科目：
- サスペンションシステムの一般的な操作
- マクファーソン
- コイルサスペンション
- バネ定数
- 葉の懸濁液
- エアサスペンション
- トーションスプリング
- ハイドロニューマチックサスペンション
サスペンションシステムの一般的な操作:
サスペンション システムの目的は、路面の凹凸を走行する際の動きを可能な限り吸収し、最大限の運転快適性を維持することです。 ロードホールディングもサスペンションに影響します。 サスペンションが非常に柔軟な場合 (古いアメリカ車を思い浮かべてください)、ロードホールディングは硬いサスペンションを備えた車よりもはるかに悪くなります。 これは、非常に柔軟性に優れた車は、リバウンド時にグリップを失うためです（急ブレーキ時や急旋回時など）。 バネ付きホイールの場合、路面にかかるタイヤの圧力はバネ付きホイールよりもはるかに小さいため、はるかに速く滑ります。 高速で急カーブを曲がる場合、カーブ内側のタイヤのグリップが最小限になるため、ブレークアウトする可能性が非常に高くなります。
非常に滑らかなバネの車が丘陵の舗装された路面を走行すると、車はリバウンド時に大きく揺れます。 車が跳ね上がると、タイヤにかかる圧力が減り、その時点ではブレーキやステアリングがほとんど、またはまったく機能しなくなります。
バネが硬い車、特にスポーティな車や車高が低い車では、急カーブを曲がるときに 4 輪すべてのグリップが可能な限り最大になります。 スタビライザーバーとタイヤサイズもこれに大きく影響します。 車高を低くした車が丘陵の舗装路面を走行する場合、車はしっかりと路面に留まるため、伸びた状態での急ブレーキでも問題がありません。
サスペンション（コイルスプリング搭載車）の柔軟性と剛性は、バネレートに関係します。 車のサスペンションを最適化するには（構造に応じて）、快適性を高めるために柔軟なスプリング（リニア スプリング）、またはスポーツ性を高めるためにより硬いスプリング（プログレッシブ スプリング）を取り付けることができます。 これについては、ページのさらに下の「バネ定数」の章で詳しく説明します。
マクファーソン:
マクファーソンサスペンションの大きな利点は、スプリングとショックアブソーバーが一体化されていることです。 これによりスペースが大幅に節約され、車の設計時にも簡単に構築できます。 その結果、製造コストも低く抑えられます。
マクファーソン サスペンションは、XNUMX つの横ウィッシュボーン (ダブルウィッシュボーン構造とも呼ばれます) を備えたサスペンションをさらに発展させたものです。 上部ウィッシュボーンはショックアブソーバーのピストンロッドに置き換えられ、横方向の力も吸収します。 したがって、ホイールとの衝突（他の車両による衝突または縁石への衝突）が発生すると、通常、ピストン ロッドに直ちに損傷が発生します。 これは非常に早く変形するため、曲がっています。 その後、ショックアブソーバー全体を交換する必要があります。
マクファーソンサスペンションは常に車のフロントに使用されます。 ストラットはリアアクスルにも使用されることがありますが、これらはマクパーソンタイプではありません。 リアサスペンションでは、コイルスプリングとショックアブソーバーが別個に設計されることが多い。
トップベアリングはストラットの上にあります。 トップベアリングによりステアリング動作が可能になります。 ストラットは、多くの場合、ネジ接続によってボンネットの下で車体に取り付けられます。 したがって、これは固定点です。 その下にある上部ベアリングにより、ストラット全体が上部固定点に対してスムーズに回転できるようになります。 耐荷重機能と上部ベアリングを備えたピボット ポイントを備えたこのシステムは、マクファーソン システムと呼ばれます。
コイルサスペンション：
コイルスプリングの動作は、皆さんが想像するような曲げではなく、ねじり（ねじり）によって決まります。 スプリングを押すと、螺旋ロッドがねじれます。 車全体の重量はコイルスプリングによって支えられています。 コイルスプリングは上部ベアリングと下部スプリングシートの間に封入されています。 車両が圧縮されると、上部ベアリングがコイル スプリングを押し下げます。 ねじれるので反力が発生します。 この反力は最終的にはバネ効果になります。 ばねによって加えられる反力が大きいほど、ばねはより強力になります。
バネ定数：
バネの柔軟性はバネ定数で表されます。 リニアコイルスプリングのバネレートはプログレッシブコイルスプリングのバネレートとは異なります。 線形スプリングでは、すべての巻き間の距離は同じです。 プログレッシブ スプリングの場合、これらの距離は等しくありません。 スプリングの上部または下部では、巻線が他の場所よりも近くに配置されます。 これら XNUMX 種類のスプリングの違いは、次の画像で確認できます。
線形バネでは、一定の重量で一定の距離だけバネが潰れます。 以下は線形スプリングの移動の例です。
- +100kgの追加荷重により、車は2cm沈みます。
- +200kgの追加荷重により、車は4cm沈みます。
- +300kgの追加荷重により、車は6cm沈みます。
この線形バネでは、重量と距離の間に関係が生じます。 線形ばねの圧縮を以下に示します。 スプリングにかかる力が大きくなるほど、サスペンションの移動量も大きくなります。 ばねのすべての巻き間の距離が等しいため、線は直線になります。
プログレッシブスプリングでは、重量と距離の間には関係がありません。 このバネはさらに圧縮されると硬くなります。 最初の部分は簡単ですが、負荷が増加するにつれて、バネの飛距離は減少します。 これは、上部では巻線が互いに接近しているためです。 以下は、プログレッシブ スプリングのスプリング トラベルの例です。
- +100kgの追加荷重により、車は2cm沈みます。
- +200kgの追加荷重により、車は3cm沈みます。
- +300kgの追加荷重により、車は3,5cm沈みます。
以下はプログレッシブスプリングのグラフです。 最初は、ばねの力が増加するにつれて、ばねの移動量も増加します。 線は真っ直ぐではなく、上向きに傾いています。 これは、ばねにかかる力がさらに増加すると、ばねの移動量がますます小さくなることを意味します。 したがって、スプリングにかかる力が増加するにつれて、車のたわみはますます少なくなります。
自動車メーカーは常に、車両の快適性と運転特性の最適な比率を模索しています。 スプリングの移動量は、スプリングの進行度を調整することによって (より多くのまたはより少ない巻線を互いに近接して配置することにより) 調整できます。 巻き線自体の直径も、可能なねじれの量に大きな影響を与えます。 これは車ごとに異なります。 また、同じ車種でもシリンダー容量、エンジンの種類（ガソリンかディーゼル）、スポーツパッケージなどの違いにより、スプリングの種類も異なります。
ローダウンスプリングは最初の部分で大きく潰れることが多く、ニュートラル位置ではすでに車が路面よりも低くなります。 これにより、車の圧縮がより困難になるため、スプリングは特別にプログレッシブに作られています。 そうしないと、車両があまりにも早く路面に衝突してしまいます。 スプリングが圧縮しにくくなるため、車両が硬くなります。 これを不快に感じる人もいます。
葉の懸濁液:
板バネは、複数の板を重ねて構成されています。 最上層のシートをメインシートと呼びます。 バネの葉の数が多いほど、バネは強くなり、硬くなります。 かつては乗用車の下に設置されることもありました。 当時、板バネは数枚の葉だけで構成されており、場合によっては主要な葉だけで構成されていました。 もちろん商用車でも使用されていますが、もちろんかなり厚みがあります。 板バネの中央は車軸に取り付けられ、端はボディまたはシャーシに取り付けられます。 全長途中の複数の葉を折り曲げることで弾むような動きを実現。
板バネには 2 種類あります。
- 台形スプリング: 春の葉の長さが異なり、どこでも同じ厚さです。
- 放物線状の春: 春の葉はすべて同じ長さで、端よりも中央の方が厚いです。 春の葉の間にも隙間があります。 放物線バネは台形バネよりも柔軟性があり、質量が小さくなります。
エアサスペンション:
エアサスペンションは、乗用車のコイルスプリングほど頻繁には使用されません。 エアサスペンションは、たとえば、アウディ A8、BMW 7 シリーズ、または X5 に搭載されています。 これらの車は多くの場合、XNUMX 輪すべてにエアサスペンションを備えています。 一部の車は、フロントにコイルスプリング、リアにエアサスペンションを備えたストラットを備えています。
図は空気ばねを備えたリアサスペンションを示しています。 車の内部 (多くの場合、トランクの底部) には、空気を空気バネに送り込むポンプがあります。 空気ばねは長さ方向に伸びるので、車の重量が空気ばねにかかるようになります。 多くの場合、ウィッシュボーンにはセンサーがあり、車が荷物 (後部座席に座っている人や重いトレーラー) によってどれだけ吊り下げられているかを記録します。 この測定データに基づいて、車が後ろに傾かないように、エアポンプでベローズの空気を少し強めに膨らませることができます。
トーションサスペンション:
Torsion は「ねじれ」の別の言葉です。 トーションスプリングはかつて（主に）アメリカ車に使用されていました。 この構造の下部ウィッシュボーンは、トーション バーによって車体に接続されています。 車両が圧縮されると、上部と下部のピボット ポイントが移動します。 トーション バーが挿入されているサポート アームは、トーション バーを中心にヒンジで動くようになります。 ただし、トーション バーはサポート アームに固定接続されているため、それは不可能です。 トーション バーの反対側 (下の画像) は車体にしっかりと接続されています。
これは、ホイールが圧縮されるとロッドにねじり荷重がかかることを意味します。 このねじれにより抵抗が増加します (ホイールが圧縮されるほど、トーション バーはさらにねじれます)。 したがって、ねじれが増加するにつれて、圧縮はますます重くなります。 車の前車軸のサスペンション全体がこの原理に基づいて機能します。 それが、古いアメリカ車の圧縮と解凍が非常に簡単かつスムーズに行われる理由の XNUMX つでもあります。
液圧サスペンション:
ハイドロニューマティクスは、油圧と空気圧を組み合わせたものです。 このシステムは 50 年代からシトロエンで使用されており、現在でもモデルに採用されています。
スプリング ボールには、圧縮可能な圧縮ガス (画像では青色) が含まれています。 作動油（黄色）はありません。 圧縮時には、赤いピストンがサポートアームによって押し上げられ、ガス空間が圧縮されます。 その結果、青いスペースが小さくなります。 ホイールがリバウンドしてピストンが下降すると、システムは前の状態に戻ります。 この圧縮ガスを圧縮することで弾力性と制振効果が得られます。
オイル量（黄色）を調整することでシステムを制御できます。 高負荷時にシステムにオイルを追加すると、ハイドロポンプのおかげで自動的に車高が上がります。 そうすると、車両はスプリング上でより高い位置に座るようになります。 負荷が再び取り除かれると（または乗客が下車すると）、システム内のオイルは圧力バルブを介して貯蔵タンクに戻ります。 また車高が下がります。
