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サスペンションとは?

サスペンションの基本

お勉強コンテンツ、リクエストの多かったサスペンション、足回りです。

基本的な知識から、専門的な分野まで、更にはぶっちゃけ話まで、またまた長くなりますがよろしければお付き合いください。

サスペンションとは、車体と車輪の間を繋ぎ、路面からの入力を緩和し、乗り心地の向上、車体の保護をしています。

エンジン搭載の自動車よりも前、馬車の時代に既にサスペンションは考案、装備され、自動車にも装備、改良、発展してきました。

馬車の時代には、サスペンションの装備により乗り心地の改善と共に、衝撃の緩和により車体の耐久性向上が図られる事から、一般的に普及していったものと思われます。

初期のサスペンションは車軸懸架式で、左右の車輪を繋いだ車軸をリーフスプリング(板バネ)を介して車両に繋ぐ方法でした。

構造は至ってシンプルで強度も含め問題ないサスペンション形式です。後に、更なる安定性向上の為に、左右の車輪が独立して動く独立懸架式サスペンションが登場します。

サスペンションは大別すると、リジットアクスルサスペンション(車軸懸架式)とインディペンデントサスペンション(独立懸架式)に分けられます。

リジッドアクスルサスペンション(車軸懸架式サスペンション)

左右の車輪を繋ぐ車軸をリーフスプリング(板バネ)などを介して車体に繋ぐサスペンション形式。車体との繋ぎ方でいくつかの種類があります。

メリット
・アライメント変化が少なくタイヤの磨耗が少ない
・ 構造が簡単なため、低コスト
・スペースが少なくて済むので、室内スペースを広く取れる

デメリット
・バネ下重量が重く、操縦安定性が悪くなる事がある
・ アライメント等の設計自由度が小さい

インディペンデントサスペンション(独立懸架式サスペンション)

左右の車輪がそれぞれ独立して運動できるサスペンション形式。

メリット
・ バネ下重量を軽くできる
・アライメント等設計自由度が大きく、操縦安定性に有利
デメリット
・ 部品点数が多く、コストが高くなる
・ 一般的に大きなスペースを要する
・アライメント等設計自由度が大きいので、最適化しないとタイヤの磨耗等に不利になる事がある。

上記のような理由から、大半の自動車のフロントサスペンションはインディペンデントサスペンション(独立懸架式サスペンション)が採用されています。

では、それぞれ個別のサスペンション形式を解説してみます。

リジッドアクスルサスペンション

1:パラレルリーフ式サスペンション

その名の通り、2本の平行(パラレル)に配置されたリーフスプリングで車軸を支えるサスペンション形式。

リーフスプリングで車軸の位置決めを行う為、構造はとても簡単。スペースも非常に少なくて済むので、貨物車両のリアに主流として採用されています。

メリット
・ 低コスト
・ 強度面の信頼性が高い
・省スペースでフロアを低く(荷室を広く)できる
デメリット
・ バネ下重量が重くなる
・レイアウトの自由度が小さく操縦安定性は良くない
・ 乗り心地は不利な面が多い

2:リンク式サスペンション

リンク式サスペンションとは、車軸の位置決めをリンクで行ない、スプリング等には位置決めの機能を持たせないサスペンション形式です。

重いリーフスプリングを廃する事でバネ下重量の軽減が可能となります。

メリット
・バネ下重量の軽減(パラレルリーフ式に比べて)
・ 乗り心地に対して有利な点が多い デメリット
・ 部品点数が多いのでコストが高くなる
・ 各リンクの共振等注意すべき点もある

3:トーションビームアクスル式サスペンション

リジッドアクスル式サスペンションの中で、主にFF車のリアに適したサスペンション形式。

左右の車輪をそれぞれトレーリングアームで車体に繋ぎ、左右のトレーリングアームをアクスルビームで剛体結合させ、アクスルビームのねじれがトーションバーのような効果をもたらし、インディペンデンスサスペンション(独立懸架式サスペンション)のような動きも可能にしています。

メリット
・ 構造が簡単で低コスト
・ 比較的フロアを低くできる
デメリット
・サスペンション全体を前方の2点のみで固定する為、ブッシュの剛性、強度が求められる
・アクスルビームのたわみがアライメントの変化となる為、応用範囲が小さくなる。重量車の場合は特に・・・

インディペンデントサスペンション

スイングアクスル式サスペンション

車軸を車両中央付近で分割、車両に繋ぎ、その結合店を中心に車軸が上下に運動するサスペンション形式。

車軸とホイールが固定されている為、車軸の上下動の傾き角度=キャンバ変化となる。

メリット
・ 構造が単純なので軽量、低コスト
・ スプリングの配置の工夫で省スペース デメリット
・ キャンバ変化が大きい
・構造上、ロールによるキャンバ変化で低速時はアンダーステア、高速時はオーバーステアとなり、操縦安定性に難がある

フルトレーリングアーム式サスペンション

車体の中心軸と直角方向のピボット軸(摺動軸)と車軸を結んだアームが、前後方向と横方向の位置決めを行うサスペンション形式です。

メリット
・キャンバ、トー変化が小さい(ほぼ無い)
・ショックアブソーバーに曲げ応力がかからない為、フリクション(摺動抵抗)が小さい
デメリット
・ ロール時対地キャンバ変化が大きい
・アームピボット軸のモーメントが大きく、ブッシュの変形によるトーアウトがおきやすい
・ 横力による剛性が低い

セミトレーリングアーム式サスペンション

フルトレーリングアームのピボット軸(摺動軸)が車体中心軸に対して斜めに設定されているサスペンション形式です。

メリット
・摺動軸(ピボット軸)の後退角でロール時にキャンバ変化をつける事ができる
・下反角(外側のピボットが下がった角)をつける事でロール時にトー変化をつける事ができる
デメリット
・横力によるブッシュ変形でトーアウトがおきやすい

ストラット式サスペンション

ショックアブソーバーをホイール位置決めの支柱(ストラット)として利用するサスペンション形式。

メリット
・アッパーアームが不要な為、車室空間を大きく取れる
・強度的に有利である
・アライメントの製造誤差が小さい
・構造が簡単でコスト、重量で有利である
デメリット
・ストラット(支柱)であるショックアブソーバーに曲げモーメントが働く為、フリクションが増大する

ダブルウイッシュボーン式サスペンション

ストラット式が普及するまでの独立懸架式の主流だったサスペンション形式です。最近はより高度な操縦安定性を求めて採用される事が多くなりました。

メリット
・ 設計自由度が大きい
・ショックアブソーバーに曲げモーメントがかからない
・ 振動絶縁に有利
デメリット
・ 部品点数が多く、コストも高くなる
・組み立て時の位置決め精度が要求される

マルチリンク式サスペンション

マルチリンク式と表記されるサスペンション形式は、ダブルウイッシュボーン式のアームをトーコントロールアームとして使うなど、ジオメトリー変化を積極的に誘発させた物を指すようです。

ダブルウイッシュボーン式と明確な差、定義は無く、ダブルウイッシュボーン式の一形態と考えて良いと思います。

メリット
・ダブルウイッシュボーン式以上にサスペンションジオメトリーの設計自由度が大きい
デメリット
・ダブルウイッシュボーン式以上に部品点数が多く。コストも高くなる
・ダブルウイッシュボーン式以上に組み立て時の位置決め精度が要求される

サスペンションの構造などを解説してみました。ご自身の車のサスペンション形式はどれでしたか?メリット、デメリットそれぞれありますが、サスペンション形式はクルマを変えないと変更する事ができませんよね・・・

コストとの関係もあって、各メーカー色々と工夫をしてサスペンションを設計しています。「コンパクトカーなのに意外と良い足回りを採用している・・・」、「結構高い車なのに足回りは以外にショボイ・・・」などなど・・・次回の車選びの際には、足回りも参考に見てみると車選びも変わってくるかもしれませんね。