clubCROWNstyleのブログ一覧

第十章では、ダンパーがサスペンションの動きを制御する装置であることを説明した。

しかしダンパーには、カタログスペックだけでは分かりにくいもう一つの重要な性能がある。

それが


ヒステリシス


と呼ばれる現象だ。

ヒステリシスとは簡単に言うと、


減衰力が発生するまでの遅れ


のことである。

ダンパーはシャフトが動くことで減衰力を発生させる。しかし実際には、シャフトが動き始めた瞬間に理想通りの減衰力が発生するわけではない。

内部では


・オイルの流れ
・バルブの開き
・ガス圧
・摩擦


といった要素が関係している。

その結果、

シャフトが動き始めてから減衰力が立ち上がるまでにわずかな遅れ

が生まれる。

これがヒステリシスである。

この現象を分かりやすく示すのが


ヒステリシスループ


と呼ばれるグラフだ。

このグラフでは


横軸シャフト速度

縦軸減衰力


でダンパーの特性を表す。

理想的なダンパーであれば、伸びと縮みのグラフは一本のラインに近い形になる。

しかし実際のダンパーでは、

伸び側縮み側

の曲線が少し離れた

ループ状のグラフ

になる。

このループが大きいほど、

減衰力の立ち上がりが遅い

ダンパーということになる。

逆にループが小さいほど、

応答性の良いダンパー

と言える。

この違いは、実際の走行フィーリングにも影響する。

ヒステリシスが大きいダンパーでは


・入力に対する反応が遅れる
・荷重変化がワンテンポ遅れる
・挙動が曖昧になる


といった感覚になりやすい。

一方でヒステリシスが小さいダンパーでは


・入力に対してすぐ減衰力が立ち上がる
・荷重移動が分かりやすい
・接地感が明確になる


といったフィーリングになる。

ここで興味深い現象がある。


ヒステリシスが大きいダンパーでは、


狙った減衰力を出すために減衰力を強めに設定する


ことがある。

これはつまり


「遅れを力で補う」


という考え方だ。

しかしこの方法には副作用がある。

それが


高速入力での突き上げ


である。

シャフト速度が速い入力では、

本来の強い減衰力がそのまま現れてしまう。

その結果


・段差で強い衝撃が出る
・乗り心地が悪くなる
・タイヤが跳ねる


といった問題が起きることがある。

つまりダンパーの性能は、

単純な減衰力の強さではなく

減衰力がどれだけ素早く立ち上がるか

という点でも評価する必要がある。

そしてここで次の疑問が出てくる。


なぜダンパーによってヒステリシスの大きさが違うのか？


その理由は主に


・内部構造
・オイルの流路
・ガス圧
・シール摩擦


といった設計の違いにある。

第十二章では、

このヒステリシスにも関係する

ダンパーの構造（単筒式と複筒式）

について整理してみたい。

第八章では、タイヤ性能がサスペンションセッティングに与える影響について説明した。

開発対象となる車両は
Lexus GS 450h (GWL10)。

ここで次に重要になってくるのが

スタビライザー

である。

スタビライザーは一般的に


・ロールを減らすパーツ
・コーナリング性能を上げるパーツ


というイメージで語られることが多い。

しかし構造的に見ると、スタビライザーは


左右輪をつなぐ“特殊なバネ”


と言える。

通常のスプリングは、タイヤが上下に動くときに働く。

一方スタビライザーは、

左右のサスペンションの動きに差が出たときだけ働く。

例えばコーナリングでは

外側のサスペンション→縮む

内側のサスペンション→伸びる

このときスタビライザーはねじれることで

車体のロールを抑える方向に力を発生させる。

つまりスタビライザーは

ロール剛性を増やす装置

と言える。

ここで重要なポイントがある。

スタビライザーは

直進時にはほとんど働かない

ということだ。

左右のタイヤが同じように上下する場合、

スタビライザーはねじれない。

つまり


・乗り心地
・路面追従性


に対する影響は、スプリングより小さい。

この性質を利用すると、

乗り心地を悪化させずにロール剛性を上げる

ことができる。

そのため多くのスポーツモデルでは

スプリングだけでなく

スタビライザーの剛性

が重要なセッティング要素になっている。

しかしここにも注意点がある。

スタビライザーを強くしすぎると


・左右のサスペンションが強く連動する
・内輪の接地荷重が減る
・トラクションが落ちる


といった現象が起きる。

特にFR車の場合、

リアスタビライザーを強くしすぎると

内側後輪の接地が抜けやすくなる

ことがある。

その結果、


・リアが滑りやすくなる
・コーナー出口のトラクションが落ちる


といった挙動になることもある。

つまりスタビライザーは

ロール剛性を調整する非常に強力なパーツ

だが、

バランスを崩す可能性もある

という特徴を持っている。

さらにもう一つ重要なポイントがある。

それが

スタビリンクの角度

だ。

スタビライザーは基本的に

水平に近い状態

で設計されている。

車高を下げると、

スタビライザーの角度が変わり


・効き方
・作動タイミング


が変化する。

そのため車高調整を行った車では、

調整式スタビリンク

を使って角度を補正することが多い。

これは単なる部品交換ではなく、

スタビライザー本来の性能を引き出すための調整

と言える。

ここまでで


・スプリング
・スタビライザー
・タイヤ


と、サスペンションの大きな構成要素が見えてきた。

しかしまだ最も重要なパーツが残っている。

それが


ダンパー（ショックアブソーバー）


である。

第十章では、

このダンパーがサスペンションにどんな役割を持っているのかを考えてみたい。

第七章では、重量級セダンのスプリングレートについて説明した。

開発対象となる車両は
Lexus GS 450h (GWL10)。

ここで次に重要になってくるのが

タイヤ

である。

サスペンションを考えるとき、つい


・バネレート
・減衰力
・スタビライザー


といった足回りのパーツばかりに目が行きがちだ。

しかし実際には、

タイヤこそがサスペンションの最終出力

とも言える存在だ。

どれだけ高度なサスペンションでも、最終的に路面に接触しているのはタイヤしかない。

つまりサスペンションは

タイヤを働かせるための装置

と言ってもいい。

ここで重要になるのが

タイヤのグリップレベル

だ。

例えばコンフォート寄りのタイヤと、スポーツ寄りのタイヤでは


・グリップ力
・サイドウォール剛性
・応答性


が大きく異なる。

グリップの高いタイヤは、コーナリング時により大きな横力を発生させる。

その結果どうなるか。

サスペンションには

より大きな荷重移動

が発生する。

もしサスペンションがその荷重を受け止めきれない場合、


・ロールが大きくなる
・応答が遅れる
・タイヤが過剰に変形する


といった状態になる。

つまりグリップの高いタイヤほど、

それを支えるサスペンション剛性が必要になる

のである。

逆に言えば、

グリップの低いタイヤに対してサスペンションが硬すぎる場合、


・タイヤが路面を追従できない
・接地荷重が安定しない
・乗り心地が悪化する


という問題が起きる。

つまり

タイヤとサスペンションは必ずセットで考える必要がある

ということだ。

特に重量級のFRセダンでは、

タイヤの性格によって


・トラクション
・安定性
・乗り味


が大きく変わる。

そのためサスペンションのセッティングも、

タイヤの特性を前提に組み立てる必要がある。

次の第九章では、

このタイヤの荷重を受け止めるもう一つの重要な要素

スタビライザーとロール剛性

について考えてみたい。

ここまでの章では


・軸重
・レバー比
・スプリング自由長
・プリロード
・ヘルパースプリング
・伸びストローク


と、サスペンションの基本構造を整理してきた。

開発対象となる車両は
Lexus GS 450h (GWL10)。

ここでいよいよ、多くの人が最初に気になるテーマに入る。


「なぜ重量級セダンはバネレートが高いのか？」


例えば軽量スポーツカーでは、


フロント6〜8kg/mm

リア4〜6kg/mm


といったスプリングレートも珍しくない。

一方、重量級FRセダンでは


フロント10kg/mm以上


リアさらに高い数値

といったセッティングがよく見られる。

これを見ると


「重い車だから硬いバネが必要」


と単純に考えてしまいがちだ。

もちろんそれも理由の一つだが、実際にはもう少し複雑な事情がある。

その鍵になるのが


ホイールレート


という概念だ。

ホイールレートとは、

タイヤ位置での実効バネレート

を意味する。

第二章でも触れたが、サスペンションにはレバー比が存在する。

そのため

スプリングレートとホイールレートは同じではない。

計算式はシンプルだ。


ホイールレート＝ スプリングレート ÷ レバー比²


つまりレバー比が大きい車では、

スプリングレートを高くしないと十分なホイールレートが得られない。

今回の車両のリアサスペンションは、比較的大きなレバー比を持つ構造になっている。

この場合、例えば仮に


リアスプリング17kg/mm


という数字だったとしても、

タイヤ位置で効いている硬さは実際にはかなり低い値になる。

つまり

数字ほど硬い足ではない

ということだ。

さらに重量級セダンではもう一つ重要な要素がある。

それが


ロール剛性


である。

車がコーナーを曲がるとき、車体は外側に傾く。

この傾きを

ロール

と呼ぶ。

ロールが大きすぎると


・タイヤの接地面が崩れる
・応答が遅くなる
・運転感覚が曖昧になる


といった問題が起きる。

そこで必要になるのが

ロール剛性

だ。

ロール剛性は主に


・スプリング
・スタビライザー


この二つで決まる。

重量級の車は重心も高くなりがちで、コーナリング時のロールモーメントも大きくなる。

そのため

ある程度高いバネレートが必要になる

のである。

ただしここで重要なポイントがある。

それは

バネを硬くするほど良いわけではない

ということだ。

スプリングレートを上げすぎると


・路面追従性が低下する
・トラクションが減る
・乗り心地が悪化する


といった問題が出てくる。

つまりスプリングレートは

車両重量サスペンション構造タイヤ性能

この三つのバランスで決める必要がある。

そしてここで、次のテーマが見えてくる。

それが

タイヤ

である。

タイヤのグリップ力が変わると、最適なサスペンションセッティングも変わる。

第八章では

タイヤ性能がサスペンションに与える影響

について考えてみたい。

第九章ではスタビライザーについて触れた。スプリングとスタビライザーは、サスペンションの力を支える要素だ。

しかしサスペンションには、もう一つ極めて重要な役割がある。

それが

動きを制御すること

である。

ここで登場するのが


ダンパー（ショックアブソーバー）


だ。


サスペンションは基本的に

スプリングだけでも成立する。

極端な話、スプリングだけでも車は走る。しかしその状態では車はどうなるか。

段差を越えると

いつまでも上下に揺れ続ける。

これはスプリングが持つ

弾性エネルギー

が原因だ。

スプリングは


縮む → 反発する → 伸びる → また縮む


という運動を繰り返す。

これを止める役割を持つのが

ダンパー

である。

ダンパーは内部にオイルを持ち、ピストンが動くことでオイルを通過させる。

このとき

オイルが流れる抵抗

によって運動エネルギーが熱に変換される。

つまりダンパーは


動きを“止める”装置


と言える。

ここで重要なポイントがある。

ダンパーは


車速ではなく、シャフト速度で働く


ということだ。

つまり


・車が速く走っているか
・ゆっくり走っているか


は直接関係ない。

重要なのは


サスペンションがどれだけ速く動いたか


である。

例えば


・ゆるやかな荷重移動
・ブレーキング時のノーズダイブ


このような動きは

シャフト速度が遅い入力

になる。

逆に


・段差・ギャップ
・舗装の継ぎ目


といった入力は

シャフト速度が速い入力

になる。

この違いを整理するため、ダンパーの世界では入力を


低速領域
高速領域


という言葉で表現する。

ここで言う


低速・高速とは


車速ではない。

あくまで

ダンパーシャフトの動く速度

を意味している。

一般的に

低速領域の減衰は


・姿勢変化
・ロール
・ピッチ


といった

車体の動き

に強く関係する。

一方で高速領域の減衰は


・段差
・路面の荒れ
・突き上げ


といった

乗り心地

に強く関係する。

つまりダンパーは

車の挙動と乗り心地を同時に支配している

非常に重要なパーツだ。

しかしここで、さらに踏み込んだ問題が出てくる。

それが

理想通りに減衰力は発生しているのか？

という疑問だ。

実際のダンパーは理想的な装置ではない。

内部の構造やオイルの流れによって

減衰力の発生に遅れ

が生まれることがある。

この現象は


ヒステリシス


と呼ばれる。

第十一章では、このヒステリシスという現象が

サスペンションのフィーリングをどれほど変えてしまうのか

もう少し深く掘り下げていく。