サスペンションとブレーキ性能の関係
さて、それでは次により実践的な内容に入りましょうか。
ここから先は、少し難しくなるので集中してください（笑）。
私を含めほとんどの人は、レーシングカーではなく市販車に乗っていると思うので、ここでは市販車において、非常に重要なブレーキセッティングのお話をします。
実は4輪が沈むブレーキは可能なのか？の項と、ポルシェのブレーキは、なぜ良く止まるのか？の項は、この説明をするために有ったのです。
スポーツ走行をする人の多くは、自分の車のサスペンションをいじっていると思います。
つまり、バネやダンパー（ショックアブソーバ）を変えている訳ですね。
具体的には車高調や、ダウンサス等です。
スポーツ走行をする事が目的であれば、この時に、バネレートを純正よりも柔らかくする人はあまりいませんね。通常は、バネを固くすると思います。 すると普通は減衰力も、必然的に硬く すると思います。また、車高を下げる場合が多いと思います。
それではこの項では、 その時のブレーキングについて少し考えてみましょう。
今回も、4輪が沈むブレーキは可能なのか？に書いた、前回と同じ1200Kg の車を例に考えてみましょう。
また、今回も説明を分かりやすくするために、車の前後重量配分は50：50とします。
今回は、2種類のバネを用意してみましょう。
1つは、前回と同じ5Kg/mmのバネ。そして、もう一つは10Kg/mmと2倍のバネレートを持つ硬いバネです。
バネ以外は完全に同じ条件として、フルブレーキング時の状態を考えてみましょう。
図１の様になるはずです。
図1
4輪が沈むブレーキは可能なのか？に書いた通り、
5Kg/mmのバネでは、1Gで60mm縮んで、フルブレーキング時には更に20mm縮むので、トータルで80mm縮みましたね。
逆にリアは20mm伸びてトータルで40mmとなりました。
よって、計算すると前輪に800Kg、後輪に400Kgの荷重が掛かっていることになりました。
では次に、バネレートを倍の10Kg/mmにしてみましょう。4輪合計では40Kg/mmですね。
すると、1Gの状態では今度は、
1200Kg / 40 = 30mm
よって、今度は1Gの状態で30mm縮むことになります。
それではここで、ブレーキを踏んでみましょう。
ノーズダイブ量は、バネレートが倍なので、仮にフロントが5Kg/mmのバネの時の半分の、10mm縮むとしましょうか。
すると、前輪の縮み量は
30mm + 10mm ＝ 40mm
ですね。
すると、前輪の荷重は、
40mm × 10Kg/mm × 2輪 ＝ 800Kg
ですね。
車重は常に変わらないので、後輪は400Kgですね。
あれ？ ノーズダイブ量が半分に減ったのに、前後の荷重は5Kg/mmのバネの時と全く変わりませんね…。
そうだとすると、バネレートを変えても、ブレーキのリセッティング等は何もする必要が無いことになります。
もっと言うと、制動距離も同じですね。
しかし、実際にはそうはなりません。
これは、結構知識が有る人でも意外と勘違いしている事が有ります。
今回の例だと、
実際には、バネレート以外全く同じ条件だとすると、10Kg/mmのバネでのフロントの縮み量は、5Kg/mmの半部の10mmにはなりません。実際は、それよりも少ない縮み量です。
でわ何故そうなるのか？
それを理解するには、なぜブレーキを踏むとフロントのバネが縮むのかを考えないといけません。
その理由は、荷重が前に移動するからです。では、なぜ荷重が移動するのでしょうか？
フルブレーキで、車の中の重い荷物が、前に転がって行くからではありません（笑）。
車は剛体です。 剛体とは、内容物が移動したり、変形したりしない固い物体のことです。
その剛体である車の荷重を、重心を動かして移動させるためには、車を傾ける必要があります。
（後述のように、その他の要因でも荷重は移動します）
ブレーキングの場合は、前下がりに傾き、前荷重となります。
例えば静止状態で、前の車高を下げて、後ろを上げれば、前の荷重が大きくなりますよね？
実際に
コーナーウェイトを合わせるときには、測定器に乗せて、このように車高を調整して、合わせる訳です。
そしてブレーキング時には、ピッチング運動により車高を前下がりにした様な状態になっています。
しかし、ブレーキング時に、この車を傾ける力が何かと言うのはちょっと難しいですね。
簡単に言うと、車の走り続けようとする慣性と、止まろうとするタイヤの摩擦力の力で、ある軸を中心に、車の重心が円運動をして車が傾くわけです。（この慣性が円運動させる力（トルク）自体が、もう一つの荷重移動の要因となりますね）
この軸を、ここではピッチング軸と呼ぶことにします。
ちょっとまた図を書いてみましょうか。
図2
ちなみに、図の赤い四角は定速時の状態です。青い四角は、フルブレーキング時の状態です。
また、赤い丸は定速時の重心で、黒い丸はブレーキング時の重心です。
図より、重心が前に移動している事が分かりますよね？
そして、バネレートが低い左の車の方が、車が多く傾き、重心の移動量が大きいことが分かります。
さてここで、
慣性は地面に水平な方向の直線運動なのに、なぜ縦方向にもバネを縮める円運動に変わるのかと、違和感を持つのは正常な事です。
ちょっと複雑なのでここは飛ばしてもいいですが、一応なぜ円運動になるかの分かりやすい一例を書いておきます。
車のサスペンションには、必ずキャスター角が付いています。つまり、バネが斜めについている訳ですね。
よって、水平方向の慣性の力でもバネが縮むのです。
（キャスター角はピッチング軸を決める一要素で、それ以外にもアームの取り付け方などピッチング軸は色んな要素で決まります。
このキャスター角を使った例が逆に混乱すると思う方は、飛ばして頂いてオッケーです。）
イメージとしては、ブレーキング時には、車体が慣性でタイヤを追い越して行くような状態になるわけです。
バネが縮めば上下方向にも縮んでいることになります。それによって、車が傾きます。車が傾けば傾くほど重力により前に荷重が移動しますね。そして荷重が前に移動すれば、荷重の力でよりバネが縮み、車体を傾かせようとする力が働きます。そうすれば、より荷重が前に移動する、といった具合に、前荷重になるスパイラルに入るわけです。
そして、キャスターが付いていることにより、バネが縮めば、車体はタイヤを追い越すように水平方向にも動きます。
つまり、水平方向と上下方向の両方向に、円状に重心は移動するわけです。
追記（2012.5.29）：
多くの人はロールの話を読んで気づいていると思いますが、ここで書いた重心の移動による重力の力の他にも、ロールの話に書いた横Gに相当するG（ブレーキングでは前方向のG）もピッチングをさせる力となります。（通常では、恐らく減速Gによるトルクの方が大きいでしょう。）
ブレーキングではロールの話の横Gを減速Gに、ロール軸をピッチング軸に、トレッドをホイールベースに置き換えたものと全く同じ現象となります。
これはロールの話に詳しく書かれているので、ここでは省略しますね。
（この辺の話に興味がある人は、ブレーキング時のピッチングと荷重移動について
も読んでみてくださいね。）
（ここで、質量のある物が円運動をすれば、遠心力が発生すると気付く鋭い人もいると思いますが、普通の車ではその影響が少ないと考えるので、とりあえずここでは無視します。後で書くかもしれません。）
ちなみに、ピッチング軸の位置は、サスペンションの構造や、ホイールベース、車高など、色々な要素で決まります。
（厳密には、このピッチング軸の位置は動的に動く可能性が有ります。また、ピッチング軸を使った説明は、賛否両論あるかもしれませんが、私は分かりやすい説明と考えています。また、始めに書いた通り本ページでは、工学には踏み込まず、シンプルな物理学を使って、分かり易さを優先します。）
ちょっと説明するのが難しかったですが、何となくイメージが分かったでしょうか？
ちなみに
サスペンションの付いていない、自転車でもカートでも、ブレーキング時には前荷重となります。
これらは、タイヤやフレームのヨレやシナリのために、どこかにピッチング軸を持つでしょう。
仮に、タイヤもフレームもバネも、どこも全く縮みもシナリもしない車が有れば、理論的にはピッチングモーメント（前後G、重心移動共に）による荷重移動はしない事になりますが、現実世界にはそんなものは恐らく無いでしょう。
（もしもそのような完全な剛体があったとしたら、ピッチング運動ではなく、前輪の接地面を軸とした引っ繰り返り運動となるでしょう。
ただ完全な剛体でも、慣性の力の縦成分で荷重は移動します。）
よって、一般的な乗り物ではブレーキング時には前荷重になると理解しておけば良いでしょう。
さて、話を戻しますが、つまり、車体を傾かせ安いセッティングが、前荷重になりやすいセッティングとなるわけです。
例えば図1を見れば分かりやすいですが、前輪に800Kg、後輪に400Kgの荷重配分にするには、5Kg/mmのバネの方が縮み量が多いので、10Kg/mmのバネよりも傾き角が大きくなる訳です。
よって、バネは柔らかいほど前荷重になりやすいわけです。（ロールのグラフ参照。ピッチング方向に置き換えて見てください。）
つまり
さっきの例だと、5Kg/mmのバネだと20mm縮むとすると、10Kg/mmのバネでは半分の10mm縮むのではなく、車の傾き角が小さい分だけ少なくなります。
例えば、7mmとか、5mmとかでしょう。
よって、フルブレーキング時の前後の重量バランスは、前800Kg、後ろ400Kgにはなりませんね。
仮にフロントのバネが5mmだけ縮むとすると、
（30mm + 5mm）×10Kg/mm×2＝700Kg
となりますね。
すると、前輪が700Kg、後輪が1200-700＝500Kg となり、後ろのタイヤの荷重が、バネが5Kg/mmの時より100Kgも増え
ることになりますね。
長くなりましたが
これは、ポルシェのブレーキは、なぜ良く止まるのか？の項に書いたように、前輪だけでなく、後輪でもブレーキで大きな制動力を出せると言う事です。
つまりサスペンションのバネを固くすること（正確にはピッチング量を減らすこと）は、前後重量配分がリアの方が重くない車では、ブレーキ性能においても有利となる素質を秘めた、セッティングな訳です。
（勿論リアの方が重い車でも、車によってはそうなります。）
この結果は、ブレーキのセッティングを行う上で非常に重要なものです。
次回は、今回の結果を生かした、実際の市販車のブレーキセッティングについて考えてみましょう。
以上