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ホイールの要求特性のポイント

ホイールを交換したいとき、どのような点を重視しますか。
カスタマイズの際はお洒落なホイールや、車をかっこよくしてくれるホイールに目がいきがちですが、ホイールに要求される性能、特性を理解しておかないと、満足のいくホイールとは出会えません。
ホイールの役割はデザイン性を高めるだけでなく、車を動かそうとする車軸の回転力をタイヤに伝えたり、車体の下部重量を抑えることでサスペンションの動きを高めたり、ハンドリング、ブレーキ性能を高めて操縦安定性をもたらし、乗り心地を向上させて走行性能を高めてくれることです。
こうしたホイールの役割を発揮させるには、どのような特性を持ち合わせていなければならないのでしょうか。
重要な要求特性は軽量であること、剛性に富んでいること、強度が強いこと、リム形状が正確で精度が高いことなどです。

理想のホイールに最も重要な要素

理想のホイールを実現するために、最も重要な要求特性は軽さです。
手に取ったときに軽いホイールは、装着した際の操舵レスポンスにも差を与えてくれます。
ホイールは回転体であるため、ホイールが軽くなることで、慣性重量が軽減され、操縦性を高めてくれるのです。

理想のホイールの基本性能

もっとも、理想のホイールとしてホイールが十分に性能を発揮するためには、軽さだけでは足りません。
軽さに加えて剛性と強度も不可欠です。
中でも、剛性確保はホイール性能の基本と言われています。
それはなぜでしょうか。

ホイールと剛性の関係

ホイールに力が加わるとホイールが変形します。
形を元に戻そうとする性質を弾性と呼び、変形しないように抑える強さを剛性と呼んでいます。
力を受けたホイールは、弾性域を過ぎてしまえば、変形が戻らなくなり、最終的に破壊されてしまうので非常に危険です。
剛性が確保されていれば、ホイールに力がかかったときに変形しにくくなります。
この点、剛性は強度と置き換えられがちですが、剛性と強度は違います。
剛性は変形のしにくさ、強度は壊れにくさです。

高性能タイヤにこそ剛性が重要

近年ではタイヤもどんどん高性能化しています。
だからこそ、理想のホイールには剛性が重要となっています。
高性能タイヤは強力なグリップ力を有するのが一般的です。
せっかくのグリップ力を適正に発揮させるためにも、車体とタイヤとを結びつけて、車体からかかってくる力を受け止めるホイールには高い剛性が求められるのです。
剛性が低いと、タイヤからの力に対して大きくたわみ、変形してしまうので注意しなくてはなりません。

ホイールの剛性と強度を上げる製法

理想のホイールには剛性も強度も不可欠な要素です。
この点、アルミ合金ホイールの場合、製法によって強度を高めることはできても、剛性を高めることはできません。
この点、ホイールの製造法には大きく分けて鍛造製法と鋳造製法があります。
ホイールなどの製法をある程度知っている方なら、鍛造製法は強いというイメージをお持ちのことでしょう。
鍛造製法は日本で伝統的な鍛冶屋の刀づくりに似ており、アルミ地金を何千トンもの力を用いてプレスして形状を作り上げます。
これに対して、鋳造製法はアルミ地金を溶かして鋳に流して作ります。
そのため、一般的には鍛造製法のホイールのほうが、軽くて強いと言われているのです。
一方で、物体に力を加えたときに元の形に戻る弾性変形域を縦弾性係数という数値で比べると、鍛造製法も鋳造製法もほぼ同じになります。
つまり、剛性としては鍛造製法も鋳造製法も同等なのです。
しかも、比重もほぼ同等になるので、軽さも同じになります。
鍛造製法の秀でているところは、強度が強いという点であり、軽さや剛性では鋳造製法も劣るところはありません。
鍛造製法では、強い力がかかっても破壊されにくいという強度の強さがメリットです。
もっとも、強度が高いからと極端に軽量化すれば、強度は確保されても、極端に剛性が低いホイールとなってしまい、理想のホイールの要求特性の1つが欠けてしまいます。
つまり、ゴムのような弾性に富んだホイールになってしまうため、高性能なタイヤを装着しても、十分な性能を引き出せなくなるのです。

製法や技術力にも留意

理想のホイールを選ぶなら、製法やメーカーの技術力にも目を向けてみましょう。
鍛造製法により軽量、強度、剛性の3つがバランスよく保たれているホイールを選ぶのも1つの方法です。
一方、鋳造製法と鍛造製法のハイブリッド技術を用いているホイールも注目に値します。
鋳造製法のホイールでありながら、鍛造並みの強度を確保できるホイールも登場しているからです。
モータースポーツにも十分に対応できる強度を持ちつつ、鍛造製法のメリットである自由度の高いデザイン性や低コスト性を併せ持ったホイールもおすすめです。

精度の高さを決める設計力

理想のホイールの要求特性には軽量、剛性、強度に加えて、リム形状が正確で精度が高いことも求められます。
精度を高めるためには、メーカーの優れた設計力がポイントです。
タイヤからかかる大きな力に対して高い剛性を保つには、力にあらがう方向の断面積を増やすことが必要になります。
もっとも、断面積を増やせば、当然ながらホイールは重くなってしまい、理想のホールの要求特性である軽量さを失ってしまいます。
そこで、スポークレイアウトやその断面形状、リムの形状を精密に設計することで、ホイールの重量を増やすことなく、高い剛性を確保することができるのです。
設計の精度を高めるためには、削り取っても剛性が変わらない部分を洗い出さなくてはなりません。
削っても剛性が変わらない部分を応力集中の少ないポイントとも呼びますが、それを発掘するためには、グラム単位のシビアな軽量化が求められます。
理想のホイールを生み出すために必要なのは、製法によって強度をを確保することと、優れた設計力と技術力によって剛性と軽さを実現させることです。
つまり、理想のホイールを追い求める場合、メーカーの製法や設計力、技術力にも着目することがポイントです。
理想のホイールを見出して買い替えをしたい場合は、現在お使いのホイールを買取に出し、買い替えコストを抑えましょう。