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ホイールアライメント (Wheel Alignment) は、自動車のホイールの整列具合のことで、サスペンションやステアリングのシステムを構成するそれぞれの部品が、どのような角度関係で自動車に取り付けられているかを示すものである。

◆ 概要

;目的

:ホイールアライメントは、かじ取り操作(ステアリング操作)を滑らかにする、直進時や旋回時の走行を安定させる、タイヤの偏磨耗を軽減する、といった目的で、主に特定の積載量、走行速度において、良好な状態となるよう設定、調整される。また、その設定を変更したり調整しなおすことをアライメント調整やアライメント設定等という。

;ホイールアライメントの構成要素との関係

:車としての機能である走る・曲がる・止まるは、このホイールアライメントが大きく関係している。具体的には、ホイール(タイヤ)が車に取り付けられているときに、わずかずつではあるがいろいろな方向で角度が付けられている。この微妙な角度が、一つでも狂うとバランスが悪くなり、様々な走行上のトラブルの原因となる。

:ホイールアライメントの構成要素には、角(前輪および後輪)、角(前輪および後輪)、角(前輪のみ)、(KPIまたはSAIで示される)、、(前輪の回転角度または切れ角のことをいい、20度回転角および最大回転角で示される)、(前後輪セットバック)、(ジオメトリカル・ドライブ・アクシス)などの諸角度がある。もし、その自動車が4WS(四輪操舵式)の場合には、後輪のターニングラジアスも含まれる。

;事故修理後のホイールアライメント点検

:修理後(特に足回りの修理後)の点検として、ホイールアライメントは重大な要素にもなる。点検の基本として、下記の3ポイントを確認する必要がある。

:#ボディーアライメント確認(ボディー修正がカーメーカーのボディー寸法図通りに復元できているか)。

:#修理方法の適正さの確認=修理箇所の強度に問題はないか(例えば、所定の修正装置の使用、修理手順、修理作業者の技能、溶接強度等で確認する)。

:#ホイールアライメントの確認(数値が適正範囲内か)。

;ホイールアライメントの判断

:これまで、ホイールアライメントといえば、フロント・ホイールアライメント(Front Wheel Alignment)といったように、前輪(フロントホイール)でかじ取りをする理由からホイールアライメントは前輪にだけ存在するものと一般的に考えられていた。最近ではサスペンション構造もかなり複雑になり、もはや前輪だけのホイールアライメントだけを考えたホイールアライメント・サービスは成り立たなくなっており、全車輪的に判断する「トータル・ホイールアライメント」という考え方に変わってきている。

◆ キャンバー角

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車両を正面から見たとき、タイヤ上部が外側または内側に傾く角度をキャンバー角という。外側に傾く(逆ハの字)のをポジティブキャンバー(+キャンバー)と言い、内側に傾く(ハの字)のをネガティブキャンバー(-キャンバー)と言う。

現代ではタイヤの接地面を常に活かし切ることを狙ってキャンバーをほとんど付けないのが主流であるが、旋回時には遠心力で車体がロールするのに伴いタイヤの外側から磨耗して行く傾向が出る。

キャンバーの設定はサスペンションの挙動と組み合わせて考えられることが多い。

パワーステアリング機構のない車両では、ポジティブ(プラス)キャンバーにしスクラブ(またはキングピン・オフセット)を減らすことで操舵を軽くすることがよく行われた。

旋回性能を高める目的ではネガティブ(マイナス)キャンバーに設定することが多い。ネガティブ(マイナス)キャンバーを付けると直進時はタイヤの内側が強く路面に接地するため、タイヤの内側から磨耗していく。

◇ キャンバーの役割

#ステアリング操作力の軽減。キャンバーを持たせることで、キングピンオフセット値を小さくして、ステアリングの操作力を軽減させている。

#旋回性能の向上。旋回時に旋回方向から外側のタイヤに大きな横荷重と縦荷重が加わり、キャンバーはポジティブ(プラス)側に引き込まれてしまうため、タイヤと路面との接地性が悪くなる。そのため、あらかじめネガティブ(マイナス)側にキャンバーを設定することで、旋回性能の向上が図られている。近年の自動車は、かなり大きめのネガティブ(マイナス)キャンバーが設定されている自動車も見受けられる。

◇ キャンバーの特性

かつてはキャンバーをつけるとタイヤは傾いた方向に横力が加わり(キャンバー・スラスト)、ステアリング流れが発生した。ただし、現在主流のラジアルタイヤではほとんど起きない。むしろ過度のキャンバーによるタイヤの偏磨耗が発生することが珍しくなく、こちらを注意すべきである。

◇ キャンバー角簡易測定法

糸と物差しさえあれば、簡単に測定できる(リンク画像参照)。

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#水平な場所に車を停める

#おもりを付けた糸を垂らす

#三角関数にてA、B、C の値から角度を割り出す

◆ キングピン角

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車両を正面から見たときのキングピン軸の傾きをキングピン角という。キングピン軸とは、操舵の回転軸のこと(本当に部品として軸が存在しなくともよい)。

また、タイヤ接地中心とキングピン軸の地上交接点とのズレを、スクラブ半径というが、特に左右方向の距離についてはキングピンオフセットともいう※。

マクファーソン・ストラット式サスペンションにおいてはストラット中心軸とキングピン軸を混同しやすいが、この二つは別のものである。(リンク画像参照)

(※日本でしか通じない間違った言葉の使い方とも言われる。諸外国で「キングピンオフセット」といえば「スピンドルオフセット」の事だというが、詳細は不明。)

◆ キャスター角

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車両を側面(横側)から見たときの前輪のキングピン軸の傾きをキャスター角と言う。通常、横側から前輪を見ると、キングピン軸は上部がやや後方へ傾いて設定されている。操舵機構のない(普通の)後輪にはキャスター角は存在しない。ストラットの角度やサスペンションの角度とキャスター角を混同した解説が出回っているが、それらは誤りである。

車両側方から見たキングピン軸地上交接点とタイヤの接地中心の距離をキャスタートレールと呼ぶ。(リンク画像参照)

◇ キャスターの役割

#キャスタートレール(リンク画像参照)による直進性の保持。直進時はタイヤ下部(地面との接点)が後ろに引っ張られる形となり、常に直進性を保つ働きがある。タイロッドで打ち消しあっているが、旋回時になると車輪下部(地面との接点)が内側へと引っ張られ、直進しようとする復元力となる。

#旋回時に必要な対地キャンバーの発生。旋回中は、内輪はポジティブ方向へ、外輪はネガティブ方向への変化を促し、旋回性能向上に貢献する。

◇ キャスターの特性

キャスターは、特に直進性を保つために設定されているが、その反面、キャスターが過小・過大・左右不等になると車輪の復元力が小さくなり、ステアリングの戻りが悪くなったり、旋回時のステアリング・ホイールを保持するのに大きな力が必要になったり、ステアリング流れが発生する、などの現象が発生する。

◆ トウ(トー)角

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車両を上空から見たとき、進行方向に対しタイヤ前端を内側または外側に向ける角度をトウと言う。前輪のトウ=フロントトウ、後輪のトウ=リアトウである。直進安定性をなどを調整している。

進行方向に対し前端を内側に向ける角度を「トウイン (toe-in) 」外側に向ける角度を「トウアウト (toe-out) 」という(つま先のことをtoe[外部リンク]touと言うが、それがinを向いているかoutを向いているかということ。人間なら内股、がに股のようなもの)。トウインは+で表し、トウアウトは-で表す(例えばトウアウトならば -0°06′や-1.0mm など)。

日本では車輪の前端と後端の左右方向のズレを"mm(ミリメートル)"で表してきたが、日本以外では一般的に角度であらわす。日本においても、海外製の測定器が流通するにしたがい、角度表示も増えてきている。幾何学的中心線を基準にするが、左右を総合したトータルトウも意味を持つ。

◇ トウの役割

#タイヤの抵抗によるトウアウトの防止。前輪にはポジティブ(プラス)スクラブがつけられている事が多く、路面との摩擦抵抗により常に前開きになるようにモーメントが働く。そこで、あらかじめトウインを設定、走行中にトウアウトになることを防いでいる。

#サスペンションに内側の張力を発生させ、車両の安定性を高める。逆にトウアウトにすると、ハンドル操作に対してあいまいな反応を示すようになる。

#偏磨耗の防止。現代のタイヤは年々偏平化の傾向にあり、ネガティブキャンバーの弊害として内側偏磨耗が起きやすい。トウインをつけることで内側偏磨耗を緩和することが出来る。

(元は、キャンバー(ポジティブ)によるキャンバースラスト(この場合、左右のタイヤが離れていこうとする)の動きを打ち消すのが目的だった。ポジティブキャンバーや細く丸いバイアスタイヤの時代と比べると、トウインの目的がかなり違っている)

◇ トウの特性

トウインは、ハンドル操作に機敏な反応を示す反面、過剰であればドライバーの疲労を引き起こす。市販車ではトウゼロ〜ややトウインが主流であり、トウアウトは稀。(レース車両などでは意図的にトウアウトにすることもあり、他の要素と組み合わせることで様々な効果を出す)

トウはキャンバー角やキャスター角以上に、影響が大きいと言われる。車検では、フロントのトウにもっとも近い「サイドスリップ」が、アライメントの要素として唯一の点検項目になっている。

◆ ターニングラジアス

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ターニングラジアス(ターニングアングル)とは、旋回時における左右の前輪の切れ角度のことをいう。ターニングラジアスが狂うと、直進時のホイールアライメントが正しくても、タイヤの磨耗を早めることになり、旋回時の走行や安定性にも大きな影響を与える。

◇ ターニングラジアスの役割

ターニングラジアスの役割は、前輪に常に適切な切れ角を持たせることである。ステアリングリンケージの仕組みにより、ナックルアームを若干内側に向けて取り付けることで、左右の切れ角は内側に大きく、外側に若干小さい切れ角となる。

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