自動車の荷重を変化させて前輪部車体の沈み量と後輪部車体の沈み量を測定することで等価ばね定数を計算します。
等価ばね定数はコイルスプリングだけでなく、タイヤ、ロアアーム、スタビライザー、ショックアブソーバーなどの弾性力がある部品は全て含まれます。
あまり知られていませんが、エンジンメンバーも等価ばね定数に含まれています。
ばね定数はバネレートとも呼ばれています。
等価ばね定数がわかっている場合は、等価ばね定数を入力することで、車高の下がり量を計算することができます。
前輪と後輪を基準にしてモーメントを計算し、前輪荷重変化量と後輪荷重変化量を変化した高さで割るとばね定数が計算できます。
| フロント荷重の変化量 | リヤ荷重の変化量 |
| $$ \Delta Wf= \frac{(L-Ld)m}{L} $$ | $$ \Delta Wr= \frac{Ld\cdot m}{L} $$ |
| フロント等価ばね定数 | リヤ等価ばね定数 |
| $$ \Delta kf= \frac{\Delta Wf}{hf} $$ | $$ \Delta kr= \frac{\Delta Wr}{hr} $$ |
下のフォームは車高が下がった量を入力すれば「ばね定数」が計算されます。ばね定数を入力すれば「下がった量」が自動で計算されます。
※フロント及びリヤの等価ばね定数は1つの車輪部分ではなく左右の合計値です。
ヴォクシーなどのミニバンの純正サスペンションコイルのばね定数は1本あたりフロント2.5kgf/mm、リヤ4.8kgf/mmが平均的な数値になっています。
この数値にタイヤ、スタビライザーやロアアーム、ショックアブソーバーなどの別部品のばね定数を加えてたものが等価ばね定数になります。
ポイント
- ばね定数が大きいと反発する力が強いので重量のある荷物を載せても車体は沈みにくいです。
- ばね定数が大きいと反発する力が強いので乗り心地はゴツゴツした感じになります。
その他の自動車の計算はタイヤ半径の計算や単位換算の計算、坂道走行性能計算ページも参考に見て下さい。
荷物を載せた高さによって変化する重心高の計算
荷物を載せる位置によって車の重心高が変わります。
元々の重心高より高い位置に荷物を載せれば重心高が上がり傾斜で横転するリスクが上がります。
逆に安定させたければ元々の重心高より低い位置に荷物を載せると安定します。
最大安定傾斜角度のページも参考にして下さい。
$$ H= \frac{m \cdot h+md \cdot hd}{m+md} $$
