自動車スプリングとは
自動車スプリングとは、自動車の「サスペンション」と呼ばれる装置を構成する部品の1つで、走行時の安定性や乗り心地に関わる部品です。
通称「コイルスプリング」と呼ばれています。自動車スプリングの主な役割は、以下の2つです。
- 路面への接地性を高め、走行安定性を向上させる
- 路面からの衝撃を吸収し、乗り心地を良くする
上記の2つの役割を果たすために、使用用途によってバネレート (スプリングの硬さ) を変更する必要があります。それに伴い、ショックアブソーバの調整も必須です。
自動車スプリングの使用用途
自動車スプリングは、衝撃吸収や安定性向上を目的に使用されています。サスペンションの設計では、ユーザーの使用用途及び使用する環境に応じて、コイルスプリングの軟らかさとショックアブソーバの減衰力をいかに調整するかが重要です。
サスペンションは、各部品の特徴を活かすことで、乗り心地と走行安定性のバランスを保っています。スプリングを軟らかくすると、路面に対し柔軟に反応するため、乗り心地は良くなりますが、地面に対し踏ん張ろうとする力が弱くなります。そのため、旋回時に発生するロール (進行方向に対し横方向に傾こうとする力) が大きくなり、安定性が低下します。
しかし、スプリングを硬くすると、ロールが抑えられ車体の安定性が向上する代わりに、乗り心地が悪くなります。そのため、一般的な走行目的の車両については、コイルスプリングの設定は軟らかめやスポーツ走行等となっており、走行安定性を重視する車両の場合、コイルスプリングの設定は硬めであることが多いです。
自動車スプリングの原理
自動車スプリングは性質上、負荷が掛かった際に、縮むことで衝撃を吸収し、伸びることで元の形状へと戻ります。この伸縮運動を行うことで、衝撃を緩和しています。
また、一般的な金属では地面からの衝撃に耐えきれず、 破損または バネが元の形に戻らない」等の不具合が発生してしまうため、特殊な金属を使用しています。コイルスプリングは上記の特性から、自動車のサスペンションだけでなく エンジン内の部品や クラッチにも使用される場合が多いです。
自動車スプリングのその他情報
1. サスペンションの構造
サスペンションは、コイルスプリング以外に、下記2つの部品から構成されています。
ショックアブソーバ (ダンパー)
ショックアブソーバは、コイルスプリングの伸縮運動を減衰する装置です。コイルスプリングは、地面から受ける衝撃が大きいほど、スプリングの伸縮回数が増え、車体を不安定な状態にしてしまいます。
車体が不安定になると、走行安定性や乗り心地に悪影響を及ぼします。そこで、ショックアブソーバを用いて、コイルスプリングの伸縮回数を減らし、走行安定性と乗り心地の向上を実現しています。
サスペンションアーム
サスペンションアームは、サスペンションの形式によって様々な種類があります。一般的に用いられるストラット式やダブルウィッシュボーン式は、アッパーアームとロアアームの2つを組み合わせたものです。
タイヤを支持するとともに、路面に対してタイヤの位置を限定することで、走行安定性を高めます。
2. サスペンションの方式
サスペンションは車軸懸架方式と独立懸架方式の2方式に分けられます。
車軸懸架方式
左右の車輪が車軸で連結されている方式です。構造が比較的単純であるため耐久性に優れていること、整備がしやすいのがメリットです。一方で、片方の車輪で受けた路面からの衝撃が他の車輪に伝わるために、乗り心地が悪いデメリットがあります。
独立懸架方式に対して低いコストで生産できるため、新車販売価格が安価に設定されている車両の後輪側に使用されることが多いです。
独立懸架方式
左右の車輪がそれぞれ独立して可動するものです。路面の変化に柔軟に対応できるため、固定車軸方式に比べ「走行安定性が高い」「乗り心地がよい」などのメリットがあります。
しかし、生産コストが掛かるため、スポーツカーや高級車などに用いられることが多いです。また、価格帯の安い車両においても前輪側は独立懸架方式が多く採用されています。