安定性重視の後輪サスペンション：台形リンク式

安定性重視の後輪サスペンション：台形リンク式

機構の概要

車は、路面からの様々な衝撃を吸収し、乗員に快適な乗り心地を提供するために、サスペンションと呼ばれる機構を備えています。その中でも、台形リンク式サスペンションは、独立して車輪を支える方式である独立懸架方式の一種で、主に後輪に使われています。この方式は、よく知られたストラット式サスペンションを基本として、車輪の位置と動きを細かく制御するための特別な仕組みが加えられています。

この仕組みは、複数本の棒状の部品、リンクを組み合わせたもので、左右に２本ずつ配置されたラテラルリンクと、１本のトレーリングリンクで構成されています。ラテラルリンクは、車体と車輪をつなぐ役割を担い、車輪が左右に動くのを制御します。反対に、トレーリングリンクは車輪の前後方向の動きを制御する役割を果たします。これらのリンクが協調して働くことで、車輪は路面をしっかりと捉え、安定した走行を実現します。

台形リンク式サスペンションの最も大きな特徴は、２本のラテラルリンクの配置にあります。車体側から車輪側を見ると、ラテラルリンクの間隔が狭くなっており、ちょうど台形のような形になっています。この独特な形状が、車体の安定した走行に大きく貢献しています。具体的には、コーナリング時などに車輪にかかる横方向の力に対して、台形型に配置されたリンクが効果的に抵抗することで、車体の傾きを抑え、安定した姿勢を保つことができるのです。また、路面からの衝撃を効果的に吸収し、快適な乗り心地を実現するのにも役立っています。

このように、台形リンク式サスペンションは、複雑な動きを制御することで、乗員にとって快適で安全な運転を実現するための重要な機構です。

制動時の挙動

車を安全に止めるためにブレーキを踏むと、車輪の回転を止めようとする力が生まれます。この力は、車輪を支える部品であるサスペンションにも影響を与え、車輪の向きがわずかに変わってしまうことがあります。

サスペンションには様々な種類がありますが、平行な部品で車輪を支える平行リンク式サスペンションでは、ブレーキを踏んだ時に車輪が外側を向く「トーアウト」という現象が起こりやすいです。ゴムや樹脂でできた「ブッシュ」と呼ばれる部品がブレーキの力によって変形してしまうことが原因です。トーアウトが起こると、車が不安定になり、思ったように止まれない可能性があります。

一方、台形の形をした部品で車輪を支える台形リンク式サスペンションでは、ブレーキを踏むと車輪が内側を向く「トーイン」になるように設計されています。これは、リンクの角度や長さなどを工夫することで実現されています。トーインが発生すると、ブレーキをかけた時に車がより安定しやすくなります。

このように、サスペンションの構造によってブレーキをかけた時の車輪の向きが変化し、その変化が車の安定性に大きな影響を与えます。そのため、自動車メーカーは様々なサスペンション形式を開発し、それぞれの車の特性に合わせて最適なものを採用することで、安全で快適な運転を実現しています。ブレーキの力は、単に車を止めるだけでなく、車の動き全体にも複雑に作用しているのです。

旋回時の挙動

車は曲がる時、遠心力によって外側に引っ張られます。この力は車輪にも伝わり、横方向の力が加わります。この横方向の力によって車が不安定になるのを防ぐために、様々な工夫が凝らされています。その一つが、台形リンク式と呼ばれる部品の配置方法です。

台形リンク式では、複数の棒状の部品を組み合わせて車輪を支えています。この部品の配置の仕方によって、横方向の力が加わった時に、車輪が内側を向くように設計されています。車が直進している時は車輪はまっすぐ前を向いていますが、カーブを曲がる時、遠心力で外側に引っ張られると、車輪がわずかに内側を向くのです。この現象をトーインと呼びます。トーインが発生することで、旋回時の安定性が向上します。まるでスキーでカーブを曲がる際に、内側のスキーを少しだけ進行方向に向けることでバランスを保つのと似ています。

トーインは、タイヤが路面をしっかりと捉えるのにも役立ちます。カーブを曲がる時、タイヤには横滑りをしようとする力が働きます。トーインによって車輪が内側を向くことで、この横滑りを抑え、タイヤの性能を最大限に引き出すことができます。その結果、より安定した、滑らかで思い通りの旋回が可能になります。まるでレールの上を走る電車のように、安定してカーブを曲がることができるのです。

このように、台形リンク式によるトーインは、車の旋回性能を向上させるための重要な要素となっています。ドライバーは安心して運転を楽しむことができ、スポーティな走りも実現できるのです。

瞬間中心の役割

車輪を支える仕組であるサスペンションは、路面からの衝撃を和らげ、車輪を路面にしっかりと接地させる役割を担っています。様々な形式がある中で、台形リンク式サスペンションは、二組のリンクで車輪を支える構造となっています。この台形リンク式サスペンションの設計において、瞬間中心は極めて重要な役割を担っています。

瞬間中心とは、読んで字のごとく、ごくわずかな時間に車輪の回転中心となる点のことです。サスペンションが上下に動く際、この瞬間中心の位置に基づいて車輪の動きが決定されます。例えば、車がブレーキをかけた時やカーブを曲がっている時など、様々な状況において、車輪は単純に上下に動くだけでなく、わずかに向きを変えます。この車輪の向きの変化を制御する上で、瞬間中心の位置が重要な役割を果たすのです。

台形リンク式サスペンションでは、通常、この瞬間中心を車輪よりも外側に設定します。そうすることで、ブレーキをかけた時やカーブを曲がる時に、車輪の先端が内側に向く「トーイン」という状態を作り出すことができます。トーインは、車の安定性を高める効果があり、特に高速走行時やカーブでの安定した走行に大きく貢献します。

瞬間中心の位置は、サスペンションの様々な特性に影響を与えます。例えば、車輪が路面から受ける力をどのように車体に伝えるか、また、乗り心地の良さにも関わってきます。設計者は、車の用途や求める性能に合わせて、瞬間中心の位置を綿密に調整することで、最適なサスペンションの挙動を実現しているのです。

他の形式との比較

車輪を支える仕組みに様々な種類がある中で、今回は台形つなぎ目式の仕組みに焦点を当て、他の仕組みに比べてどのような利点があるのかを詳しく見ていきましょう。

まず、よく使われている平行つなぎ目式と比べてみましょう。平行つなぎ目式は、ブレーキを踏んだり、ハンドルを切ったりした時に、車輪の向きが外側を向いてしまうことがあります。これは、つなぎ目の部品が変形してしまうことが原因です。しかし、台形つなぎ目式では、つなぎ目の巧みな配置によって、ブレーキ時やハンドルを切った時に車輪が内側を向くように設計されています。これにより、車体の安定性を保ち、運転しやすくなっています。

次に、多くのつなぎ目を使った多点つなぎ目式と比べてみます。多点つなぎ目式は、路面への追従性が高く乗り心地も良いのですが、構造が複雑で多くの部品が必要です。そのため、どうしても重くなってしまい、車を作るのにもお金がかかってしまいます。一方、台形つなぎ目式は、多点つなぎ目式ほど複雑ではなく、部品点数も少ないため、車体を軽くすることができます。軽い車は、燃費が良くなるという利点もあります。また、部品が少ないということは、それだけ作るのにかかるお金も少なく済むということです。

このように、台形つなぎ目式は、平行つなぎ目式に比べて安定性に優れ、多点つなぎ目式に比べて軽量で費用を抑えられるという利点を持っています。それぞれの仕組みに長所と短所がありますが、台形つなぎ目式は、安定性と経済性を両立させた、バランスの良い仕組みと言えるでしょう。

今後の展望

台形リンク式サスペンションは、安定性と簡素な構造という長所から、今後ますます多くの車種で採用されていくと見込まれます。特に、速く快適に走ることを重視するスポーツカーや、安全で快適な乗り心地を求める乗用車にとって、このサスペンションの利点は大変重要です。

技術の進歩に伴い、台形リンク式サスペンションは改良を重ね、より高度な制御機構との連携によって、走行時の安定性がさらに向上すると期待されます。例えば、電子制御サスペンションと組み合わせることで、路面の状況や運転の状況に合わせて、サスペンションの設定を自動的に最適化することができるようになるでしょう。凸凹の激しい道でも、滑りやすい路面でも、常に安定した走りを実現することが可能になります。

また、新しい素材の採用による軽量化や、製造技術の向上によって、価格を抑えつつ高性能なサスペンションを提供できるようになるでしょう。これにより、より多くの車種で台形リンク式サスペンションが採用され、多くの運転者がその恩恵を受けることができるようになります。

さらに、環境への配慮も重要な要素です。軽量化は燃費向上に繋がり、二酸化炭素の排出量削減に貢献します。また、製造過程における環境負荷低減への取り組みも進むことで、持続可能な社会の実現に貢献していくと考えられます。

このように、台形リンク式サスペンションは、安全性、快適性、環境性能など、様々な面で進化を続け、自動車の未来を支える重要な技術となるでしょう。