Running, Steering, and Braking Systems (Chassis)

タイヤの転ころがり抵抗ていこう・静荷重せいかじゅう半径はんけい・静的せいてき縦たてばね定数ていすうとスタンディング・ウェーブ現象げんしょう

Tire Rolling Resistance, Static Loaded Radius, Static Vertical Spring Constant, and Standing Wave

タイヤが路面ろめんを転ころがる際さいに生しょうじる「転ころがり抵抗ていこう」は、主おもにタイヤの接地せっち部分ぶぶんが「圧縮あっしゅくと復元ふくげんを繰くり返かえすことによる変形へんけい（ヒステリシス損そん）」によって発生はっせいし、タイヤ空気圧くうきあつが低ひくいほど変形量へんけいりょうが大おおきくなって転ころがり抵抗ていこうが増加ぞうかする。

'Rolling resistance' generated as a tire rolls on the road surface is caused primarily by 'deformation from repeated compression and recovery (hysteresis loss)' of the tire contact patch; the lower the tire inflation pressure, the greater the deformation and the higher the rolling resistance.

「静荷重せいかじゅう半径はんけい」とは、規定きていの空気圧くうきあつを充填じゅうてんしたタイヤに一定いっていの垂直すいちょく荷重かじゅうを加くわえて静止せいしさせたときの、「路面ろめんから車軸しゃじく中心ちゅうしん（ホイール中心ちゅうしん）までの垂直すいちょく距離きょり」をいう。

'Static loaded radius' refers to the 'vertical distance from the road surface to the wheel axle center (wheel center)' when a tire inflated to specified pressure is stationary under a specified vertical load.

また「静的せいてき縦たてばね定数ていすう」とは、タイヤに垂直すいちょく荷重かじゅうを加くわえたときの「単位たんいたわみ量りょう（1mm）あたりの垂直すいちょく荷重かじゅう」を「N/mm」で表あらわした値あたい（垂直すいちょく荷重かじゅうN÷たわみ量りょうmm）である。

Furthermore, the 'static vertical spring constant' is the value expressing the 'vertical load per unit vertical deflection (1 mm)' in 'N/mm' (vertical load N ÷ deflection mm) when a vertical load is applied to the tire.

タイヤの静的せいてき縦たてばね定数ていすうは、その値あたいが「小ちいさいほど（ばねが柔やわらかいほど）路面ろめんからの衝撃しょうげきを吸収きゅうしゅうしやすく、乗のり心地ごこちが良よい」（大おおきいほど乗のり心地ごこちが良よいという記述きじゅつは誤あやまり）。

Regarding the static vertical spring constant of a tire, 'the smaller the value (the softer the spring), the more easily it absorbs road shocks and the better the ride comfort' (statements claiming a larger value gives better ride comfort are incorrect).

空気圧くうきあつが低ひくいタイヤで高速こうそく走行そうこうすると、接地部せっちぶの後方こうほうでトレッド部ぶの変形へんけいが復元ふくげんしきれずに波状はじょうにうねる「スタンディング・ウェーブ現象げんしょう」が発生はっせいし、急激きゅうげきに発熱はつねつしてバースト（破裂はれつ）に至いたる危険きけんがある。

When driving at high speeds on underinflated tires, tread deformation behind the contact patch fails to recover in time and undulates in waves—a phenomenon called a 'standing wave'—causing rapid heat buildup and the danger of a tire burst.

サスペンションのばね特性とくせい（金属きんぞくばね・エア・スプリング）とショック・アブソーバ

Suspension Spring Characteristics (Metal Springs vs. Air Springs) and Shock Absorbers

サスペンションに用もちいられる金属きんぞくばね（コイル・スプリング、リーフ・スプリング、トーション・バー）は、荷重かじゅうが変化へんかしてもばね定数ていすうが一定いっていであるため、空車時くうしゃじなど積載せきさい荷重かじゅうが軽かるいときはボデーの「固有こゆう振動数しんどうすうが高たかくなり」、乗のり心地ごこちが硬かたく（悪わるく）なる。

Metal springs used in suspension systems (coil springs, leaf springs, torsion bars) have a constant spring rate even when load changes; therefore, when payload is light (such as when unladen), the 'natural frequency of the vehicle body becomes higher', making ride comfort stiffer (worse).

一方いっぽう、大型おおがたバスやトラック、高級こうきゅう乗用車じょうようしゃに使つかわれる「エア・スプリング（空気くうきばね）」は、圧縮あっしゅく空気くうきの弾性だんせいを利用りようしており、細こまかい高周波こうしゅうは振動しんどうの吸収きゅうしゅうに優すぐれている。

Conversely, 'air springs' used on large buses, trucks, and luxury passenger cars utilize the elasticity of compressed air and excel at absorbing fine, high-frequency vibrations.

エア・スプリングでは、積載せきさい荷重かじゅうが増ふえると「レベリング・バルブ」が働はたらいてエア・チャンバ内ないへ圧縮あっしゅく空気くうきを供給きょうきゅうし、「車高しゃこうを常つねに一定いっていに保たもつ」と同時どうじに、内圧ないあつ上昇じょうしょうによって「ばね定数ていすうを自動的じどうてきに大おおきくする」。

In an air spring system, when payload increases, a 'leveling valve' operates to supply compressed air into the air chamber, 'keeping vehicle height constant at all times' while simultaneously 'automatically increasing the spring constant' via the rise in internal pressure.

このように荷重かじゅうの増減ぞうげんに比例ひれいしてばね定数ていすうが変化へんかするため、空車時くうしゃじから積車時せきしゃじまでボデーの「固有こゆう振動数しんどうすうがほぼ一定いっていに保たもたれ」、荷重かじゅうに関かかわらず良よい乗のり心地ごこちを維持いじできる。

Because the spring constant changes in proportion to load increases or decreases, the 'natural frequency of the body is kept nearly constant' from unladen to fully laden conditions, maintaining good ride comfort regardless of load.

また「ショック・アブソーバ」はオリフィスを通とおるオイルの流動りゅうどう抵抗ていこう（減衰力げんすいりょく）によってばねの振動しんどうを速すみやかに収束しゅうそくさせ、「スタビライザ」は左右さゆうの車輪しゃりんが逆ぎゃく方向ほうこう（上下じょうげ別べつ々べつ）に動うごいたときにバーのねじり反力はんりょくで車体しゃたいの傾かたむき（ローリング）を抑おさえる。

Additionally, a 'shock absorber' quickly damps spring oscillations using the flow resistance (damping force) of oil passing through orifices, while a 'stabilizer (anti-roll bar)' suppresses body roll using torsional reaction force when the left and right wheels move in opposite vertical directions.

電動式でんどうしきパワー・ステアリング（EPS）とホールIC式しきトルク・センサ

Electric Power Steering (EPS) and Hall-IC Torque Sensor

「電動式でんどうしきパワー・ステアリング（EPS）」は、運転者うんてんしゃの操舵そうだトルクや車速しゃそくに応おうじてEPS・ECUが電動でんどうモータの電流でんりゅうを制御せいぎょし、ステアリング操作力そうさりょくを補助ほじょ（アシスト）する装置そうちであり、据すえ切ぎり時じや低速ていそく走行時そうこうじは大おおきな電流でんりゅうを流ながし、高速こうそく走行時そうこうじは電流でんりゅうを減へらして操縦そうじゅう安定性あんていせいを高たかめる。

'Electric Power Steering (EPS)' is a system in which the EPS-ECU controls electric motor current according to the driver's steering torque and vehicle speed to assist steering effort—supplying a large current during stationary or low-speed steering and reducing current at high speeds to enhance steering stability.

操舵そうだトルクを検出けんしゅつする「ホールIC式しきトルク・センサ」では、ステアリング・ホイール側がわの「インプット・シャフト」とピニオン・ギヤ側がわの「アウトプット・シャフト」が細ほそい「トーション・バー」を介かいして連結れんけつされている。

In a 'Hall-IC torque sensor' that detects steering torque, the 'input shaft' on the steering wheel side and the 'output shaft' on the pinion gear side are connected via a thin 'torsion bar'.

ここで「インプット・シャフトには多極たきょく磁石じしゃく」が取とり付つけられ、「アウトプット・シャフトには磁気じきを集あつめるヨーク（軟磁性体なんじせいたいリング）」が取とり付つけられている（取付とりつけ位置いちが逆ぎゃくになっている選択肢せんたくしは誤あやまり）。

Here, a 'multi-pole magnet is mounted on the input shaft', and a 'magnetic yoke (soft magnetic ring) that collects magnetic flux is mounted on the output shaft' (options that reverse these mounting positions are incorrect).

ステアリング・ホイールを操作そうさしてトーション・バーに「ねじれ」が生しょうじると、インプット・シャフト（多極たきょく磁石じしゃく）とアウトプット・シャフト（ヨーク）の間あいだに相対的そうたいてきな回転かいてん変位へんいが生しょうじる。

When the steering wheel is turned and the torsion bar twists, a relative rotational displacement occurs between the input shaft (multi-pole magnet) and the output shaft (yoke).

この変位へんいによってヨークから磁気じきコレクタを経由けいゆして「ホールIC」を通過つうかする磁束じそく密度みつどが変化へんかし、ホールICは「操舵力そうだりょく（トルクの大おおきさ）と操舵そうだ方向ほうこう（右みぎ・左ひだり）の両方りょうほう」を電圧でんあつ信号しんごうとして検出けんしゅつする。

This displacement changes the magnetic flux density passing from the yoke through the magnetic collector to the 'Hall IC', allowing the Hall IC to detect 'both steering force (torque magnitude) and steering direction (left or right)' as voltage signals.

ホイール・アライメント（キャンバ・キャスタ・キングピン傾角けいかく・トーイン）とサイド・スリップ

Wheel Alignment (Camber, Caster, Kingpin Inclination, Toe-In) and Side Slip

「ホイール・アライメント」とは車輪しゃりんの整列せいれつ状態じょうたいをいい、前輪ぜんりんを前まえから見みて上側うわがわが外側そとがわに傾かたむく「プラス・キャンバ」や、操舵そうだ中心軸ちゅうしんじくの上側うわがわが内側うちがわに傾かたむく「キングピン傾角けいかく」は、路面ろめんでの操舵そうだ抵抗ていこう（キングピン・オフセット）を減へらしてハンドル操作力そうさりょくを軽減けいげんする。

'Wheel alignment' refers to the geometric arrangement of the wheels: 'positive camber' (where the top of the front wheels tilts outward when viewed from the front) and 'kingpin inclination' (where the top of the steering pivot axis tilts inward) reduce the kingpin offset (scrub radius) on the road surface to lighten steering effort.

また横よこから見みてキングピン軸じくの上側うわがわが後方こうほうへ傾かたむく「プラス・キャスタ」は、キャスタ・トレールを作つくり出だして直進ちょくしん安定性あんていせいと旋回後せんかいごのハンドル復元力ふくげんりょく（セルフ・アライニング・トルク）を与あたえる。

Meanwhile, 'positive caster' (where the top of the kingpin axis tilts rearward when viewed from the side) creates caster trail, providing straight-line stability and steering wheel return force after cornering (self-aligning torque).

上うえから見みて左右さゆう前輪ぜんりんの前側まえがわの間隔かんかく（A）が後側うしろがわの間隔かんかく（B）より狭せまくなっている状態じょうたいを「トーイン（B − A）」といい、プラス・キャンバによってタイヤが外側そとがわへ転ころがろうとするキャンバ・スラストを打うち消けして偏摩耗へんまもうと横滑よこすべりを防ふせぐ。

Viewed from above, the condition where the front distance (A) between the left and right front tires is narrower than the rear distance (B) is called 'toe-in (B − A)', which cancels out camber thrust (the tendency of positively cambered tires to roll outward) to prevent uneven wear and side slip.

自動車じどうしゃが直進ちょくしんした際さいに前輪ぜんりんが横方向よこほうこうに滑すべる量りょうを「サイド・スリップ量りょう」といい、道路どうろ運送うんそう車両しゃりょうの保安ほあん基準きじゅんでは、サイド・スリップ・テスタで測定そくていした際さいに「走行そうこう1mについてインまたはアウトに5mm以内いない」でなければならないと定さだめられている。

The amount by which the front wheels slip sideways when the vehicle travels straight ahead is called 'side slip'; under the Road Transport Vehicle Safety Standards, when measured with a side-slip tester, it must be 'within 5 mm (inward or outward) per 1 m of travel'.

もしキャンバが変化へんかしないままトーインが過大かだいになると、タイヤは内側うちがわ（イン側がわ）へ横滑よこすべりし、トレッドの「外側そとがわ」が羽根状はねじょうに摩耗まもうするフェザー・エッジ摩耗まもうが生しょうじる。

If toe-in becomes excessive while camber remains unchanged, the tires are dragged inward, causing featheredge wear where the 'outer' side of the tread wears in a feather-like pattern.

ブレーキの制動せいどう作用さよう・停止ていし距離きょり計算けいさん・ブレーキ液えきとベーパー・ロック現象げんしょう

Braking Action, Stopping Distance Calculation, Brake Fluid, and Vapor Lock

自動車じどうしゃの油圧式ゆあつしきブレーキ（制動せいどう装置そうち）は、パスカルの原理げんりによりマスタ・シリンダで発生はっせいさせた油圧ゆあつを各かく車輪しゃりんへ伝つたえ、パッドやライニングの摩擦まさつによって走行中そうこうちゅうの自動車じどうしゃが持もつ「運動うんどうエネルギを熱ねつエネルギに変換へんかん」して減速げんそく・停止ていしさせる。

An automotive hydraulic brake system transmits hydraulic pressure generated in the master cylinder to each wheel according to Pascal's principle, using friction from pads or linings to 'convert the kinetic energy of the moving vehicle into heat energy' to decelerate and stop the vehicle.

運転者うんてんしゃが危険きけんを認知にんちしてから自動車じどうしゃが完全かんぜんに停止ていしするまでの「停止ていし距離きょり」は、ブレーキが効きき始はじめるまでの「空走くうそう距離きょり（空走くうそう時間じかん×速度そくど）」と、ブレーキが効きき始はじめてから停止ていしするまでの「制動せいどう距離きょり」を足たし合あわせた距離きょりである。

The 'stopping distance' from the moment the driver perceives danger until the vehicle comes to a complete halt equals the sum of the 'free-running (reaction) distance (reaction time × speed)' before the brakes begin to take effect and the 'braking distance' from when the brakes take effect until the vehicle stops.

路面ろめんとの摩擦まさつ係数けいすうが一定いっていのとき、空走くうそう距離きょりは走行そうこう速度そくどに比例ひれいするが、「制動せいどう距離きょりは走行そうこう速度そくどの2乗じょうに比例ひれいして長ながくなる」（例れいえば速度そくどが2倍ばいになると制動せいどう距離きょりは4倍ばいになる）。

When the coefficient of friction with the road surface is constant, free-running distance is proportional to travel speed, whereas 'braking distance increases in proportion to the square of travel speed' (for example, doubling speed quadruples braking distance).

グリコール系けいブレーキ液えき（DOT3・DOT4など）には「吸湿性きゅうしつせい（大気中たいきちゅうの水分すいぶんを吸収きゅうしゅうする性質せいしつ）」があり、水分すいぶんを吸収きゅうしゅうするほど「沸点ふってんが低下ていかする」ため、定期的ていきてきな交換こうかんが必要ひつようである。

Glycol-based brake fluid (such as DOT3 and DOT4) is 'hygroscopic (absorbs moisture from the atmosphere)'; the more moisture it absorbs, the lower its 'boiling point drops', requiring periodic replacement.

降坂時こうはんじにフット・ブレーキを多用たようしてブレーキ液えきが沸騰ふっとうし、配管内はいかんないに気泡きほうが生しょうじてペダルを踏ふんでも油圧ゆあつが伝つたわらなくなる現象げんしょうを「ベーパー・ロック現象げんしょう」といい、摩擦材まさつざい自体じたいの過熱かねつで摩擦まさつ係数けいすうが低下ていかする「フェード現象げんしょう」と区別くべつする。

When descending a long grade and overusing the foot brake causes the brake fluid to boil and form vapor bubbles in the lines—so stepping on the pedal fails to transmit hydraulic pressure—it is called 'vapor lock', which must be distinguished from 'fade', where overheating of the friction material itself lowers its friction coefficient.

ABS（アンチロック・ブレーキ・システム）と横滑よこすべり防止ぼうし装置そうち（ESC）

ABS (Anti-Lock Brake System) and Electronic Stability Control (ESC)

「ABS（アンチロック・ブレーキ・システム）」は、急制動時きゅうせいどうじや滑すべりやすい路面ろめんでの制動時せいどうじに各かく車輪しゃりんの回転かいてん速度そくどを監視かんしし、ホイール・シリンダ油圧ゆあつを「減圧げんあつ・保持ほじ・増圧ぞうあつ」することで車輪しゃりんのロックを防ふせぎ、車両しゃりょうの方向ほうこう安定性あんていせいとハンドル操舵性そうだせいを確保かくほする。

'ABS (Anti-lock Brake System)' monitors the rotational speed of each wheel during sudden braking or braking on slippery surfaces and controls wheel cylinder pressure through 'pressure decrease, hold, and increase' to prevent wheel lock, ensuring directional stability and steerability.

ABSには「フェイルセーフ機能きのう」が備そなわっており、万一まんいちABSの電気でんき系統けいとうに異常いじょうが発生はっせいした場合ばあいは、ABS警告灯けいこくとうを点灯てんとうさせるとともに「ABSの制御せいぎょを停止ていしし、通常つうじょうのブレーキ（サービス・ブレーキ）として問題もんだいなく作動さどうさせる」。

ABS is equipped with a 'fail-safe function': in the event an electrical fault occurs in the ABS system, it illuminates the ABS warning lamp, 'stops ABS control, and allows the brakes to operate normally as ordinary service brakes'.

またエンジン始動しどう直後ちょくごの発進時はっしんじには、ABS・ECUがソレノイド・バルブやポンプ・モータの電気的でんきてきな初期しょき点検てんけん（イニシャル・チェック）を行おこなうため、「ハイドロリック・ユニットから一時的いちじてきに作動音さどうおんが発生はっせいすることがある」が正常せいじょうである。

Immediately after starting the engine and pulling away, the ABS-ECU performs an initial electrical check of the solenoid valves and pump motor, so 'the hydraulic unit may temporarily produce an operating sound', which is normal.

なお、完全かんぜんに放電ほうでんしたバッテリをブースタ・ケーブルで接続せつぞくして始動しどうし、充電じゅうでんが不十分ふじゅうぶんなまま直ただちに走行そうこうすると、電源でんげん電圧でんあつ低下ていかを検知けんちしてABS警告灯けいこくとうが点灯てんとうすることがある。

Note that if a completely discharged battery is jump-started with booster cables and the vehicle is driven immediately before charging is sufficient, the ABS warning lamp may illuminate due to low power supply voltage detection.

ABS警告灯けいこくとうの点滅てんめつによりダイアグノーシス・コードを読よみ取とる際さい、2つ以上いじょうの異常いじょうコードがあるときは、発生順はっせいじゅんではなく「コード番号ばんごうの小ちいさい順じゅん」に表示ひょうじされる点てんに注意ちゅういする。

When reading diagnostic trouble codes via the blinking of the ABS warning lamp, if two or more trouble codes are stored, they are displayed in 'ascending order from the smallest code number' rather than in the chronological order in which they occurred.

試験しけんによく出でるポイントと覚おぼえ方かた

Common Exam Points and How to Remember Them

シャシ分野ぶんや（走行そうこう・操縦そうじゅう・制動せいどう）の2号ごう学科がっか試験しけんでは、タイヤのばね定数ていすう、エア・スプリング、EPSのトルク・センサ、ホイール・アライメント、およびABSの5項目こうもくが頻出ひんしゅつである。

In the chassis section (running, steering, braking) of the Type 2 written exam, five topics appear frequently: tire spring constant, air springs, EPS torque sensors, wheel alignment, and ABS.

タイヤとサスペンションでは、「静的せいてき縦たてばね定数ていすう（N/mm）＝小ちいさいほど柔やわらかく乗のり心地ごこちが良よい」「静荷重せいかじゅう半径はんけい＝路面ろめんから車軸しゃじく中心ちゅうしんまでの垂直すいちょく距離きょり」「エア・スプリング＝荷重かじゅうが増ふえるとばね定数ていすうも大おおきくなり固有こゆう振動数しんどうすうが一定いってい」と覚おぼえよう。

For tires and suspension, memorize: 'Static vertical spring constant (N/mm) = smaller value means softer and better ride comfort', 'Static loaded radius = vertical distance from road surface to axle center', 'Air spring = as load increases, spring constant increases so natural frequency stays constant'.

ステアリングとアライメントでは、「ホールIC式しきトルク・センサ＝インプット・シャフトに多極たきょく磁石じしゃく、アウトプット・シャフトにヨーク（操舵力そうだりょくと方向ほうこうの両方りょうほうを検出けんしゅつ）」「トーイン＝B − A」「サイド・スリップ保安ほあん基準きじゅん＝走行そうこう1mにつき5mm以内いない」を確実かくじつに押おさえる。

For steering and alignment, lock in: 'Hall-IC torque sensor = multi-pole magnet on input shaft, yoke on output shaft (detects both force and direction)', 'Toe-in = B − A', 'Side slip safety standard = within 5 mm per 1 m of travel'.

ブレーキとABSでは、「停止ていし距離きょり＝空走くうそう距離きょり＋制動せいどう距離きょり（運動うんどうエネルギ→熱ねつエネルギ）」「ABS故障時こしょうじ＝通常つうじょうのブレーキとして作動さどう」「ABS警告灯けいこくとうの故障こしょうコード点滅てんめつ＝コード番号ばんごうの小ちいさい順じゅん（発生順はっせいじゅんは誤あやまり）」が鉄板てっぱんのポイントである。

For brakes and ABS: 'Stopping distance = Free-running distance + Braking distance (kinetic energy → heat energy)', 'On ABS fault = operates as normal brakes', 'ABS warning lamp blinking multiple codes = displayed in ascending order from smallest code number (order of occurrence is false)'.