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メカニズム進化論 サスペンション編  様々な方式が考案されてきたリヤ

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リヤサスペンションの進化

 転舵という仕事から解放されていたリヤサスペンションは設計の自由度が高い。リーフスプリングから出発し、様々な形式のサスペンションが実用化されてきた。
 サスペンションは自動車が発明される前の馬車の時代から存在していた。板バネを単体、または複数組み合わせて、進行方向と平行に設置した。この方式はダイムラーによって開発された世界初の4輪ガソリン自動車にも踏襲された。
 シンプルでありながら路面の凹凸を吸収するこの方式は1930年代まで自動車のサスペンションの主流となり、板バネを横に置くバリエーションも出現した。
 フロントサスペンションは操舵機能と組み合わされる。タイヤを転舵してもサスペンションの動きに影響を与えない構造でなくてはならない。そこで考案されたのがキングピン。両端にキングピンを備えたトランスバースリンクを板バネで吊るという方式に行き着いた。

左右独立のエースとして登場、セミトレーリングアーム

1886年に製造されたダイムラーの4輪車。まだ馬車の車体から完全に脱したものではなく、フロント、リヤ共にリーフスプリングで車軸を吊っていた。

1900年代に入ってもサスペンションの形式に大きな進化はなかった。図は1914年のベンツGPカーだが、フロント、リヤ共にリーフスプリングを縦置きで採用している。

ベンツGPカーの設計図。リジッドアクスルとリーフスプリングだけでは剛性が不足するため、駆動アクスルケースの前方からトレーリングアームで補強が施されている。

コイルスプリングが実用化されると左右独立方式が登場する。ドディオン式はデフユニットを車体に固定するため、バネ下重量を軽くできるというメリットもあった。

1900年代半ばになると、様々なサスペンション形式が模索された。1954年、ベンツ180Wに採用されたリヤサスペンションはスプリングを横にセットしたトレーリングアーム式。

1954年、当時の最先端を走ったベンツSLのリヤサスペンション。トレーリングアームで車軸を位置決めしながら、サブフレームのような機能のアッパーフレームを採用した。

コイルスプリングを使った典型的な後輪駆動リジッドアクスル。古めかしく見えるが、国産車でも長い間、使われた定番のようなリヤサスペンション方式だった。

BMWが後輪駆動の決定版として投入したのがセミトレーリングアーム。国産では日産がいち早く取り入れ、ブルーバード510、セドリック/グロリアなどに採用した。

 長い間、リヤの車軸は固定式で、それをリーフスプリングで支えていた。コイルスプリングが実用化されると、一部の高級車でそれを使うものが現れ、さらに左右独立式が登場した。
 左右独立式の大きなメリットは、互いのタイヤのバンプとリバウンドの影響を受けにくいこと。初期の左右独立式はデフユニットをボディに固定し、左右の駆動アクスルをスウィングアームとするド・ディオン方式といわれるものだった。
 乗り心地には優れていたがバンプとリバウンドによって大きなキャンバー変化が現れた。しかしこの時代のタイヤの幅は狭いもので、キャンバー変化は接地性を損ねる大きな欠点とはならなかった。
 コイルスプリングを用いながら、リジッドアクスルを採用するクルマもあった。初期のもので代表的なのがベンツSL。フロントにはダブルウィッシュボーンを用いながら、後輪にはスウィングアクスルより接地性に優れたこの方式を採用した。
 ド・ディオンに代わる左右独立のエースとして登場したのはBMWが採用したセミトレーリングアーム。上級車やスポーティカーの定番となり、国産車でも1960年代、まず日産がブルーバード510やセドリック/グロリアに取り入れた。
 当時の先端を行くセミトレーリングアームにも欠点はあった。その構造ゆえに高速域での入力に対して剛性が不足し、入力に対するブッシュの動きが操縦性に影響を与えた。強いブレーキではトーアウトに、そして旋回中の制動でもトーアウトとなり、車両を不安定にさせた。
 このようなブッシュの動きを積極的に活用するサスペンションも現れた。1977年にポルシェが開発したバイザッハアクスルがそれだ。基本的にセミトレーリングアームとダブルウィッシュボーンの折衷に近い形式だが、アームを支える2つのブッシュの硬度を変えることによって、制動時や旋回中のアクセルオフではトーインとなるようにし、飛躍的に安定性が高まった。
 それまで後輪は追従するだけのものと考えられていたが、これを契機に車両安定に積極的に関わるものという概念に変わっていった。
 国産車では日産のHICASが有名だ。ブッシュの可動範囲の中でサブフレームを変位させた。旋回に入るとトーインにしてコーナリングフォースを高め、車両安定性を向上させた。  トーを積極的に制御するということでは、マツダも1985年、セミトレーリングアームにトーコントロールロッドを付けたものを2代目RX-7に採用した。
 前輪駆動車ではリヤサスペンションに対する負荷が低いことから、簡易な構造のものが使われてきた。代表的なのはトレーリングアームとツイストビームを組み合わせたものだ。左右リジッドに結ばれているが、ビームがツイストするため、簡易独立のような働きをし、接地性と乗り心地を両立させたこの方式は多くの前輪駆動車に採用されている。

マルチリンクの登場、ベンツが採用

1982年、後輪駆動用リヤサスに革新が起こる。ベンツ190Eにマルチリンク式が採用された。ベクトルの異なる複数のアームを採用、路面状況、走行状況に合わせたキャンバー、トーのパッシブ制御を可能とした。

アウディA4に採用されている最新のマルチリンク。馬車のようなリーフスプリングから約100年でここまで進化した。

前輪駆動車の後輪は負担が軽く、後輪駆動とは異なった進化を続けた。行き着いたのは極めてシンプルな方式。トーションビーム式は一見リジッドのようで、捻れるビームによって左右独立のような効果をもたらす。

  1982年、リヤサスペンションに革新が起こる。ダイムラーがマルチリンク方式を開発し、ベンツ190Eに採用した。その名のとおり複数のリンクでハブを支える。キャンバーを制御するリンク、トーを制御するリンクというように複数のリンクには役割があり、これらによって、あらゆる状態のバンプとリバウンド、そして前後の入力に対し、適切なキャンバーとトーに制御される。
 理想的なサスペンションだが、欠点もある。設置スペースとコスト。このため、マルチリンクを採用するのはある程度の大きさのボディが必要で、高価格車に限られる。
 フロントサスペンションがマクファーソンストラット、ハイマウントアッパーアーム式ダブルウィッシュボーン、ダブルウィッシュボーンの3種に限られるの対し、リヤサスペンションは様々な方式が採用されてきた。
 転舵という問題から解放されていた面もあるし、エンジニアの発想を広げやすいパートでもあったということも理由の一つだろう。しかし今はマルチリンク、トレーリングアーム、ツイストビーム、ストラット、ダブルウィッシュボーンなどに収れんされている。

提供元:オートメカニック



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