よく勘違いされるキャスターウェッジの入れ方。

　私のジムニーは、リーフ・シャックルを交換してから4WD時の特にスピードを出したとき、フロント側のプロペラシャフト辺りから音と振動がします。
　これは皆さんがよくやっているように、キャスターウェッジを取り付けたり、時にはプロペラシャフトにスペーサーを入れたりして解消します。

　今回は前者のキャスターウェッジの取り付け方についてです。ここのところ、この件で悩んで勉強していました。とりあえずはフロント側について言及します。


　APIOさんのホームページでも説明されていますが、直進安定性を向上させるには前が高くなるように取り付け、異音や振動を解消させるには後が高くなるように取り付け、両者の関係はトレードオフのように説明があります。APIOさんに限らず多くのジムニーショップがこう説明していると思いますが、これはちょっと安直な考えかと。

　最大の矛盾点として、リフトアップしてプロペラシャフトが斜めになっている車において、フロントデフとプロペラシャフト間のジョイントの角度を0になるように補正をしても、トランスファーとプロペラシャフト間のジョイントの角度は0にはなりません。

　しかしながら、この方法でキャスターウェッジを入れて解消されたというケースもあります。これはデフのフランジの位置が上がり、ペラシャの角度が小さくなり、トランスファー側のジョイントの角度も小さくなったためだと考えられます。

　この件について調査するため、『基礎機構学』『機械設計』という本を2冊借りてきました。
異音・振動を解消させる方法は２つ　以下で説明します。
　ユニバーサルジョイントは、ドライブシャフトに使われているようなジョイントと異なり、角度をつけた状態で回転させると、駆動軸(トランスファー側)が一定角速度で回転しても、従動軸(プロペラシャフト)の運動は周期的な変化します。
トランスファー：一定角速度
プロペラシャフト：周期的に変化する角速度
この状況で、デフを一定角速度で回すには、デフ側のジョイントの角度をトランスファー側のジョイントの角度と同じにすることによって、一度周期的変動をする回転を再び一定角速度で回転するように戻します。
　もう1つは、両方のユニバーサルジョイントの角度を0に近づけること。
　しかし車高を上げてプロペラシャフトが斜めになっている以上、ジョイントの角度は0にはなりません。0にしたいのであれば車高を下げるなどしてトランスファーとデフの高さをそろえるより仕方ないです。

　このホームページなんか角速度の式もあって良い説明があります。解決方法も載っちゃってます。
　参考ページ①：http://www.kyowa-uj.com/prod/tech-info/index.html

　ちなみに、デフ側のジョイント角度が0になるようにキャスターウェッジを取り付けることは、せっかく角速度の変化を打ち消しあうためにユニバーサルジョイントが2つあるのに、1つにしてしまっているのと同じことです。つまり、T/Fとプロペラシャフト間で発生した周期差をもろにうけ、それだけのねじり振動が伝わります。



　そこで何°のキャスターウェッジが適正なのかを知るために、自分のジムニーのユニバーサルジョイントが今どれくらいの角度を持っているかを調べてみました。
　角度を測れる定規を持っていなかったので、なんとか角度を測ろうと考えた結果、ノギスの長い方をデフのフランジに当てて、短い方の先端が地面に当たるまで下げ、その時の地面からノギスの角までの高さを測り、三角関数(アークサイン)からデフのフランジが垂直からどれだけ傾いているか求められます。
　結果、フロント8°、リヤ6°くらいデフのフランジがトランスファーの方を向いていました。測り方的に精度が低いので信用度は低いです…
　さらに気をつける点は、今測ったのはデフ側のジョイントが地面に対してどのくらいの角度を持つかであって、T/F側は不明です。T/Fは必ずしも水平についてないので注意が必要。やっぱり角度測れる定規で、T/F側、デフ側を測るのが一番ですね。
　T/Fを水平にして、上記角度のキャスターウェッジを入れると良いはずです。完全に角度を同じにしないにしても、なるべく2つの角度を近づけることが、異音・振動の軽減に繋がるはずです。


※追記※
　通常は、フロントの場合リーフやシャックルを交換したことにより、デフのフランジが上を向き、デフとぺラシャのなす角度が小さくなっています。それを補正するためにキャスターウェッジを前側が高くなるように入れます。（T/F￣＼＿デフ）の形
　しかし、長いシャックルをつけていると、デフのフランジが上を向きすぎていて、デフとペラシャの角度が小さくなっているどころか、逆に角度を持っている場合があるので、ここにキャスターウェッジを前から挿入しても、並みの角度では補正できない場合があります。その場合は逆に後ろが高くなるように挿入することで、2つのジョイントのなす角を同じにすることができます。（T/F／￣＼デフ）
　参考ページ②：http://www.miyoshikikai.co.jp/torisetsu/sekkei/sekkei.html
　ただし、この方法は異音や振動は解消できても、キャスター角が立ちすぎて、直進安定性やハンドルの戻りが悪くなります。それだけで済めばいいですが…

　ついでに￣＼＿でも／￣＼でも大丈夫なことを、式で証明しておきます。簡単な三角関数の変換ですが…
①のページのωB=の式において、αを－αへ置き換えると
（つまり右図でジョイント角を逆に曲げた状態にしても）
分子：cos-α＝cosα
分母：sin-α＝-sinαなので、sin^2(-α)＝sin^2α
となり、なす角が負の場合でも結果は同じになります。