乗り心地と安定性を両立：カップルドビーム式サスペンション

乗り心地と安定性を両立：カップルドビーム式サスペンション

進化した足回り：カップルドビーム式サスペンションとは

車を支え、路面からの衝撃を吸収する上で欠かせない部品、それがサスペンションです。様々な種類がある中で、小さな乗用車によく使われているのが、カップルドビーム式サスペンションです。これは、車軸と車体を繋ぐ部品であるトレーリングアームと車軸を、ねじり棒という部品で繋いだ構造をしています。このねじり棒こそが、カップルドビーム式サスペンションの要となる部分です。

カップルドビーム式サスペンションは、ねじり梁式サスペンションの一種です。ねじり梁式サスペンションは構造が単純で場所を取らないため、小さな車に向いています。しかし、片側の車輪が路面の凹凸を乗り越えると、その衝撃が反対側の車輪にも伝わってしまうという欠点がありました。左右の車輪が独立して動かないため、乗り心地が悪く、左右に揺れる動きも大きくなってしまうのです。

そこで登場したのがカップルドビーム式サスペンションです。ねじり棒をトレーリングアームと車軸の間に配置することで、左右の車輪の動きをある程度独立させることに成功しました。片側の車輪が段差に乗り上げた際の衝撃は、ねじり棒のねじれを通して反対側の車輪にも伝わりますが、従来のねじり梁式に比べるとその影響は小さくなります。これにより、路面からの衝撃を効果的に吸収し、乗員が感じる振動を少なく、快適な乗り心地を実現しています。また、左右の車輪の動きが独立したことで、車体の安定性も向上しました。カーブを曲がるときも、車体が傾きすぎることなく、安定した走行を続けることができます。

このように、カップルドビーム式サスペンションは、単純な構造でありながら、乗り心地と操縦安定性を両立させた、優れたサスペンションと言えるでしょう。特に小さな乗用車にとって、場所を取らず、快適な乗り心地を提供できるという点は大きな利点です。

二つの方式を組み合わせた構造

連結された梁を用いた車体支持装置は、二つの方式の長所を巧みに組み合わせた構造を持っています。この装置は、大きく分けて上下運動と左右運動に対する二つの異なる働きを担っています。

まず、車体が上下に揺れる動き、つまり跳ね上がりと沈み込みに対しては、従動輪が路面と直角を保ったまま上下に動くように設計されています。これは、路面の凹凸を乗り越える際に、衝撃を効率的に吸収し、車内への振動伝達を抑える効果があります。まるで路面に吸い付くように、滑らかな乗り心地を実現するのです。この動きは、車軸の後方に伸びる一本の腕で車輪を支える方式と同様の働きをします。

一方、車体が左右に傾く動き、つまり旋回時などには、車輪が路面に対してわずかに傾斜するように設計されています。この傾斜は、車体の安定性を保つ上で重要な役割を果たします。旋回時に車体が外側に傾きすぎるのを抑え、より安定した走行を可能にします。この動きは、車軸の後方に斜めに伸びる一本の腕で車輪を支える方式と同様の働きをします。

これらの二つの動きを最適なバランスで組み合わせることで、乗員にとって快適な乗り心地と、運転者にとって安心感のある操縦安定性を高い水準で両立させています。相反する二つの性能を高い次元で両立させる、この精巧な設計こそが、連結された梁を用いた車体支持装置の核心と言えるでしょう。

トーションビームの役割

車は左右の車輪が独立して上下に動くことで、路面の凹凸を吸収し、乗員に快適な乗り心地を提供します。この車輪の動きを制御するのがサスペンションと呼ばれる機構です。その中でも、トーションビーム式サスペンションは主に後輪に使用される構造で、費用を抑えつつ、安定した走行性能を実現できるため、多くの小型車や軽自動車で採用されています。

トーションビーム式サスペンションの要となるのが、車軸を兼ねたトーションビームと呼ばれる一本の梁です。この梁は、左右の車輪をつなぎ、車体のロール（左右の傾き）が発生した際にねじれが生じます。このねじれが、まるでスタビライザーのように作用し、車体の過度な傾きを抑えるのです。スタビライザーとは、左右のサスペンションを連結し、車体の傾きを抑制するための部品です。トーションビームはこのスタビライザーの役割も兼ね備えているため、部品点数を減らし、軽量化にも貢献しています。

トーションビームの大きな特徴は、その配置位置によってサスペンションの特性を変化させられる点です。トーションビームを車体後方に配置すると、セミトレーリングアーム式サスペンションに近い特性となり、高速走行時の安定性が向上します。反対に、車体前方に配置すると、路面からの衝撃を吸収しやすく、滑らかな乗り心地が得られます。これは、ビームの配置位置によって、車輪の動き方が変化するためです。後方に配置すると車輪が路面に対して垂直に近い角度を保ちやすくなり、安定した接地感が得られます。前方に配置すると、車輪が路面からの衝撃を吸収する方向に動きやすくなり、乗り心地が向上するのです。

このように、トーションビームは単純な構造ながら、スタビライザーとしての機能を持ち、配置位置によってサスペンションの特性を調整できる、費用対効果に優れた部品と言えるでしょう。自動車メーカーは車種ごとの特性に合わせてトーションビームの形状や配置を工夫し、最適な走行性能と乗り心地を実現しています。

前輪駆動車への採用が多い理由

前輪駆動車は、エンジンが生み出した力を前輪に伝えて走らせる駆動方式の自動車です。現在、多くの乗用車において、この前輪駆動方式が採用されています。その理由の一つに、後輪の足回りを支える部品、つまり後輪サスペンションに、構造が簡素な「連結式梁型サスペンション」が使えるという点が挙げられます。

連結式梁型サスペンションは、左右の後輪を一本の梁で繋げた構造をしています。このシンプルな構造のおかげで、部品点数が少なく、製造コストを抑えることができます。また、軽量であるため、自動車全体の重さを軽くし、燃費の向上にも繋がります。さらに、場所を取らないコンパクトな設計であるため、車内の空間を広く取ることが可能です。後部座席や荷室のスペースを広く設計できるため、乗員にとって快適な空間を提供できます。

一方、エンジンが生み出した力を後輪に伝えて走らせる後輪駆動車は、後輪に大きな力が加わるため、後輪サスペンションには頑丈さが求められます。そのため、独立懸架式サスペンションのような複雑で丈夫な構造の部品が必要となり、連結式梁型サスペンションのような簡素な構造の部品を使うことは難しいです。

前輪駆動車であれば、後輪は駆動に直接関与しないため、簡素な構造の連結式梁型サスペンションで十分です。製造コストの抑制、燃費向上、車内空間の拡大といった多くの利点を持つ前輪駆動車は、これらの理由から、現在多くの乗用車に採用されているのです。

様々な呼び方

車の後輪の動きを左右でつなぐ仕組みを持つ、連結型サスペンションは、いくつかの呼び名が存在します。よく耳にするのは「中間連結梁式サスペンション」やドイツ語由来の「コッペルレンケル車軸」といった名称です。同じ構造のものでも、自動車メーカーや販売地域によって呼び名が変わるため、混乱を招くことがあります。例えば、あるメーカーでは「中間連結梁式」と呼び、別のメーカーでは「コッペルレンケル車軸」と呼ぶといった具合です。自動車のカタログや整備解説書を読む際、こういった呼び名の違いに注意が必要となります。

呼び名が違えど、基本的な構造や働きは変わりません。複数の部品を組み合わせた複雑な構造ではなく、一本の梁で車輪を支えるシンプルな構造です。このため部品点数が少なく、軽量で費用を抑えられるという利点があります。また、車体後部の床を低くできるため、荷室の広さを確保しやすいというメリットもあります。

特にヨーロッパや日本の小型の前輪駆動車では、この連結型サスペンションが多く採用されています。各メーカーがそれぞれ独自の名称で呼んでいることも少なくありません。例えば、あるメーカーは「ねじり梁式サスペンション」、別のメーカーは「H型車軸式サスペンション」などと呼ぶ場合があります。大切なのは、呼び名ではなく、そのサスペンションが持つ特性を理解することです。

連結型サスペンションは、左右の車輪が独立して動かないため、路面の凹凸による影響が左右の車輪に伝わりやすいという特性があります。片側の車輪が段差に乗り上げると、もう片方の車輪にも影響が及び、車体が傾いたり、乗り心地が悪化することがあります。しかし、構造が単純で丈夫であるため、耐久性が高く、整備の手間も少ないという長所も持っています。このように、メリットとデメリットの両面を理解した上で、車選びの際にサスペンション形式を考慮することが大切です。

今後の発展に期待

つながり梁式と呼ぶこともある、車軸を梁でつなげた構造の緩衝装置は、現在も改良が続けられています。軽く強く作るための材料の改良や、作り方の進歩によって、さらに軽く、性能の良いものができると期待されています。

例えば、軽く強い材料を使うことで、緩衝装置全体の重さを軽くできます。装置が軽くなると、車の燃費が良くなり、動きも滑らかになります。また、計算機による制御の技術と組み合わせることで、道の状態や走り方に合わせて緩衝装置のはたらき方を自動的に変える仕組みも作られています。

緩衝装置の伸び縮み具合を自動で調整する仕組みは、路面の凸凹に合わせて上下動の速さを変えたり、急カーブでは車体が傾きすぎないように踏ん張りを強くしたりできます。これにより、乗っている人は快適で安全な乗り心地を味わうことができます。

つながり梁式の緩衝装置は、部品点数が少なく、構造が単純なため、製造費用を抑えることができます。また、車軸の位置が変化しにくいので安定した走行が可能です。これらの利点から、小型車や軽自動車によく使われています。

今後、より快適で安全な乗り心地を実現するために、つながり梁式緩衝装置は、さらに進化していくでしょう。自動車の技術の進化と共に、この緩衝装置がどのように発展していくのか、多くの人が注目しています。例えば、電気で動く車が増えています。電気で動く車は、ガソリンで動く車より車体が重い傾向があります。つながり梁式緩衝装置をさらに軽くすることで、電気で動く車の燃費を良くする効果も期待されています。