黒魔術を解き明かす: ショックアブソーバーの仕組み

ショックアブソーバーはあまり魅力的ではありませんが、車のハンドリングに大きな役割を果たします。 車の下にある魔法のチューブの内部を見てみましょう。

ショックアブソーバーは車の最も重要な部品の 1 つです。これらは、あなたのトラックが砂利を詰めたボックスで安定しているかどうか、SUV が未舗装の道路でも森に飛び出さずに走れるかどうか、家族のセダンが高速道路で突き刺さらないかどうかを本当に形作る 1 つのコンポーネントです。あなたのスポーツカーは、コーナーでの衝突のおかげで端が入れ替わることはありません。

これらの部品は、漏れが始まるまで車両の下に隠れている魔法のようなチューブのように見えるかもしれません。 次に、最も安価なものに交換し、再び漏れが始まるまで運転します。

ここでは、ショックアブソーバーの仕組み、ショックアブソーバーが車両のハンドリングにとって非常に重要である理由、およびさまざまなタイプの違いについて説明します。 ああ、四輪ではなく二輪の場合でも、ショックの基本的な機能は同じです。

まず、いくつかのバリエーション。

最新の車両のほとんどは、フロント サスペンションにマクファーソン ストラットと呼ばれるものを使用しており、場合によっては 4 隅すべてに使用されています。 名前は異なりますが、これらは単なるショックにさらにステップが追加されています。

これらのショックは、当時のシボレーのエンジニア、アール・マクファーソンによって設計され、より強力なフレームを備えたショックアブソーバーです。 これにより、コントロールアームとステアリングナックルの一部の作業を行うことができます。 支柱にはスプリングも保持されています。 しかし、それはまた別の話です。 衝撃吸収部分は他のショックと同じです。

車を上げたり下げたりするためのアフターマーケットサスペンションシステムはコイルオーバーと呼ばれます。 この名前は、ストラットが一般的になる前、ショックアブソーバーとスプリングがシャーシの 2 つの異なる場所に取り付けられていた時代に遡ります。 コイルオーバーは同じ取り付けポイントを提供し、ショックをスプリングの内側に配置します。つまり、ショックの上にコイルスプリングを配置します。

ショックアブソーバー部分は他のショックと同じです。

馬車から馬車までフォード ラプター 、サスペンションのポイントは、路面で起こっていることから同乗者を切り離すことです。 最良の道路であっても完全に平坦ではないため、乗客や荷物が上下に移動することなくホイールとタイヤが上下に移動できるようにする必要があります。

これは最初はスプリングだけで行われました。 コイル スプリング (車の前部にあるものなど)、リーフ スプリング (ピックアップ トラックの後部の下にあります)、トーション バー (1990 年代の GM ピックアップ) により、乗員の上下の動きを抑えながら車輪が上下に動きます。 。 また、ボディの動きの一部を制御して、サスペンションの移動範囲の上部または下部に激しく衝突するのを防ぎます。

しかし、バネは上下の動きのエネルギーを減衰させません。 エネルギーの大部分を圧縮 (または拡張)、保存し、その後放出します。 そのため、圧縮後に車両を打ち上げたり、伸長後に車両を地面に引き戻したり、そのサイクルを何度も繰り返したりすることができます。 快適ではありません。 自分にも車にも負担がかかり、危険です。

悪路を走行するフォード モデル T のクリップを見れば、その跳ね返りは昔ながらの映画技術のせいではありません。 それはサスペンションが板バネだったからだ。

ショックアブソーバーは、上下の振動を減衰する抵抗を提供します。 スプリングが圧縮または伸長するときにその速度を遅くし、できるだけ早くニュートラル位置に戻します。 重い動きをすべて取り除くことで、乗り心地をより快適にする方法です。

油圧ショックアブソーバーは 1907 年に初めて特許を取得し、小さな箱に入った羽根と流体に対して回転するレバーを使用しました。 伸縮式ショックは、1950 年代に普及しました。 これは、今日のほとんどの車両に見られるデザインです。

最新のテレスコピックショックはすべて同じ基本機能を共有しています。 ショックの本体であるチューブには、ショック用に設計されたオイルの一種である作動油が充填されています。 ショックの内部には、ショック本体の端から出ているロッドにピストンが取り付けられています。

ピストンは本体内でチューブ内を上下に移動します。 流体を通してピストンを引っ張る抵抗が、スプリングの動きを減衰させ、車両の乗り心地を良くします。 あるいは下手。

魔法を発揮するのはショックアブソーバー内のピストンです。 ショックフルードは圧縮できないため、ピストン内を流れる必要があります。

ピストン内を流体がどのように流れるかを制御することは、サスペンション設計者の仕事であり、ショックが上下の動きをどのように減衰させるか、高い衝撃速度（ポットホールなど）および低速（緩やかに起伏する道路）でどのように減衰するかを調整します。

メインショックピストンは慎重に作られた部品です。 ピストンに開けられた穴または鋳造された穴は、ピストンを通過できる流体の量を制御します。 通過できる流体が多いほど、ピストンはより簡単に上下に移動できます。 流体の流れが少なくなると、抵抗が大きくなります。

フルードを変​​更すると、ショック内でのフルードの流れも変わります。 重質ギアオイルの糖蜜のような粘稠度に対して、水よりもスムーズに流れる最新の 0W20 モーター オイルを思い浮かべてください。

ショックアブソーバーの設計者は、冬は寒く、夏は暑いときにも、望ましい速度で流れる流体を選択する必要があります。 彼らはそれをうまく機能させますが、-30度のスタート後に荒れた道路で車を運転したことがある場合は、おそらく数分間運転した後にショックが緩み、より正常に感じ始めるのを感じたことがあるでしょう。

これは基本的な調整をカバーしていますが、ショックビルダーにはショックの動きを微調整する方法もあります。 圧縮（車両の車体が地面に向かって移動する）とリバウンド（車両が地面から遠ざかる）を制御します。

彼らは、シムと呼ばれる小さな金属ディスクを使用してこれを行います。 厚さ、直径、シムの数はすべてプロセスの一部です。

ショックピストンの底部にあるシムは、圧縮中に特定の穴を通過する流体を完全に止めることができます。 同じシムは衝撃の反発時に非常に正確に曲がり、流体が所望の速度で通過できるようになります。 これらのシムのサイズ、数、位置を変更すると、ピストンが流体の中をどのように移動するかが変化し、ショックが「調整」されます。

別の位置にある穴とピストンの反対側のシムは、リバウンドの動きに対して同じ働きをします。

ショック設計者は、高速シャフト速度と低速シャフト速度のダンピングをそれぞれ独立して調整できます。 これを行うために複数の流体経路と、異なる抵抗を持つバルブを使用します。

低速の動きにより低抵抗のバルブが開き、流体が通過して悪路のような穏やかな動きを制御できます。 衝撃が高速で移動する場合、たとえば岩、ポットホール、または大きなバンプに衝突した場合、それらの小さな低抵抗の穴では十分な流体を移動させることができません。 これにより、高速バルブが開き、高速減衰用に設計された流体経路にショック流体が送られます。

位置感応型ダンピングも高度な技術で、ショックが移動の終端にある場合と中心付近にある場合では異なる動作をします。 位置に敏感なダンピングの場合、ショック本体に余分な流体経路が存在します。 ピストンが正しい位置にあると、流体の一部が実際にピストンを通過するのではなく周囲を流れ、ショックの応答が変化します。

調整可能なショックはどうですか？ アフターマーケットのこれらのショックを使用すると、サスペンションの感触を自分と乗り心地に合わせて変更できます。 工場出荷時に調整可能なショックを使用すると、サスペンション エンジニアは、数十の考えられるシナリオに合わせてさまざまなレベルのダンピングをプログラムできます。 コンピューターがショックをその場でスポーティまたはスムーズな走行 (またはオフロード走行) に変更できるようにします。

手動調整ショックでは、ショック本体のノブを回すことができます。 ノブはピストンの小さなバルブに取り付けられており、このバルブが出入りしてショック流体が穴を通って移動する方法を変更します。 流体の流れが増えると柔らかくなり、流体の流れが減ると硬くなります。 これらは微調整であり、ショックの感触を完全に変えるものではありません。

電子的に調整可能なショックは、手動で回す必要があるバルブの代わりに、電子制御されたバルブを使用してこれらの調整を行います。 これらのショックの中には、ノーマルとスポーツなど、いくつかの設定しかないものもあれば、はるかに多くの設定を備えているものもあります。

複数の電子制御設定を提供するショックは、通常、アダプティブ ダンパーまたはアダプティブ サスペンションと呼ばれます。 これらのシステムを使用すると、コンピューターはショックを 1 秒間に何度も調整し、地形に適応するように指示できます。 次の数インチの道路やトレイルに合わせて適切なショックチューニングを提供します。

ガスチャージは長年ショックアブソーバーの流行語でしたが、マーケティングの話題からは消えました。 それでも、このアイデアは効果的です。

ピストンを 1 マイルに何千回も往復させると、流体に空気が混合されます。 モーターオイルのボトルを振ると、泡が見えます。 あの泡はダメだよ。

それはキャビテーションと呼ばれます。 この気泡はオイルのように流れないため、慎重に設計されたショックに問題が発生します。 窒素を加圧してショックに加えると、キャビテーションが防止され、気泡が入りにくくなり、ショックが快適になります。

MagneRide は、当時のゼネラル モーターズ部門デルフィによって発明され、2002 年キャデラック セビル STS と 2003 年シボレー コルベットに導入されました。 同社はこの技術を売却し、現在では磁気ライドは GM の車両、フォード マスタング GT、アウディ R8、さらには現代の車両にも搭載されています。フェラーリそしてランボルギーニ車。

その秘訣は、磁気粘性流体で満たされたダンパーです。 磁気粘性流体とは、流体中に磁場の影響を受ける小さな粒子が存在することを意味します。

これらのショックはピストン内に電磁石を備えています。 磁力が低い場合、流体は通常のショック流体と同様に流れます。 磁力を上げると流体が濃くなります。 流体を介したピストンの動きを強化します。

磁場は 1 秒間に 1,000 回調整でき、流体の粘度を常に変化させます。 鋭いポットホールにぶつかると、衝撃が緩和されて最初の衝撃が吸収されます。 すると磁石が作動し、流体が濃くなり、サスペンションが底に落ちてシャーシとあなたに衝撃が伝わる前にポットホールの動きを吸収します。

磁気ショックにより、巨大な SUV がGMC Yukon乗用車のような乗り心地と高い荷物積載能力を備えています。 また、ストリートで腎臓を痛めることなく、スポーツカーにサーキット用の硬いスプリングを持たせることができます。

流体中でピストンを動かすと熱が発生します。 この熱により、流体がピストンを流れるときの反応が変化します。 ほとんどの舗装路での走行では、ショックアブソーバーの本体が十分な熱を外気に伝えることができるため、問題はありません。

オフロード、特に崩れた地面や砂利道を高速で走行すると、フルードが過熱する可能性があります。 ショックフルードが過熱すると、その役割を果たせなくなります。 そうなると、制御不能になったり、平台の後ろに落ち込んでしまったりする可能性があります。

これを解決する最も簡単な方法は、別のタンクに液体を追加することです。 より多くの液体はより多くの熱を吸収することができ、追加のタンクは冷却するための表面積が増えることを意味します。

リモートリザーバーショックには 2 つのタイプがあります。 1つはリザーバーをショック本体に取り付けます。 実車のショックに短いセカンドショックを付けたような感じです。 2 つ目は、ホースを接続してリザーバーを別の場所に置くことです。 長いホースにより容量と冷却性が向上します。 リザーバーをホイールから遠ざけることも、ホイールの損傷を避けるのに役立ちます。オフロードレース条件。

そして、真の魔法のシ​​ョック、マルチマチックのダイナミック サスペンション スプール バルブ、または DSSV ダンパーがあります。 タイトルを獲得したフォーミュラ 1 カー、フォード GT、およびシボレー コロラド ZR2。

他のショックで使用される金属ディスクシムの代わりに、マルチマチックはスプールバルブと呼ばれるものを使用します。 これらは、内部にスプリングを備えた中空のスリーブと、スプリングの上に置かれるキャップで構成されています。

ダンパーに力がかかるとスプリングが縮みます。 慎重に設計されたスリーブの穴が既知の速度で露出し、流体が通過します。 スプール バルブは 2 つあり、1 つは圧縮力用、もう 1 つはリバウンド用です。 デザイナーが各モーションを個別に調整できるようにします。

でオフロードコロラドZR2 、実際には 3 番目のスプールバルブがあります。 位置に敏感であるため、サスペンションが極端に移動した場合にのみ作動します。 基本的に、トラックが甘いジャンプを着地する方法を制御するためにあります。

これらのショックは調整できません。 しかし、従来のショックの金属シムよりもはるかに予測可能で一貫性があるため、エンジニアははるかに正確に乗り心地を調整し、エンジニアが望むとおりに操作することができます。

車両のタイプに関係なく、それがショックアブソーバーの魔法です。 もちろん、同じ機能であっても、シムや液剤、さらにはゴムシールに費やす時間、予算、材料もすべて重要です。 したがって、次回新しいショックを購入する予定があるときは、多くの自動車部品と同じように、支払った金額に見合ったものを手に入れることができるということを忘れないでください。

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