バイクの走行性能【No.3】〜サスペンションの種類とスプリングについて〜

オートバイの仕組みと整備
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 皆さんこんにちは。aohitoです。

 今回も、前回に続きバイクの走行性能に大きく関わるサスペンションについて解説していきます。

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 サスペンションを理解していくにはまずフロントサスペンション、リアサスペンションと大別して理解していく必要があるでしょう。なので、まずはフロントサスペンションとリアサスペンションにはどう言った形式のものがあるのか説明していきます。

 それではいきましょう!

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サスペンションの形式(フロント)

テレスコピック

 小型車から、大型車まで幅広く採用されているタイプになります。外側の太い筒(アウターチューブ)と、内側の細い筒(インナーチューブ)が伸縮するところから『テレスコープ(望遠鏡)みたい!』というのでテレスコピック式という名称がついたようです。

 前述したアウターチューブとインナーチューブ、内部のダンパー室やスプリングなどで構成されています。非常に高い剛性を持つ事が可能で、キャスター角やトレール角の変化が小さいので操縦性や安定性に優れているというのが1番の特徴です。

ボトムリンク式

 フォークの中にスプリングを入れて、リンクによってホイールを支え、スプリングで支持するといった構造になっています。主に、小型の排気量やスクーターなどに用いられます。

 フロントフォーク、ショックアブソーバー、リンクなどから構成されていて、コンパンクトにまとめながらも、比較的高い剛性が得られるのが特徴です。

 クッションストロークを大きくとるのは苦手ですが、路面の小さな凹凸の吸収力に優れています。

 又、1番の利点として、大切な摺動部分がケース内に隠れて守られている事と、リンクを用いている事でクッション部分に曲げの力が加わらない事があげられます。

倒立式

 基本的な作動はテレスコピック式と同じですが、インナーチューブとアウターチューブが上下逆に取り付けてあります。つまり太いアウターチューブが上側、細いインナーチューブが下側に位置する構造になっています。

 それによって得られるメリットとして、高剛性とバネ下加重の減少(※)があります。構造上、太いアウターチューブをステムに取り付ける事によって高い剛性を得やすくなります。

 又、スプリングより下側の重さはなるべく軽い方が運動性能が高まるので、細いインナーチューブが下側に来る事で、バネ下荷重の軽減に繋がっているらしいのですが…。(※倒立フォークが本当にバネ下荷重の軽減に繋がっているのかはどうやら微妙な所らしいです。インナーチューブは細いものの、材質的に重くなるので結果的に軽減には繋がっていないとか。自分もバラして正確に計ったわけではないので、明言出来ませんが一つの話として記載させていただきました。)

 自分の身体を例に考えると、膝や膝といったクッション(バネ)の先に重いものを取り付けるより胴体とか、腕、太ももとかに重いものを取り付けるのでは後者の方が楽ですよね?って事です。

 こういった特徴から最近は倒立フォークを採用する車両が増えてきたように思います。最近のスーパースポーツなどは、ほぼ全て倒立フォークが採用されていると思います。

 以上がフロントサスペンションの主な種類になります。では次に、リアサスペンションの種類をあげていきまね。

サスペンションの型式(リア)

二本式サスペンション

 よくツインショックとか言われるタイプですね。ネイキッド、アメリカン、ビジネス系バイクなど、様々なジャンルのバイクに採用されている、1番オーソドックスで長い間用いられてきたタイプになります。

 スイングアームの両端でクッションを支持していて、剛性と強度か取りやすいのがメリットです。又、構造もシンプルで、設計の自由度が高く、コストも安いので広く採用されるようになりました。

モノサスペンション

 クッションが一本のタイプをいいます。リンクを介して、スイングアームの動きをショックアブソーバーて吸収するタイプになりす。路面追従性が高く、サスペンションという重量物を車両の中心にコンパクトにまとめらるというメリットがあるので、性能が高くスーパースポーツやオフロード車両に使われる事が多いのがこのタイプです。

 反面、高精度、高品質が求められるタイプなので製造コストが高くなりやすいというデメリットもあります。

ユニットスイングタイプ

 スクーターに主に使われるタイプです。エンジン自体がスイングアームの役目をしていて、タイヤが上下に動くと、同じくエンジンも共に動くタイプになります。クッションを一本だけ持つものが多いですが、一部の大型スクーターは両側2本持ちの物もあります!

プロアーム

 リアホイールを、片持ち式のスイングアームで支えるものを言います。片持ちなので、リアホイールな脱着が行いやすく、チェーン調整もやりやすい構造になっています。又、剛性も高くでき、重量も軽くできるのが特徴になっています。

 しかし、1番の利点はカッコいいこと!!(めちゃくちゃ個人的)これが、なりより大切だと僕は思っています。笑

 これらが主なリアサスペンションの特徴となります。
 他には、リジッドタイプなどもあって、これはそもそもクッションを持たずに自転車のようにフレームに直截ホイールが固定されているとのもあります。
 当然、路面からの衝撃をダイレクトに受けやすく、乗り心地もあまりいいモノではありません。
 昔のバイクでは主流だったようなので、今でも当時のスタイルを愛する人たちはこのタイプを好む場合もあるようです。

 ではでは、今度はサスペンションを構成しているダンパーとスプリング、それぞれについて理解していきましょう。

スプリングについて

 バイクに使われるコイルスプリングは、その太さ、巻き数、巻き方、材質によって必要な性能が与えられています。

 スプリングの役割は、当たり前ですが路面からの衝撃を吸収する事です。ちょいと難しく言うと路面からの運動エネルギーをバネの位置エネルギーに変換しています。これにより、路面からくる衝撃から、車体やライダーを守ってくれています。

バネ定数

 バネ定数とは、バネを1㎜縮めるのに、必要な力をあらわしたもので、バネの特性を示す最も基本的なものです。バネ定数は、巻き数が少ないほど、巻き径が小さいほど、線が太いほど高くなる=硬いバネということになります。

不当ピッチスプリングと不等巻き径スプリング

 バネのピッチ(バネの隙間)や巻き径を一本のスプリングで途中から変える事で、バネのストロークによってバネ定数を、変化させることごできるバネを多段バネといいまふ。

 例えば不等ピッチの場合、ピッチ(隙間)の小さいバネが縮みきった後、更に力を加えてストロークさせれば今度はピッチの大きいバネの特性が出てくるということです。

 なんとなくわかりましたか?こういったスプリングを使う事で、1人乗り時でもタンデムでも快適に走行出来るような設計がされています。

 又、当然ですがバネにも限界があります。材料や太さによって限界値は決められ、それを超える荷重がかかるとバネは壊れてしまいます。

 元の設計において十分なマージンがとられてる筈ですが、例えばバネを傷つけたり、セット長を変えたり、切断したりすると本来の性能が発揮できないだけではなくバネの破壊に繋がるので、そこは十分に留意しておいた方がいいでしょう。

スプリングの調整

 リアサスペンションに装着されているスプリングアジャスターを調整する事でバネのセット長を変えることができます。

 セット長とは車体に組み付けられており、すでに荷重が掛けられた状態でのバネの長さをいいます

 逆に荷重をかけられていない状態でのバネの長さを自然長や、自由長といいます。又、この荷重の事をプリロードといいます。

 次回に続きます。

 ここまで読んでいただき、ありがとうございます!

コメント

  1. […] […]

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