変更で「ノーマルホイールから~kg軽量化したので高速道路の継ぎ目を通過するときの乗り心地を直して欲しい」ってオーダーすれば答えてもらえるのでしょうか?
 (「フリクション誤差の範囲だ」って笑われて終わりかな、、、)

 乗り心地を維持したままインチUPするならば、ホイール重量は重くしていくのが乗り心地を維持する方法ってコトになります
(インチUPでタイヤの縦バネが硬くなる分だけホイールの重量を増やして固有振動数を揃える)

 実際に色々なホイールを調べてみると、
乗り心地重視の高級車や純正アルミホイール、チューナー系のアルミホイールは重いんですよ
ポルシェの純正アルミも結構な重量級です。
 激重大径ホイールを取り付けたミニバンやセダンは意外に路面の当りが柔らかく乗り心地が良いですよね、、、
まぁ、大抵は車高下げすぎで大きい段差だとフルボトムしてドカンと来ますが(笑)

逆にインチDownならば縦バネが柔らかくなる分だけホイール重量は軽くする

ロードカーとしてどんなホイールが理想なのかを考えると
「乗り心地が良くて、加減速性能が高いホイール」って事になります、

乗り心地に関してはホイール重量、加減速性能に関しては慣性モーメントが関与するので
重量はノーマルと変わらず、慣性モーメントは少ないホイールが良いって事になりますが
慣性モーメントが減少するとジャイロ効果も薄くなるので速度が上がるほど事情が変わってきます、、、
(今回のホイール交換で高速域で明らかに良くなっています)

って、、、、ホイールの重量すらカタログに載っていない状況なのに慣性モーメント値なんて出て来る訳が無い
残念ながらどのホイールが良いか判りません(笑)
製法と重量を見ながら推測していくしかありません、

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無難な選択はメーカー純正OPTって事になりますね、

社外ホイールで選ぶならば
競争しないなら、超軽量モデルは絶対に選ばずに、ノーマルと同等もしくは重くなるホイールから好みのデザインで
競争するなら適正サイズでとにかく軽く 銭でタイムを買いましょう♪(笑)

乗り心地を維持したまま加減速性能を上げたいならホイールでチマチマ軽量化するより軽量フライホイールで一気に-8kgの方が簡単でお得ですね
低速トルクが減少するって良く聞きますけど、クラッチを繋ぐ一瞬の慣性エネルギーの違いだけで
(蓄えてる慣性が少ないからストールしやすい)走り出しちゃえば同じです
そもそも燃焼から取り出しているエネルギーは同じですから、、、
デメリットのミッションの歯打ち音(ガラガラ音)も少しセッティングを変更すればほぼ解消できます。

あぁ、、、脱線しました、、、

じゃあ、軽量ホイールの使い道を考えると、、、
「ブレーキローターを大径化して重くなったバネ下をノーマル重量に戻す」って使い方ですね

BMWの純正タイヤ&ホイールは、少し細め(傾向としてタイヤの推奨リム幅より0.5細い)の重いホイールに柔らかくて軽いタイヤを組み合わせる傾向にあります。
(一部のホンダ車もやっていますね)

「ドイツ車の乗り心地」って柔らかめのタイヤ+重いホイールが担っている部分が大きいって事かも知れませんね

続きは軽量ホイールのデメリット②へ、、、

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「軽量ホイールのデメリット①」への3件のフィードバック

  1. 失礼しました。先ほど送ったコメントは承認せずに、こちらでお願いいたします。

    初めまして。タイヤ&ホイールについて調べていたら、貴ブログにたどり着き、興味深く拝見しております。

    来月発売のアドバンdB V552を今年中に購入する予定ですが、サイズをどうするかで迷っています。

    現 在

    クルマ:ゴルフ7ヴァリアントHL(車重1380kg) 
       ※1人で乗ることが多いです。
    タイヤ:純正トランザER300 225/45R17
    ホイール:純正17インチ 7J  重量不明

    乗り心地:硬めで、コツコツ拾います。嫌な硬さではありま     せんが、もっとマイルドだといいです。
    静粛性:ロードノイズが大きいのが不満ですが、路面によっ    てはまずまず静かです。
    ハンドリング:申し分ありません。反応が早く、グリップも       いいです。ワインディングが楽しいです。

    ①純正ホイールに
     225/45R17
    ②17インチ 軽量の社外ホイール(7~8kg)に
     225/45R17
    ③17インチ 普通の社外ホイール(9~10kg)に
     225/45R17
    ④17インチ 軽量の社外ホイール(7~8kg)に
     215/45R17 ※XL
    ⑤17インチ 中量の社外ホイール(9~10kg)に
     215/45R17 ※XL
    ⑥16インチ 軽量の社外ホイール(7~8kg)に
     205/55R16 
    ⑦16インチ 中量の社外ホイール(9~10kg)に
     205/55R16 

    どの組み合わせでも、ハンドリング以外は現在よりも良くなると思っていましたが、「軽量ホイールのデメリット」を読んで、心配になってきました。

    現在一番の不満は静粛性、第二の不満が乗り心地です。
    燃費はいいに越したことはありませんが、あまり気にしません。ハンドリングの方が大事です。

    総支払額
    タイヤのみなら、14万円ぐらいまで
    タイヤ+ホイールなら、20万円ぐらいまで用意できます。

    予想で構いませんので、①~⑦のどの組み合わせがよさそうかアドバイスをいただけたらと思います。もちろん、お時間のあるときで結構です。長文失礼しました。

    1. こんにちはヴァリ乗りさん
      タイヤ&ホイールの選択は悩みますよね、、、
      僕もあまり詳しくはありませんが、考えてみると

      ① 純正ホイールに 225/45R17
      ロードノイズと乗り心地はタイヤとホイールの組み合わせですのでタイヤ次第で半分は決まっちゃいますのでタイヤ単体での差を判断することが出来ます。
      もちろん、「磨耗したタイヤ」から「新品タイヤ」への交換なので悪く感じる事はありません

      ② ③はホイールの重量が純正ホイールに比べて軽くなるほどザラザラ感が出てきます

      ④ ⑤は215/45R17にサイズダウンかつ扁平率が同じなのでサイドウォール高さが低くなりタイヤのタワミ量が少なくなるのでシャープ(ピーキー)になります。
      ただし エアボリュームも少なく必要タイヤ空気圧も高くなるので乗り心地は確実に悪化します。
      ⑤で軽量ホイールを選ぶと乗り心地が一番悪い組み合わせです。
      あとは、、、タイヤ外径大丈夫ですか?

      ⑥ ⑦のインチダウンは乗り心地とロードノイズに関しては良い組み合わせだと思います。
      Golf7のコンフォートラインでも16インチの設定があるので 16インチが本命サイズだと思います。
      ただし、タイヤのタワミ量は明らかに増えるので車の反応はマイルドになります。
      ホイールの重量はやはり重い方が「しなやかにいなす」感覚になるのでちょっと悩みますね、、、

      さらに追究するなら
      ホイール強度、真円度、はもちろん
      オフセット量を考えると社外品はオススメしません
      とくにオフセット量を見た目だけで変更して「ツライチ」にしたりするとスクラブ半径が変わるので轍に取られやすくなり直進性が明らかに悪化します。

      以上の事から、、、僕ならば

      ホイールは純正16インチ(コンフォートライン)に205/55R16の組み合わせ
      乗り心地とロードノイズはインチダウンで一気に良くなるので、
      タイヤはややスポーツ寄りでパイロットスポーツ 3もしくは4
      乗り心地(しなやか感)重視ならパイロット プライマシー3
      です。

      ホイールは中古ホイールで探せば純正16インチなら安く入手できますし
      16インチならタイヤ代も安いです
      (17インチを売ってしまえば差額ゼロ)

      第2候補が
      ①の純正17インチホイール 225/45R17+ミシュランプライマシー3 です。
      (たぶん高速なら最良です)

      タイヤ銘柄までヴァリ乗りさんは異なりますが、
      自分の325iカブリオレでミシュラン プライマシー3を使って 乗り心地、静粛性、運動性対ウェット性で高バランス
      価格は高めですがライフも長いのでオススメ出来るタイヤです。

      ご参考になれば幸いです

  2. ご回答ありがとうございます。とても参考になりました。

    やはり、軽量の社外ホイール(7~8kg)に215/45R17が一番悪そうですね。
    外径差は8mm程度なので、セーフかと思います。

    225/45R17
    205/55R16 のどちらかにします。

    プライマシー3は評判がいいですよね。
    VW乗りでも、ミシュラン好きな人が多いです。
    試したい気持ちもあるのですが、前のクルマで履いたことのあるアドバンdBの素晴らしい乗り味と静粛性が忘れられず・・・
    フルモデルチェンジするアドバンdB(数年前から待っていた)の購入が前提でご質問させていただきました。となると、やはり17インチがよさそうな気がします。

    シャコタン、ツライチには興味がありませんが、ホイールのデザインや色は好みのものに換えたいのも事実です。

    純正17インチホイールが本命で、社外ホイール(軽すぎず、強度も問題なし)も検討してみます。

    丁寧で詳しい説明をくださり、感謝いたします。

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