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新連載:福野礼一郎+シャシ設計者の超基本サスペンション講座 福野礼一郎氏新連載[サスペンションとはなにか]第1回:サスがなくてもクルマは走る

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(PHOTO:GM)

サスペンションがなくてもクルマは走ります。ミニカーやミニ四駆、初歩的なラジコンカーやゴーカートにはサスはついていませんが、ちゃんと走ります。
TEXT:福野礼一郎(FUKUNO Reiichiro)

 ただしサスがついていないと、路面の凹凸がそのまま車体に伝わって乗り心地や接地性が非常に悪くなりますね。そこでまずサスペンションという一種のリンク機構を介してタイヤを保持することによって、路面に沿ってタイヤが自由に上下できるようにし、次に車体とタイヤの間にばねを介在させて車体の重量をばねで支え、路面から伝わるショックをばねによって緩衝するようにしています。

 これを「車軸をばねで懸架している」と表現します。「タイヤをサスで懸架している」と言い換えても同じです。

 しかし、ただばねをつけただけでは、ばね上やばね下の共振が生じ、ゆらゆらふわふわとした上下動が止まりにくくなります。
 そこでご存知の通り減衰装置=ダンパーを取り付けてその振動を減衰しています。揺動を減衰するのがダンパーの効能で、ショック(衝撃)をアブソーブ(緩衝)するのはばねの役目ということですね。

 ついでに言いますとばねを「バネ」と書いてもOKですが、外来語ではないせいか日本工業規格=JISでは「ばね」と表記しています。なので「ばね」と書いた方が少しプロっぽく見えます(笑)。ネジやメッキもJIS表記のようにねじ、めっきと書くとプロっぽいです。まあ本質的問題ではないのでどちらでもいいですが。

 ともかくサスがなくてもクルマは走ります。なのでサスペンションのことは「ばねとダンパーを取り付けるためのリンク機構」と定義してよいでしょう。

 自動車が誕生したころのサスペンションは、両輪の回転軸を収めた車軸を、板ばねの一種であるリーフスプリングを介して前後とも車体に取り付けていました。基本的には馬車と同じ構造です。
 その効能は ① 頑丈な板ばねを利用して車軸をしっかり位置決めしつつ、② ばね効果を使って路面からのショックを緩衝、③ 重ねた板ばね同士が擦れ合うときに生じる摩擦を使って上下揺れの減衰、という3つでした。
 これをリンクとアーム、ばね、ダンパーへとそれぞれ機能分離したのが現在のサスペンションだともいえます。

 乗り心地を要求していないレーシングカーにもサスペンションはついています。
 サスペンション機構をつけることによって路面のわずかな凹凸やうねりにタイヤを正確に追従させたほうが、接地性が上がってタイムアップに有利になるからです。また前後輪の荷重移動配分をコントロールしてトラクションを最大化し、アンダーステア/オーバーステアのバランスをとるなど、操縦性の向上についても利用しています。

 市販車のサスペンションがリジッドから独立懸架式へと発展したのも操縦性、操縦感覚、乗り心地などをよくするためです。

 サスペンションの話がとっつきにくいひとつの理由は、ばねとダンパーはともかく、各部の部材のことを「アーム」とか「ロッド」とか「リンク」とかあれこれ違った呼び方で表現するややこしさがあるからです。
 しかもメーカーや記述者によって用語はまちまち。

 コーナリングのときなどに横方向の力を支える部材(「横力を取る」とも表現する)を「トランスバースリンク」と表現した記事もあれば「ラテラルロッド」と表現する人もいます。加減速時などに生じる前後力を受け持つ部材も「ラジアスロッド」といったり「テンションロッド」と呼んでみたり。
 ややこしいのでちょっと整理しておきましょう。

 力学では、1本の棒状の部品の両端がピンジョイント(=自由に回転可能なボールジョイントあるいはゴムブッシュのこと)で支持されているような単独の部材のことを「リンク」と定義しています。
 マルチリンク式サスペンションなどには両端をボールジョイントやゴムブッシュを介して車体やサブフレームに取り付けた棒状の部品が何本も付いていますが、あれがまさしく「リンク」です。

 サスペンション機構学における名称としては「ロッド」もリンクと同じ意味で、設計者や書き手によって、好みや発音のしやすさなどで、リンクをロッドと呼び替えている場合があります。
 しかしリンク機構学という学問が存在し、そこではサスペンションのようにさまざまな部材が関節で連結して動くような機構を「リンク機構」と呼んでいますから、どちらかといえば「リンク」の方が正しい用語とはいえるでしょう。

 リンクの特徴は、棒状の部品の延長方向、つまり「圧縮」と「伸び」でしか力を支えられないことです。

 一方、棒の途中に他の棒を連結してY字型や台形にして、2カ所以上で部材を支持するようにした部材もあります。これをサスペンション機構学では「アーム」と呼んでいます。
 リンクはリンクの方向だけにしか力を取れないので単純ですが、アームは2カ所以上で支持するため、取り付け部のブッシュ剛性の配分などによって力のつり合いの方向が変わってきます。
 アームにはより複雑な「不静定」の要素が介在するといってもいいでしょう。

Ⓐがリンク、Ⓑがアーム

 現実のサスペンション用語ではリンクとアームの区別が曖昧です。サスの部材のことをすべてまとめて「サスアーム」と呼んだりしますし、私もいつもそうしています。

 「トランスバースリンク」と「ラテラルロッド」、あるいは「ラジアスロッド」と「テンションロッド」などについても設計者や記述者がそれぞれの好みで使っているだけで、厳密な区別はありません。「Aアーム」「逆Aアーム」「台形アーム」なども同様です。リンクとアームの使い方や形態を表した自由な形容詞、と考えればいいと思います。

 サスペンションの機構学ではリンクとアーム、その違いをしっかり覚えておけばOKです。

① サスペンションがなくてもクルマは走る
② サスペンションはばねとダンパーを取り付けるためのリンク機構である
③ サスをつけると乗り心地がよくなるだけでなく、路面へのタイヤ追従性があがって操縦性がよくなりレーシングカーではタイムアップにつながる
④ サスをつけることで、前後輪の荷重移動配分をコントロールしてトラクションを最大化し、アンダーステア/オーバーステアのバランスをとるなど、操縦性を向上させることができる

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