快適性を求めた足回り：フルトレーリングアーム式サスペンション

快適性を求めた足回り：フルトレーリングアーム式サスペンション

構造と特徴

車は、多くの部品が組み合わさってできています。その中で、路面の凹凸を吸収し、車輪を地面に接地させ続ける重要な役割を担うのがサスペンションです。サスペンションには様々な種類がありますが、今回は「後輪を支える」方式の一つである、フルトレーリングアーム式サスペンションについて詳しく説明します。

フルトレーリングアーム式サスペンションは、その名前の通り、車軸と車体を繋ぐ一本の腕状の部品（トレーリングアーム）が車体の左右方向に配置されているのが大きな特徴です。このトレーリングアームが、車輪を地面に押し付ける役割を果たし、路面からの衝撃を吸収します。

この方式の最大の利点は、構造が単純であることです。部品数が少ないため、製造にかかる費用を抑えることができ、車体全体の軽量化にも繋がります。軽いということは、それだけ車の燃費向上にも貢献しますし、バネ下重量と呼ばれる、サスペンションより下の部分の重量を軽くすることで、より繊細な路面追従性と快適な乗り心地を実現できます。

また、車輪が上下に動く際、トレーリングアームも一緒に動き、その動きは予測しやすいという利点もあります。これは、安定した操縦性と快適な乗り心地に繋がります。無駄な動きが少ないため、ドライバーは安心して運転に集中できます。

さらに、フルトレーリングアーム式サスペンションは、場所を取らないこともメリットです。限られたスペースでも効率的に配置できるため、特に車内空間を広く取りたい小型車や、エンジンを車体の前に配置する前輪駆動車（FF車）に向いています。後輪の周りにスペースを作ることで、荷室を広げたり、座席の配置を工夫したりと、車内空間を有効活用できます。

利点

車輪を支える仕組みに、フルトレーリングアーム式と呼ばれるものがあります。この仕組みには、車の動きを安定させるための様々な利点があります。

まず、車輪が上下に動いた際に、タイヤの角度や位置関係が変化しにくいという特徴があります。タイヤが傾いたり、左右のタイヤの間隔が変わったり、タイヤの向きが変わったりする現象は、一般的に良くありません。これらの変化は、路面をしっかりと捉えるタイヤの力を弱め、車の動きを不安定にする原因となります。フルトレーリングアーム式では、これらの変化がほとんど起こらないため、常に安定した接地状態を保ち、思い通りの運転を可能にします。

タイヤの角度や位置関係が変化しにくい理由は、その構造にあります。トレーリングアームと呼ばれる部品が、車体後方から車輪に向かって伸びており、この部品が車輪を支えています。この構造により、車輪は上下に動くだけで、前後に傾いたり、左右に動いたりしにくくなります。

さらに、ブレーキをかけた時に車体が前方に沈み込むのを抑える効果も高いです。急ブレーキをかけた際に、前のめりになるような沈み込みは、運転の妨げになることがあります。フルトレーリングアーム式は、この沈み込みを効果的に抑え、ブレーキ操作時の安定性を向上させます。これにより、より安全に車を止めることができます。

このように、フルトレーリングアーム式サスペンションは、車輪の動きを安定させ、運転のしやすさや安全性を高める、優れた仕組みです。これらの利点により、様々な車種で採用されています。

欠点

フルトレーリングアーム式サスペンションは、構造が簡素であるという長所を持つ反面、いくつかの短所も抱えています。これらの短所は、主に運動性能に関わるもので、特に旋回時に顕著に現れます。

まず、横方向の力に対する強さ、つまり横剛性が低いことが挙げられます。横剛性が低いと、カーブを曲がるときに車体が傾きやすくなります。この傾きは、乗員に不安感を与えるだけでなく、タイヤの接地面積を減少させ、グリップ力を低下させる原因となります。結果として、安定した走行を難しくし、運転のしやすさを損なう可能性があります。

次に、ロールセンターと呼ばれる、車体が傾く際の回転中心の高さが低いことも問題です。ロールセンターが低いと、カーブを曲がるときに車体が大きく傾斜し、不安定な動きにつながります。この不安定な動きは、予期せぬ挙動を引き起こし、運転操作を難しくする可能性があります。

これらの欠点により、旋回時のタイヤの角度、つまり対地キャンバーが大きくなってしまいます。対地キャンバーが大きくなると、タイヤの有効接地面積が減少するため、グリップ力が低下し、旋回性能の限界が低くなります。つまり、カーブを速く曲がることが難しくなるのです。

そのため、競技走行のような高い運動性能が求められる状況では、フルトレーリングアーム式サスペンションは他の形式のサスペンションに比べて不利となることがあります。より高度な運動性能を実現するためには、他のサスペンション形式の採用を検討する必要があるでしょう。

主な使用用途

自動車の後ろ側の車輪を支える仕組みに、揺れを抑えつつ滑らかな動きを実現する様々な方法があります。その中で、部品が少なく、構造が単純な「トレーリングアーム式」と呼ばれるものがあり、多くの前輪駆動車（前輪で車を動かす車）で採用されています。前輪駆動車の場合、エンジンの力やハンドル操作は前輪に集中するため、後ろ側の車輪には、走る性能よりも快適な乗り心地と車内の広さが重視されるからです。トレーリングアーム式はこの二つの条件を満たし、さらに製造費用を抑えられるため、価格競争の激しい小さな車にも向いています。

トレーリングアーム式は、一本の腕のような部品で車輪を支え、この腕が車体の前後に揺れることで路面の凹凸を吸収します。構造が単純なため、部品点数が少なく、車内の空間を広く取れるという利点があります。また、乗り心地も比較的良好で、部品が少ない分、軽量化にも貢献します。これらの特徴から、前輪駆動車の後ろ側の車輪を支える仕組みとして広く使われています。

一方で、前輪を支えるのにはほとんど使われていません。もし前輪にトレーリングアーム式を使うと、ハンドルを切った時のタイヤの角度変化が大きくなり、ブレーキを踏んだ時に車が前につんのめる現象も顕著になります。これらの変化は運転の安定性を損なうため、前輪には、より複雑ながらも走行性能を高める別の仕組みが採用されるのが一般的です。トレーリングアーム式は、構造の単純さ、製造コストの低さ、乗り心地の良さ、空間効率の高さといった利点を持つ反面、高度な走行性能を求められる場面には適さないため、その特性を理解した上で適切な用途に用いられることが重要です。

発展と進化

後輪を支える仕組みの一つに、車軸の後方に棒状の部品を取り付け、それを車体に固定する方式があります。この方式は、構造が簡素で費用も抑えられるため、昔から多くの車で使われてきました。部品点数が少なく、組み立ても容易なため、製造コストの削減に大きく貢献してきたのです。しかし、この方式には、車の動きに合わせてタイヤが傾いてしまう欠点がありました。車体が上下に揺れると、タイヤも一緒に傾き、路面との接地面積が変化してしまうため、安定した走行を保つことが難しかったのです。

この欠点を解消するために、様々な改良が加えられてきました。例えば、棒状の部品の形状を工夫することで、車体の横揺れに対する強さを高める工夫が凝らされてきました。部品を断面が円形ではなく、四角形や箱型にすることで、ねじれに対する強度を向上させ、タイヤの傾きを抑える効果が得られました。また、複数の棒状の部品を組み合わせることで、より複雑な動きを制御し、タイヤの傾きを細かく調整する技術も開発されました。

さらに、車の旋回時に車体が傾く度合いを調整する工夫も凝らされています。旋回時の車体の傾きの中心となる点を高く設定することで、車体の安定性を高めることができます。部品の取り付け位置や角度を調整することで、この中心点を高く設定することが可能になり、より安定した旋回性能を実現しています。これらの改良により、簡素な構造でありながら、高い操縦安定性を実現できるようになりました。素材の進化も大きな役割を果たしています。軽量で強度の高い素材を使用することで、部品の軽量化と高性能化を両立できるようになりました。今後も、新しい素材や設計技術の進歩によって、更なる進化が期待されます。

まとめ

荷物を運ぶ車や人を運ぶ車など、様々な車種で広く使われているのが、後輪の独立懸架方式の一つである、フルトレーリングアーム式懸架装置です。この方式は、車軸を支える部品であるトレーリングアームと呼ばれる物が、車体と平行に取り付けられているのが特徴です。構造が単純であるため、部品点数が少なく、重量が軽いという利点があります。また、部品が占める空間も小さくて済むため、車内の空間を広く取れるという点もメリットです。

しかし、フルトレーリングアーム式懸架装置には、欠点も存在します。車体が左右に傾くのを抑える力は弱く、旋回時の安定性に劣る点が挙げられます。また、ロールセンターと呼ばれる、車が旋回する際に車体が回転する中心となる仮想点の位置が低いため、車体が大きく傾きやすいという問題もあります。そのため、高い運動性能が求められるスポーツカーなどには、あまり採用されていません。

一方で、乗り心地の良さや車内空間の広さが重視される前輪駆動車では、後輪の懸架装置としてフルトレーリングアーム式が広く採用されています。前輪駆動車は、エンジンや変速機などの駆動部品が車の前方に集中しているため、後輪の荷重が小さくなります。そのため、後輪の運動性能よりも、乗り心地や空間効率を優先することが多いのです。

フルトレーリングアーム式懸架装置の欠点を補うための改良も、様々な自動車会社によって行われています。例えば、トレーリングアームを２本使うことで横方向の力を支える構造にしたり、車高を調整できる部品を追加するなどして、欠点を克服しようと努力が続けられています。これらの改良によって、フルトレーリングアーム式懸架装置は、今後ますます多くの車種で活躍していくことが期待されます。車を選ぶ際には、懸架装置の種類にも注目することで、自分に合った車を見つける手がかりになります。