現代の自動車は、速度と性能に加えて、快適さと豪華さを重視することが多いです。人々は、シートヒーターやクルーズコントロールシステムが旅の快適さを高めると考えがちですが、すべての走行を可能な限りスムーズにする最も重要な要素は何でしょうか？それはサスペンションです。車のサスペンションシステムは、快適で安定した性能を実現し、ドライバーが車を本当に制御できるようにする最も重要な要素です。しかし、快適さ以外に、このシステムの目的は何で、どのように機能するのでしょうか？
サスペンションシステムの機能
車のサスペンションシステムの主な役割は、タイヤと路面との間の摩擦を最大化し、操縦安定性を確保し、乗客の快適さを保証することです。これは、道路からの振動、重力、衝撃力を吸収することを目的としています。
もしすべての道路が完全に平らで、凹凸や穴、でこぼこがなければ、サスペンションシステムは必要ありません。しかし、残念ながら世界中どこでもそうではありません。新しく舗装された道路でさえ、車のホイールとその動作に干渉する微小な不具合があります。これらの不具合は車に力を加え、持ち上げます。もちろん、力の大きさは当たった穴のサイズによります。いずれにせよ、車のホイールは不具合を通過する際に垂直方向の加速度を受けます。サスペンションシステムの仕事は、これらの上向きの力を処理し、ホイールが常に路面に接触していることを確認することです。
これが正しく機能し、ホイールが常に路面と接触している場合、摩擦は最大化され、転倒や横転のリスクは最小限に抑えられ、動力が必要な場所に伝達されるのを助けます。タイヤはすべての衝撃や振動、その他の道路の不具合を吸収し、サスペンションの一部である車のショックアブソーバーメカニズムと連携して、これらの衝撃力の影響を効果的に緩和できます。技術的には、現代のサスペンションシステムのバネメカニズムがタイヤを地面に押し付けることで、最大の摩擦と可能な限り最高の乗り心地を実現しています。したがって、タイヤが突起に当たったり、道路上の何かによって上向きに押されたりすると、
サスペンションシステムの構成要素
さまざまなタイプのサスペンションとその動作を検討する前に、ほとんどすべてのサスペンションシステムの主要な要素について基本的な理解を持つことが重要です。
サスペンションシステムの主要な構成要素は、バネ、ショックアブソーバー、アンチロールバーです。基本的に、バネは衝撃力を吸収し、ショックアブソーバーはそのエネルギーを消散させ、スタビライザーまたはアンチロールバーはショックアブソーバーと共に使用され、走行中の自動車に追加の安定性を与えます。アンチロールバーは、車軸全体にまたがり、サスペンションの両側を接続する金属製の棒です。
バネ
もちろん、バネ、ショックアブソーバー、スタビライザーバーにはいくつかの種類があります。リーフスプリングは、最も古い形式のサスペンションスプリングの一つです。これらのバネは、基本的に複数の金属層を結合し、一つの薄いアーチ状のユニットとして機能します。これらは車軸に取り付けられ、車が突起や道路の不具合に当たると、層が圧縮されて衝撃を吸収します。これらは現在の車でははるかに一般的ではありませんが、アメリカの大型車やトラックではまだ見られます。
コイルスプリングは、サスペンションシステムで最も一般的なバネ部品です。コイルスプリングは、軸の周りに巻かれた頑丈なねじり棒です。バネの剛性は、車が走行する際のサスペンション質量（バネの上に位置し、バネによって支えられるすべてのもの）の反応に影響します。バネの張力が非常に少ない場合、それは「ソフトサスペンション」であり、非常に滑らかな乗り心地である可能性があります。例えば、高級車はしばしばソフトです。しかし、ブレーキングや加速時のノーズダイブやスクワット、コーナリングでの大きな揺れやロールが発生しやすい傾向があります。一方、硬いバネの車は、突起に当たったときにあまり沈み込まず、不快かもしれませんが、ボディの動きを最小限に抑え、積極的にコーナリングできるため、スポーツカーに理想的です。
ヨーロッパ車の一般的な特徴は、「A」アームまたはコントロールアームを含むシステムです。これは、トーションバーが「三角形」のアーム（その形状が七面鳥の首の「V」字型の「ウィッシュボーン」に似ているためそう呼ばれる）と車両のフレームに取り付けられています。ウィッシュボーンはレバーとして機能し、ホイールが突起に当たると垂直運動がウィッシュボーンまたはコントロールアームに伝えられ、レバー作用によってトーションバーに伝わります。トーションバーはその後、軸に沿ってねじれてバネ力を提供します。
ショックアブソーバー
バネが道路の不均一な表面からの力とエネルギーを吸収すると、そのエネルギーは何らかの方法で消散されなければなりません。これがショックアブソーバーの仕事です。したがって、ショックアブソーバーは一種のダンパーです。これらは振動運動の速度を遅くし、振幅を減らし、運動エネルギーを熱エネルギーに変換して油圧流体によって消散させます。ショックアブソーバーは速度に敏感です。サスペンションが速く動くほど、ショックアブソーバーはより多くの抵抗を提供します。これらは道路状況に適応し、バウンス、スウェイ、ブレーキダイブ、加速スクワットを含むすべての望ましくない動きを制御できます。
ストラットは、より高度な形式のショックアブソーバーであり、基本的にコイルスプリング内に取り付けられたショックアブソーバーです。これはショックアブソーバーとして同時に機能し、構造的に車両のサスペンションを支えます – これらはある程度車両の重量を支えるため、ショックアブソーバー以上のことを行います。ストラットは、前輪駆動車のフロントサスペンションで非常に一般的です。
サスペンションの種類
異なる車両では、バネシステムとショックアブソーバーのさまざまな組み合わせが見られ、使用されるサスペンションの種類は車両内でも異なる可能性があります – フロントサスペンションシステムはリアサスペンションシステムとは異なる可能性があります。
サスペンションシステムは、従属式と独立式に分けられます。従属式サスペンションシステムでは、剛性の車軸が2つのホイールを結びつけ、独立式システムでは、ホイールは独立して動くことが許され、互いに接続されていません。古い車は、しばしばリーフスプリングと組み合わせて従属式サスペンションシステムを好みましたが、より現代的な車は独立式サスペンションシステムを好み、特にフロントサスペンションでそうです。従属式システムは頑丈でシンプルですが、コーナリングでのキャンバー調整がないため、ホイールが路面から離れるリスクがあります。独立式サスペンションシステムでは、路面からの衝撃荷重は遭遇した側から隔離され、これは非常に有利です。もちろん、
多くの場合、車のフロントとリアのサスペンションは異なります。フロントサスペンションシステムはステアリングに統合されなければならないため、非常に複雑になる可能性があり、また道路上の異物や不均一な表面に最初に接触します。リアサスペンションシステムは、ステアリングを考慮する必要がないため、しばしばシンプルです。これは、しばしば従属式システム（説明は以下を参照）であり、リーフスプリングまたはコイルスプリングに基づいています。すべてのホイールに個別に取り付けられたサスペンションがある場合、その車は四輪独立懸架を持っていると見なされます。
ダブルウィッシュボーンサスペンション
ダブルウィッシュボーンサスペンションは、2つの三角形（A字形またはV字形）のアームが上下に配置されて構成されています。これらは車両のナックルの上下でヒンジ取り付けされ、車両のステアリングを確保し、ステアリングホイールのバランスを取ります。ショックアブソーバーはしばしば各コントロールアームに取り付けられ、このタイプのサスペンションはホイールのキャンバー角をより制御し、ロールとスウェイを最小限に抑え、より一貫したステアリング感覚を提供します。これらは、より重く、コーナリングでロールやスウェイしやすい大型車のフロントホイールで人気があります。軽量で多くの利点がありますが、ソリッドビームサスペンション（従属式）システムよりも高価です。
ショート/ロングアームサスペンション（SLA）
ショート/ロングアームサスペンションは、ダブルウィッシュボーンサスペンションの修正版で、自動車のフロントとリアのホイールの両方に使用できます。ダブルウィッシュボーンサスペンションでは、両アームは同じ長さです。ショート/ロングアーム（SLA）サスペンションでは、両アームは不均等な長さです。上アームは下アームよりも短いです。この設計により、キャンバーを制御し、コーナリング時のタイヤの端の摩耗を制限できます。上アームの長さが短縮されているため、コーナリングで遠心力が車両をロールさせ、タイヤをその端に傾けようとするとき、このサスペンションシステムは両ホイールの接地パターンをタイヤの中心に戻すように働きます。この効果はフルジャンプまで発生するため、高性能車に理想的なサスペンションです。
マクファーソンストラットサスペンション
このシステムは、ストラットアセンブリ内の単一のコントロールアームを含み、タイヤとホイールが上下に動くことを可能にします。これにより、非サスペンション質量が減少し、乗り心地が向上します。小型で、比較的安価であり、あまり複雑ではないため、人気のあるストラットの選択肢です。一部の同じ車両では、ストラットはリアサスペンションシステムでも使用されます。これはフロントストラットに似ていますが、非操舵ホイールにあるため、上部に摩擦防止ベアリングがありません。
調整可能および油圧サスペンション
メーカーが標準で提供するすべての基本的なタイプのサスペンションシステムに加えて、多くのドライバーは自分で取り付け、調整し、維持できる調整可能なサスペンションシステムを選びます。これらは、一部のメーカーによって新車に標準装備として提供されることもあります。一部のサスペンションは、ドライバーによる調整または車自体による自動調整を可能にし、これらは特定の状況に対処するのに役立ちます。実際、調整可能なサスペンションを備えた車は、状況に応じて2つ以上のわずかに異なるサスペンションの機能を引き受けることができます。
調整可能なサスペンションシステムで調整できる主なパラメータは、車高とローリング剛性です。高級車には、状況に応じて車体を上げ下げする能力が装備されることがあります。テスラモデルSは良い例で、駐車場や私道などの入口を走行すると自動的に持ち上がります。一部のSUVは、滑らかな道路ではより低いサスペンション高さに、安定性と燃費向上のため、またはオフロード走行ではより高い高さに調整できます。
車高調整は通常、バネに組み込まれたエアバッグを使用します。リフト量の変化は、空気圧の変化に対応します。他のメーカーは、油圧システムを使用して同じことを達成し、ポンプが車両を持ち上げるのを助ける油圧を提供します。
一部の車両は、ドライバーが高速で操作するときに自動的に乗り心地を硬くするアクティブサスペンションを提供します。これらは、可変圧力の空気または油圧タンクを使用してこれを行います。ローリング剛性の調整は、調整可能なバネレートおよび/またはショックアブソーバーパフォーマンスを特徴とするアフターマーケットシステムに組み込まれています。ほとんどの場合、このような調整を行うには、物理的に車の下に入り、何かを手動で変更することを意味し、最も一般的にはショックアブ