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豆知識

2020.12.04車のサスペンションとは?その構造から特徴についてまで説明

車を構成する部品の一つである「サスペンション」。

なんだか重要な部品ということは理解しつつも、車における本来の役割などを知らないなんて方も多いはず。

今回はサスペンションについて車における役割から種類、メンテナンス方法に至るまで解説していきます。

1 サスペンションの概要と主要部品について

サスペンションは懸架装置と呼ばれる部品です。車を構造する上で外すことのできない部品で、車の見た目や走行性能に大きな影響を与えるもの。タイヤと車体の間に位置しており、四輪全てに装着されタイヤと車体を繋ぐ役目を果たしています。

自動車におけるサスペンションは車輪を支え衝撃を吸収する役割を持ち、主に「スプリング」「ショックアブソーバー」「サスペンションアーム」の3つの部品で構成されています。

ここでは3つの主要部品について説明していきます。

1-1 スプリング

スプリングはダンパーと共に乗り心地や走行性能を左右する重要なパーツの一つ。車重を支える部品で「ばね」と呼ばれることも。

スプリングの固さによって、走行中に発生する前後左右の傾き量を決定します。路面の凸凹に合わせて伸縮し、タイヤが路面から離れないように維持しつつ車と乗員に伝わる衝撃や振動を軽減してくれることが役割。

自動車で使用されるスプリングは主に以下のものです。

  • 【コイルスプリング】:乗用車で最もよく使用されるバネ
  • 【リーフスプリング】:商用車やトラックで多く用いられているバネ
  • 【ねじりスプリング】:金属をねじることでの反力を利用するバネ
  • 【空気バネ】:圧縮空気の弾力性を利用したバネ
  • 【ゴム/樹脂】:ゴムや樹脂の塊をバネとして使用

それぞれの素材や形状から名前がついています。

1-2 ショックアブソーバー

ショックアブソーバーは振幅するスプリングの動きを抑制するもので、「ショック」「ダンパー」「ダンパ」と呼ばれることも。主にスプリングの内側にあり棒状の形をしており、スプリングの衝撃を吸収しつつ動きを抑制することが役割です。

スプリングは前述した通り、路面の凸凹や段差の衝撃などを吸収してくれます。衝撃を吸収したスプリングは元に戻ろうとする反発力を生み出します。この一連の動きは一度では終わることはなく、振動を繰り返すことに。ブレーキ時やコーナリングで車体が沈んだり傾いた時にも同様です。つまり振幅しているスプリングの動きをなるべく1回で止めるための力が必要になります。

衝撃で急激に伸縮したスプリングをゆっくり戻してやることができれば車の操縦性が向上し乗り心地も改善されるわけ。その役目を担うのがショックアブソーバーです。

もしショックアブソーバーがなければ振幅するスプリングによって車は終始揺すられ続けることに。またスプリングが振幅するスピードをコントロールする部品でもあるので、走行性や安全性にも大きな影響を及ぼします。

1-3 サスペンションアーム

サスペンションアームは車輪の動きをコントロールするためのアームで、コントロールアームとも呼ばれています。

基本的に左右1本づつ進行方向にそった方向で設置されることが多く、横方向への力に対抗するため3〜5本使用されることも。サスペンションアームはボールジョイントやピローボール、ラバーブッシュといった部品によってボディやアクスルに取り付けられます。

形状はA字型をした「Aアーム」やI字型の「Iアーム」などがあります。またダブルウィッシュボーンサスペンションやマルチリンクサスペンションなどに用いられることがほとんど。サスペンションアームはタイヤの位置を路面に対して所定にすることで、車を安定して走行できる機能をもっていることが特徴の一つ。

タイヤやサスペンションが上下動する際のガイドとなる支持腕の役割を担っており、車体固定部を軸に円運動しタイヤを上下させる仕組みです。

2 サスペンションの役割

車のサスペンションが果たす主な役割は大きく2つあります。サスペンションはスプリングの伸縮する機能とショックアブソーバーの減衰力によって、タイヤが路面から受ける衝撃や振動を吸収し和らげる働きをしています。

もし車にサスペンションがなければ、タイヤが路面の凸凹から受ける衝撃や振動をそのまま車体などに伝えてしまうことに。

また乗り心地や走行性能の向上の役割を担っています。

スプリングのバネレートを低くし、ショックアブソーバーの減衰力も同様に低めの設定します。これにより柔らかく一般的に乗り心地がいいと感じれる足回りにすることができるわけです。

反対にスプリングのバネレートを高くし、ショックアブソーバーの減衰力もそれに合わせて高めに設定すると、乗り心地は硬めながらしっかり安定した操作性の高い足回りにすることが可能です。

このように、自分好みに合わせたバランスの良いサスペンションを作り上げていくのも醍醐味の一つ。しかしながらサスペンションは複雑な構造になっており、素人には簡単に設定することはできません。

単純にスプリングのパネレートやショックアブソーバーの設定を変更するだけでは上手くいかないことを理解しておきましょう。様々な部分の微妙な設定やバランスも影響してくるので、変更したい場合は専門知識を持った整備工場や専門店に相談することをおすすめします。

3 サスペンションの種類

サスペンションには様々な種類の方式が存在しています。ここではそれぞれの型式の特徴を説明していきます。

3-1 小・中型車に採用されることが多い「ストラット式サスペンション」

ストラット式サスペンションは、シンプルな型式になっていることが特徴です。アール・マクファーソンが設計していたことから、「マクファーソン・ストラット」と呼ばれることも。

1本のサスペンションアームと、スプリングが同軸に配置されたショックアブソーバーでタイヤを支持しています。安価で少ないスペースで設置できることがメリットの一つ。

小・中型車の前後サスペンションとして多くの自動車に採用されています。

3-2 大型セダンなどに採用されていることが多い「ダブルウィッシュボーン式サスペンション」

ダブルウィッシュボーン式サスペンションは、上下に配置されておりアルファベットの「A」型アームでタイヤを支持するサスペンション型式。上下動してもタイヤの傾きが変化しづらいことから、タイヤのグリップを有効に使えることがメリット。

横方向の力は2本のA型アームが受け止めるため、サスペンションの上下動がスムーズで乗り心地が良いことも特徴の一つです。しかしながら、これを採用するには長い上下のアームを配置するためのスペースが必要になります。

スペースに余裕がある大型セダンや、高性能サスペンションが必要なスポーツカーなどの前後サスペンションとして利用されているのが一般的です。

3-3 ダブルウィッシュボーン式の上位版「マルチリンク式サスペンション」

マルチリンク式サスペンションは、4本以上の棒状リンクを組み合わせてできた型式。ダブルウィッシュボーンの動きを真似しながら、より自由度の高い設計ができることが魅力の一つ。

ダブルウィッシュボーンの上位版としてスポーツカーや高級車に採用される性能に優れたサスペンション型式です。また、この他にアームを追加して性能を高めた変則的なサスペンションもマルチリンクと呼ばれることも。

3-4 製造コストが抑えられ安価で手に入れられる「トーションビーム式サスペンション」

トーションビーム式サスペンションはFFコンパクトカーのリアサスペンションに採用されることが多い型式。

左右一体型のサスペンションアームが特徴です。部品点数が少ないことから製造コストが抑えられ安価で手に入れられることも魅力の一つ。スプリングとショックアブソーバーを個別に配置し、垂直方向の設置スペースを減らすことができることもメリット。

コーナーリング時に横方向から大きな力が加わると、タイヤを含むサスペンション全体が内側を向くことで安定性を確保できます。乗り心地はストラット式やダブルウィッシュボーン式には劣るものの、コストを抑えながら安定した性能を得られる型式です。

3-5 バネ下荷重の軽減効果も高い「独立懸架」

独立懸架はサスペンション通しがお互いに影響を受けることなく独立して作動します。

これにより衝撃を吸収することができる型式。道路の変化に柔軟に対応でき、バネ下荷重の軽減効果も高いためレース車両やスポーツモデルの車などに多く採用されています。

3-6 オフロードに適している「リジットアクスル」

リジットアクスルは整備されていない道路などでのトランクション性能に優れている型式。オフロードカーの前後サスペンションや、小型4WD車のリアサスペンションが主流です。

左右のタイヤを繋ぐホーシング内部に組み込まれた動力伝達機構がタイヤを駆動させます。さらに片側のタイヤが持ち上がった際に、反対側のタイヤが地面に押しつけられるサスペンションアームとして機能することで強力なトラクション性能を発揮。スプリングとショックアブソーバーはホーシングに直接装着されるので、大きなサスペンション動作域を確保しています。

リジットアクスルには「3リンク式」「5リンク式」の2種類に分類。3リンク式はシンプルな構成で、ホーシング上部に配置されたラテラルロッドと呼ばれるアーム1点と、左右前方の支持アーム2点の合計3本のアームでホーシングを保持します。

一方5リンク式は高速走行を想定したモデル。ラテラルロッドと左右前方を2本ずつのアームで支持し、サスペンション上下動時のホイールベース変化を抑える型式です。

4 サスペンションのメンテナンスのタイミング

サスペンションは走行距離が増えれば増えるほど、劣化してしまい乗り心地の悪化や異音が発生することも。これはダンパーやブッシュなどの構成部品が耐用年数に達したことで起こる現象です。

乗車していて最も体感しやすいのは振動。うねりのある道路を走行した場合や段差を通過したのちに、すぐに収まっていたボディの揺れがいつまでも止まらないなんてことも。このような場合はダンパーの抜けやオイル漏れが原因と考えられます。

またダンパーのへたりは異音を伴うケースもあるため、ギシギシといった音が聞こえればボディが原因の可能性も考えられるため専門店にチェックしてもらいましょう。ダンパーは「新車から10年」「走行距離8万kmごと」が交換の目安。もちろん車の使用環境によっては期間が異なりますので、あくまでも目安として捉えておきましょう。

5 サスペンションを交換することでのメリット

サスペンションを交換することで得られる効果は様々。大きく分類すると「車高を下げることができる」「走行性能と快適性の向上」「快適な乗り心地の維持」の3つの効果が期待できます。

ここではそれぞれの効果が期待できる内容を説明していきます。

5-1 車高を下げることができる

自動車の車高の標準は、ロードクリアランスや安全性も考慮され少し高めに設定されています。

そのためフェンダーとタイヤの間に隙間が生じてしまいます。車高を下げればこの隙間も解消することができ、車全体に一体感が生まれるわけです。

また重心が下がることで走行安定性も高くなり、コーナーリング性能やグリップ性能を高められます。

5-2 走行性能と快適性の向上

サスペンションはコイルスプリングとショックアブソーバーの2つのパーツで構成されています。この2つのパーツの固さなどを変更することで、スポーティな走りに磨きをかけられることが魅力の一つ。

セッティング次第では乗り心地を追求したり、走行性や快適性を高めることも。

5-3 快適な乗り心地の維持

ショックアブソーバーにより車体が安定するようにコントロールされています。しかし長期間の使用により内部のオイルが劣化し、衝撃が吸収できなくなることも。

これにより乗り心地も悪くなってしまうため、サスペンションを交換することで乗り心地を蘇らせることができます。

6 サスペンションと関係が深いアライメント

サスペンション本来の性能を引き出すにはアライメント調整が必須です。

アライメントはタイヤがどういう状態で路面に接地されているのかを示すもので、ホイールの整列具合という表現でも表せます。これは「トー角」「キャンバー角」「キャスター角」の3つの要素から構成されており、それぞれの適切な角度により車の走行性能を向上してくれるわけです。

アライメントについて詳しく知りたい方は是非、こちらもあわせてご覧ください。

7 メンテナンス費用

自動車の足回りを支えてくれるサスペンションですが、メンテナンスが必要になることを忘れてはいけません。運転中はもちろんですが、停車中であっても常に車体を支え続けているため時間の経過とともに劣化が起こってしまいます。

サスペンションの劣化は「へたり」と呼ばれることも。これは車の揺れが収まるまでの時間などの状況を言います。原因としては、ショックアブソーバーの中に封入されている油やガスが抜け出してしまうこと。このような状態になると車はスプリングの動きを抑えることができなくなり、例え小さな段差などでも車が上下に大きく揺れてしまいます。

一般的には「オーバーホール」と呼ばれる修理方法で改善していきます。これはショックアブソーバー内部のパッキンやオーリングと呼ばれる部品を交換し、再びガスやオイルを重点すること。

ショックアブソーバーの中身のなくなったまま使用を続けていると内部に大きな傷を付けてしまったり、軸が曲がってしまうなどのトラブルを併発することも。そのようなケースはオーバーホールが高額となってしまうため、ダンパーそのものを交換することになるでしょう。

その他のスプリングやサスペンションアームも、ある程度の劣化は起きてしまいます。スプリングの強さが弱まったり、サスペンションアームの取り付け部分のブッシュが劣化したりなど、ダンパー以外の部品にも定期的なメンテナンスや交換は必要です。

まとめ

今回はサスペンションについて解説してきました。

サスペンションには様々な種類が存在し、それぞれ特徴が存在します。またサスペンションを交換することで得られるメリットも様々。

自動車において重要なサスペンションの役割を理解し、快適なカーライフを送りたいものですね。

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