車のサスペンション

サスペンションは、タイヤ、タイヤの空気、スプリング、ショックアブソーバー、リンケージからなるシステムで、車両と車輪を接続し、両者の相対的な動きを可能にします。^{[1]サスペンションシステムは、ロードホールディング/}ハンドリングと乗り心地の両方をサポートする必要がありますが、^[2]これらは互いに相反します。サスペンションの調整には、適切な妥協点を見つけることが含まれます。サスペンションは、道路や地面から車両に及ぼされるすべての力がタイヤの接地面を通じて伝達されるため、ロードホイールと路面の一貫した接触を維持するために重要です。サスペンションは、車両自体と積荷や荷物を損傷や摩耗から保護します。自動車の 前部サスペンションと後部サスペンションの設計は異なる場合があります。

牛車の初期のサスペンションは、車輪付きのフレームに取り付けられた鉄の鎖でプラットフォームが揺れるものでした。このシステムは、19 世紀初頭までほとんどのサスペンション システムの基礎でしたが、17 世紀までに鉄の鎖はスルーブレースと呼ばれる革のストラップに置き換えられました。現代の自動車にはスルーブレース サスペンション システムは採用されていません。

1750年頃までに、ランドーなどの特定の種類の客車に板バネが登場し始めました。^[3]

19 世紀半ばまでに、楕円形のバネが客車にも使用されるようになりました。

自動車は当初、馬車の自走バージョンとして開発されました。しかし、馬車は比較的低速用に設計されており、そのサスペンションは内燃機関で可能な高速走行にはあまり適していませんでした。

最初の実用的なスプリングサスペンションには高度な冶金の知識と技術が必要で、産業化の到来によって初めて可能になった。オバディア・エリオットは、スプリングサスペンション車両の最初の特許を登録した。各車輪の両側に2つの耐久性のある鋼鉄の板バネがあり、馬車の車体は車軸に取り付けられたバネに直接固定されていた。 10年以内に、ほとんどの英国の馬車にバネが装備された。軽い一頭立ての馬車の場合は課税を避けるために木製のバネが、大型の馬車には鋼鉄のバネが使われた。これらは低炭素鋼で作られることが多く、通常は多層板バネの形をしていた。^[4]

板バネは古代エジプト時代から存在していた。古代の軍事技術者は弓の形をした板バネを攻城兵器の動力源として使ったが、当初はあまり効果がなかった。カタパルトでの板バネの使用は後に改良され、何年も後に実用化された。バネは金属だけでなく、弓のように丈夫な木の枝もバネとして使うことができた。馬車やフォード モデルTはこのシステムを使用しており、今日でも大型車両で主に後部サスペンションに搭載されて使用されている。^[5]

板バネは最初の近代的なサスペンションシステムであり、道路建設の進歩とともに、自動車の出現まで道路輸送における最大の進歩の先駆けとなった。^[6]当時のアメリカの荒れた道路では英国の鋼鉄バネは適していなかったため、ニューハンプシャー州コンコードのアボット・ダウニング社は革ストラップサスペンションを再導入し、バネサスペンションの上下の揺れの代わりにスイング運動を実現した。

1901年、パリのモルス社は初めて自動車にショックアブソーバーを取り付けた。彼の「モルス・マシン」の減衰サスペンションシステムの利点を生かして、アンリ・フルニエは1901年6月20日に権威あるパリ・ベルリンレースで優勝した。フルニエの最高記録は11時間46分10秒で、最優秀選手はパナールに乗ったレオンス・ジラルドで12時間15分40秒だった。^[7]

コイル スプリングは、1906 年にBrush Motor Company が製造した Brush Runaboutの量産車に初めて登場しました。今日では、コイル スプリングはほとんどの自動車に使用されています。

1920 年、レイランド モーターズはサスペンション システムに トーション バーを使用しました。

1922年、ランチア・ラムダで初めて独立懸架式フロントサスペンションが採用され、1932年からは量販車で一般的になりました。 ^[8]今日では、ほとんどの車が4輪すべてに独立懸架を採用しています。

1950 年以前のスプリングが支えられていた部分はダムアイアンと呼ばれます。

2002年、マルコム・C・スミスによって、新しいパッシブサスペンション部品であるイナーターが発明されました。これは、ギア付きフライホイールを使用してホイールサスペンションの有効慣性を高める能力がありますが、質量を大幅に追加することはありません。最初はF1で秘密裏に採用されていましたが、その後、より幅広いモータースポーツに広まりました。

前輪駆動 車の場合、リアサスペンションは制約が少なく、さまざまなビームアクスルや独立懸架が使用されている。後輪駆動 車の場合、リアサスペンションは制約が多く、より優れているが高価な独立懸架レイアウトの開発は困難であった。^[要出典]

ヘンリー・フォードのモデル T では、この力を抑えるためにトルク チューブが使用されていました。これは、差動装置が側面の板バネと 2 本の細いロッドによってシャーシに取り付けられていたためです。トルク チューブは真のドライブシャフトを取り囲み、エンジンに取り付けられたトランスミッションの一番後ろにあるボール ジョイントに力を加えました。これと似た方法は、1930 年代後半にビュイックによって、また 1948 年にハドソンのバスタブ カーによって使用されました。バスタブ カーでは、前後方向の推力に耐えられないらせんバネが使用されていました。

アルバート・ホッチキスが発明したホッチキスドライブは、1930年代から1970年代にかけてアメリカ車で使用された最も一般的なリアサスペンションシステムでした。このシステムでは、ライブアクスルの差動装置の前後に取り付けられた縦方向のリーフスプリングを使用します。これらのスプリングはフレームにトルクを伝達します。当時の多くのヨーロッパの自動車メーカーからは軽蔑されましたが、製造コストが低かったため、アメリカの自動車メーカーには受け入れられました。また、この設計の動的欠陥は、企業平均燃費（CAFE）基準の実施前は、米国の乗用車の膨大な重量によって抑制されていました。

別のフランス人が、時には「半独立型」と呼ばれるド・ディオン管を発明した。真の独立型リアサスペンションと同様に、このサスペンションは、差動装置の中央から各車輪まで 2 つのユニバーサルジョイントまたはそれに相当するものを使用する。しかし、車輪は互いに完全に独立して上下することはできない。差動装置の周囲、下側、後ろ側を回るヨークによって車輪が連結されている。この方法は、米国ではほとんど使われていない。1900 年頃に使われたのは、おそらくタイヤの品質が悪く、すぐに摩耗したためだろう。独立型リアサスペンションのように、バネ下重量を大幅に削減することで、タイヤの寿命を延ばした。^[要出典]

今日の後輪駆動車では、後輪をしっかりと固定しながら、良好な乗り心地を提供するために、かなり複雑な完全に独立したマルチリンクサスペンションがよく使用されています。^{[引用が必要]}

スプリング レート (またはサスペンション レート) は、車両の車高またはサスペンション ストローク内の位置を設定する要素です。スプリングが圧縮または伸張されると、スプリングが及ぼす力はスプリングの長さの変化に比例します。スプリングのスプリング レートまたはスプリング定数は、スプリングが及ぼす力の変化をスプリングのたわみの変化で割ったものです。重い荷物を積載する車両では、通常、車両がストロークの底まで倒れてしまう追加重量を補うために、より重いスプリングが装備されています。より重いスプリングは、負荷条件がより重大となるパフォーマンス アプリケーションでも使用されます。

スプリングが硬すぎたり柔らかすぎたりすると、サスペンションが効かなくなります。これは主に、車両を道路から適切に分離できないためです。通常よりも重いサスペンション負荷がかかる車両は、重いまたは硬いスプリングを備えており、スプリング レートはその車両重量の上限に近い値になっています。これにより、負荷の慣性によって制御が制限される場合でも、車両は重い負荷の下で適切に機能します。荷物を積んだ空のトラックに乗ると、車両の重量に比べてスプリング レートが高いため、乗客は不快に感じることがあります。レース カーもスプリングが重いと言われており、不快なほど揺れます。ただし、どちらもスプリングが重いと言っても、2,000 ポンド (910 kg) のレース カーと 10,000 ポンド (4,500 kg) のトラックの実際のスプリング レートは非常に異なります。高級車、タクシー、または乗客用バスは、乗客や運転手の快適さを考慮して、スプリングが柔らかいと言われています。スプリングが摩耗または損傷した車両は地面に対して低い位置に乗るため、サスペンションに利用できる圧縮量全体が減少し、車体の傾きが増加します。高性能車両には、車両の重量や負荷以外にスプリング レートの要件が課されることがあります。

ホイールレートは、単にスプリングレートだけを測定するのではなく、ホイールで測定されたときの有効なスプリングレートです。

ホイール レートは通常、スプリング レートと同等か、それよりもかなり小さくなります。一般に、スプリングはコントロール アーム、スイング アーム、またはその他のピボット式サスペンション メンバーに取り付けられます。上記の例では、スプリング レートが 500 ポンド/インチ (87.5 N/mm) と計算されていますが、ホイールを 1 インチ (2.5 cm) 動かした場合 (車を動かさずに)、スプリングの圧縮量は少なくなる可能性が高くなります。スプリングが 0.75 インチ (19 mm) 動いた場合、レバー アーム比は 0.75:1 になります。ホイール レートは、比率の 2 乗 (0.5625) にスプリング レートを掛けて計算され、281.25 ポンド/インチ (49.25 N/mm) となります。比率を 2 乗するのは、ホイール レートに 2 つの影響 (力と移動距離の両方に適用される) があるためです。

独立サスペンションのホイール レートは、かなり単純です。ただし、一部の非独立サスペンション設計では、特別な考慮が必要です。ストレート アクスルの場合を考えてみましょう。前方または後方から見ると、ホイール レートは上記の方法で測定できます。ただし、ホイールは独立していないため、加速またはブレーキをかけながら横から見ると、ピボット ポイントは無限遠にあり (両方のホイールが動いているため)、スプリングはホイールの接地面と一直線になります。その結果、コーナリング中の有効ホイール レートは、加速およびブレーキをかけているときのものと異なることがよくあります。このホイール レートの変動は、スプリングをホイールにできるだけ近づけることで最小限に抑えることができます。

通常、ホイール レートは合計され、車両のバネ上質量と比較されて、「乗車レート」と、乗車時の対応するサスペンションの固有周波数(「ヒーブ」とも呼ばれる) が作成されます。これは、車両のサスペンションの剛性と移動要件のメトリックを作成するのに役立ちます。

ロールレートは車両のライドレートに似ていますが、横方向の加速を含むアクションで、車両のバネ上質量がロールします。ロールレートは、車両のバネ上質量のロール角度あたりのトルクとして表されます。ロールレートは、車両のバネ上質量、トレッド幅、CG の高さ、スプリングおよびダンパー レート、フロントおよびリアのロール センターの高さ、アンチロール バーの剛性、タイヤの空気圧/構造などの要因によって影響を受けます。車両のロールレートは前後で異なる場合があり、通常は異なります。これにより、車両の過渡的および定常状態のハンドリングを調整できます。車両のロールレートは、車両にかかる総重量移動量を変更しませんが、車両のシャーシを介して特定の車軸から別の車軸に移動する速度と重量の割合をシフトします。一般に、車両の車軸のロールレートが高いほど、その車軸の重量移動は速くなり、割合も高くなります。^[要出典]

2021年までに、一部の車両では車高調整可能なエアサスペンションとアダプティブダンパーを備えたダイナミックロールコントロールが提供されるようになりました。 ^[9]

ロールカップル率は、前後方向の横方向の荷重移動分布と、それに続くハンドリングバランスを説明する簡略化された方法です。これは、車両の各車軸のロール時の有効ホイールレートを、車両全体のロールレートの比率として表したものです。通常はアンチロールバーを使用して調整しますが、異なるスプリングを使用して変更することもできます。

コーナリング、加速、ブレーキング中の重量移動は通常、個々の車輪ごとに計算され、同じ車輪の静的重量と比較されます。

総重量移動量は、車輪中心間の距離（ブレーキの場合はホイールベース、コーナリングの場合はトレッド幅）、重心の高さ、車両の質量、および加速度の量の 4 つの要素によってのみ影響を受けます。

重量移動が発生する速度、および重量移動がどのコンポーネントを介して行われるかは複雑であり、ロール センターの高さ、スプリングとダンパーのレート、アンチロール バーの剛性、サスペンション リンクの運動設計など、多くの要因によって決まります。

従来のほとんどのアプリケーションでは、スプリング、ダンパー、アンチロールバーなどの意図的に柔軟な要素を介して重量が伝達される場合、重量伝達は「弾性」であると言われますが、A アームやトーリンクなどのより剛性の高いサスペンション リンクを介して伝達される重量は「幾何学的」であると言われます。

バネ下重量移動は、バネによって支えられていない車両コンポーネントの重量に基づいて計算されます。これには、タイヤ、ホイール、ブレーキ、スピンドル、コントロール アームの重量の半分、およびその他のコンポーネントが含まれます。これらのコンポーネントは、計算上、バネ上重量がゼロの車両に接続されていると想定されます。次に、同じ動的負荷がかかります。

コーナリング時のフロントの重量移動は、バネ下フロント総重量×G フォース×フロントバネ下重心高÷フロントトレッド幅に等しくなります。リアについても同様です。

バネ上重量移動は、車両の総重量ではなく、バネにかかっている車両の重量のみによって移動される重量です。これを計算するには、車両のバネ上重量(総重量からバネ下重量を引いたもの)、フロントとリアのロール センターの高さ、およびバネ上重心の高さ (ロール モーメント アームの長さを計算するために使用) を知る必要があります。フロントとリアのバネ上重量移動を計算するには、ロール カップルのパーセンテージも知っておく必要があります。

ロール軸は、コーナリング中に車両が回転する前後のロール センターを通る線です。この軸からバネ重心の高さまでの距離がロール モーメント アーム長です。バネ上重量の総移動量は、G 力、バネ上重量、ロール モーメント アーム長を掛け、有効トレッド幅で割った値に等しくなります。前部のバネ上重量の移動量は、ロール カップル パーセンテージにバネ上重量の総移動量を掛けて計算します。後部は、合計から前部の移動量を引いた値です。

ジャッキ力は、サスペンション リンクが受ける垂直方向の力の成分の合計です。ロール センターが地上にある場合は、結果的に生じる力によってバネ上質量が持ち上げられ、地下にある場合はバネ上質量が圧縮されます。一般に、ロール センターが高いほど、受けるジャッキ力は大きくなります。

トラベルとは、サスペンション ストロークの底部 (車両がジャッキに乗っていて、ホイールが自由にぶら下がっているときなど) からサスペンション ストロークの頂部 (車両のホイールが車両に向かって上方向に移動できなくなったときなど) までの距離のことです。ホイールが底付きしたり浮き上がったりすると、重大な制御上の問題が生じたり、直接損傷を引き起こしたりすることがあります。「底付き」は、サスペンション、タイヤ、フェンダーなどが動くスペースがなくなるか、または車のボディまたは他の部品が路面にぶつかることで発生します。ホイールが浮き上がることによって引き起こされる制御上の問題は、スプリングが無負荷形状に達したときにホイールが浮き上がる場合の方が、サスペンション メンバーとの接触によってトラベルが制限される場合よりも深刻度は低くなります ( Triumph TR3Bを参照)。

砂漠レーサーなどの多くのオフロード車両では、「リミッティング ストラップ」と呼ばれるストラップを使用して、リンク機構とショックアブソーバーの安全範囲内でサスペンションの下方移動を制限します。これらのトラックは、非常に起伏の多い地形を高速で走行し、時には空中に浮かぶこともあるため、これは必要です。移動を制限するものがなければ、サスペンションが「フル ドループ」に達したときにサスペンション ブッシングがすべての力を受け、圧縮力だけで保持されているコイル スプリングが「バケット」から外れてしまうことさえあります。リミッティング ストラップは、多くの場合、所定の長さのナイロンでできた単純なストラップで、理論上の最大移動に達する前に、事前に設定されたポイントで下方移動を停止します。これと反対のものが「バンプ ストップ」で、障害物 (またはハード ランディング) によってサスペンションがストロークのエネルギーを完全に吸収せずに上方移動しきれなくなったときに発生する、サスペンションの激しい「底打ち」からサスペンションと車両 (および乗員) を保護します。バンプストップがないと、車両が「底付き」すると、サスペンションがフレームまたはボディの底に接触したときに非常に強い衝撃を受け、それが乗員や車両のすべてのコネクタおよび溶接部に伝わります。工場出荷時の車両には、最も強い力を吸収し、衝撃を遮断するために、単純なゴム製の「突起」が付いていることがよくあります。通常、はるかに高い衝撃力を吸収する必要がある砂漠レース車両には、空気圧式または油圧空気圧式のバンプストップが装備されている場合があります。これらは基本的に小型のショックアブソーバー (ダンパー) で、サスペンションが上方移動の限界に近づくとピストンの端に接触するような位置に車両に固定されます。これらは、固体のゴム製バンプストップよりもはるかに効果的に衝撃を吸収します。これは不可欠です。ゴム製バンプストップは、サスペンションが偶発的に底付きした場合の「最後の手段」の緊急絶縁体と見なされているためです。高速オフロード車両が遭遇するような、繰り返しの激しい底付きを吸収するにはまったく不十分です。

ダンピングとは、車両のショックアブソーバーの油圧ゲートやバルブの使用に見られるように、動きや振動を制御することです。これは、意図的または意図せずに変化することもあります。スプリング レートと同様に、快適性のための最適なダンピングは、制御のための最適なダンピングよりも小さい場合があります。

ダンピングは、車両のサスペンションの移動速度と抵抗を制御します。ダンピングされていない車は上下に振動します。適切なダンピング レベルであれば、車は最小限の時間で通常の状態に戻ります。現代の車両のダンピングのほとんどは、ショック アブソーバー内の流体の流れに対する抵抗を増減することで制御できます。

下記の従属と独立を参照してください。 キャンバーは、ホイールの移動、車体のロール、サスペンション システムのたわみまたはコンプライアンスによって変化します。一般に、タイヤは垂直から -1 ～ -2° のキャンバーで摩耗し、ブレーキが最も効きます。タイヤと路面によっては、わずかに異なる角度で路面を最もよく捉える場合があります。フロントとリアのキャンバーを少し変えることで、ハンドリングを調整できます。レーシングカーの中には、望ましいハンドリングのタイプとタイヤの構造に応じて、-2 ～ -7° のキャンバーに調整されているものもあります。多くの場合、キャンバーが大きすぎると、サスペンション ジオメトリの過度のキャンバー変化によって接地面積が小さくなり、ブレーキ性能が低下します。バンプでのキャンバー変化の量は、サスペンション ジオメトリの瞬間的なフロント ビュー スイング アーム (FVSA) の長さ、つまり、バンプで圧縮されたときにタイヤが内側にキャンバーする傾向によって決まります。

ロール センターの高さは、サスペンションの瞬間センターの高さの積であり、重量移動効果、ボディ ロール、および前後ロール剛性分布を分析する上で役立つ指標です。従来、ロール剛性分布は、ロール センターの高さではなくアンチロール バーを調整して調整されます(どちらもバネ上質量に同様の影響を与える傾向があるため)。ただし、ロール センターの高さは、発生するジャッキ力の量を考慮すると重要です。

ホイールとタイヤの動きは車両のサスペンション リンクによって制限されるため、正面から見たホイール パッケージの動きは、経路上の任意のポイントで回転の「瞬間中心」を持つ仮想の円弧を空間に描きます。任意のホイール パッケージの瞬間中心は、サスペンション リンクを通って交差点まで引かれた仮想線をたどることで見つけることができます。

タイヤの力のベクトルの成分は、タイヤの接地面から瞬間中心を通ります。この成分が大きいほど、サスペンションの動きが少なくなります。理論的には、タイヤにかかる垂直荷重とそれによって発生する横方向の力の合力が瞬間中心を直接指している場合、サスペンション リンクは動きません。この場合、車両のその端での重量移動はすべて、本質的に幾何学的になります。これは、力に基づくロール センターを見つける際にも使用される重要な情報です。

この点で、瞬間中心は、車両のハンドリングにとって、運動学的ロール中心のみよりも重要です。これは、幾何学的重量移動と弾性重量移動の比率が、それぞれの瞬間中心の位置に対するタイヤの力と方向によって決まるためです。

アンチダイブとアンチスクワットは、ブレーキング時にフロントがダイブする度合いと、加速時にリアがスクワットする度合いを示すパーセンテージです。ジャッキ力がコーナリングに対応するのと同様に、これらはブレーキと加速に対応するものと考えることができます。この違いの主な理由は、フロントサスペンションとリアサスペンションの設計目標が異なるためです。一方、サスペンションは通常、車両の左右で対称的です。

アンチダイブまたはアンチスクワットを決定する方法は、サスペンションリンケージがブレーキと加速のトルクに反応するかどうかによって異なります。たとえば、インボードブレーキとハーフシャフト駆動の後輪ではサスペンションリンケージは反応しませんが、アウトボードブレーキとスイングアクスルドライブラインでは反応します。

アウトボード ブレーキのフロント サスペンション ブレーキ アンチダイブのパーセンテージを決定するには、まず、フロント タイヤ パッチとフロント サスペンションの瞬間中心を通る線を横から見て水平線と結ぶ角度の接線を決定する必要があります。さらに、前輪のブレーキ力のパーセンテージも知っておく必要があります。次に、接線に前輪のブレーキ力のパーセンテージを掛け、重心の高さとホイールベースの比率で割ります。値が 50% の場合、重量の半分が前輪に伝達されます。ブレーキ中は、重量は前輪のサスペンション リンケージを介して伝達され、残りの半分は前輪のサスペンション スプリングを介して伝達されます。

インボード ブレーキの場合も同じ手順に従いますが、接地面の中心ではなくホイールの中心を使用します。

前進加速時のアンチスクワットも同様の方法で計算され、パーセンテージと重量移動の関係も同じです。ドラッグレースでは100%以上のアンチスクワット値が一般的に使用されますが、急ブレーキをかける必要がある車では50%以下の値が一般的です。アンチスクワット値が高いと、ブレーキング中にホイールが跳ねることがよくあります。100%の値は、重量移動がすべてサスペンションリンケージを通じて行われることを意味することに注意してください。ただし、これは、ブレーキング中または前進加速中にサスペンションが追加の負荷（空力、コーナリングなど）を運ぶことができないことを意味するものではありません。言い換えれば、サスペンションの「拘束」は意味されません。^[10]

現代の自動車の中には、柔軟性は主にゴム製のブッシングにあるものがあり、これは時間の経過とともに劣化します。オフロード車などの高応力サスペンションには、高応力下でもより長持ちするポリウレタン製のブッシングが使用できます。ただし、重量とコストを考慮して、構造は必要以上に硬くされていません。一部の車両では、急旋回しながら加速する場合など、構造部品のたわみを伴う有害な振動が発生します。フレームやサスペンションリンクなどの構造の柔軟性も、バネ性、特に高周波振動の減衰に寄与します。ワイヤーホイールの柔軟性は、自動車のサスペンションがそれほど進歩していなかった時代に人気があったことに貢献しました。

自動車は荷物、乗客、トレーラーなどで重く積載されることがあります。この荷重により、車両の後部が下方に沈みます。シャーシを安定したレベルに保つことは、車両が設計された適切なハンドリングを実現するために不可欠です。対向車のドライバーはヘッドライトの光で目がくらむ可能性があります。セルフレベリングサスペンションは、サスペンション内のシリンダーを膨らませてシャーシを高く持ち上げることで、これに対抗します。^[11]

サスペンション部品の重量は、ほとんどの場合重要ではありません。しかし、路面の荒れによって生じる高周波では、ゴムブッシュで隔離された部品が多段フィルターとして機能し、タイヤとスプリングのみの場合よりも優れたノイズと振動を抑制します。（スプリングは主に垂直方向に作用します。）

これらは通常小さいものですが、サスペンションはブレーキと差動装置がスプリングされているかどうかに関係します。

これは、スチールホイールに対するアルミホイールの主な機能上の利点です。アルミサスペンション部品は量産車で使用されており、カーボンファイバーサスペンション部品はレーシングカーで一般的です。

設計によって、占めるスペースの大きさや配置場所が異なります。一般的に、マクファーソン ストラットは、エンジンを配置するために車輪間のスペースが必要となるフロント エンジン車にとって最もコンパクトな配置であるとされています。

インボード ブレーキ (バネ下重量を軽減) は、コストよりもスペース上の考慮から避けられることが多いと考えられます。

サスペンションアタッチメントは、形状、強度、剛性の点でフレーム設計と一致する必要があります。

現代の自動車の中には、空気力学と燃費を向上させるために高さ調節可能なサスペンションを備えているものもあります。ホイールとサスペンションが露出している現代のフォーミュラカーは、空気抵抗を減らすために、サスペンションアームに単純な円形チューブではなく流線型のチューブを使用するのが一般的です。また、ロッカーアーム、プッシュロッド、またはプルロッドタイプのサスペンションを使用するのが一般的で、特に、スプリング/ダンパーユニットを空気の流れから外側に内側に配置して、空気抵抗をさらに減らします。

生産方法は改善されていますが、コストは常に重要な要素です。特に大型車両で、バネ下差動装置を備えたソリッド リア アクスルが引き続き使用されているのが、最も明白な例のようです。

従来のサスペンションのほとんどは、衝撃を吸収するためにパッシブスプリングを使用し、スプリングの動きを制御するためにダンパー（またはショックアブソーバー）を使用します。

注目すべき例外としては、フランスの自動車メーカーであるシトロエンが使用している、ガススプリングとダンピング部品の一体型ユニットとして扱うことができるハイドロニューマチックシステム、および英国自動車会社が使用しているハイドロラスティック、ハイドロガス、ラバーコーンシステムがあり、最も有名なのはミニです。それぞれに、さまざまなタイプが使用されています。

従来のスプリングとダンパーはパッシブサスペンションと呼ばれ、ほとんどの車両はこのようにサスペンションされています。

陸上車両の大部分は、次のタイプの鋼鉄製スプリングによって吊り下げられています。

• 板ばね– 別名ホッチキス、カート、半楕円ばね^[5]
• トーションバーサスペンション^[12]
• コイルスプリング^[13]

自動車メーカーは、スチールスプリングの固有の限界、つまり、これらのスプリングは望ましくない振動を生み出す傾向があることを認識しており、パフォーマンスを向上させるために他のタイプのサスペンション材料とメカニズムを開発してきました。

• ゴムブッシング^[14]
• 加圧ガス -空気ばね^[15]
• 圧力下のガスと油圧流体 -ハイドロニューマチックサスペンション^[16]とオレオストラット

ショックアブソーバーは、スプリングによる車両の上下運動（通常は単調な振動）を減衰させます。また、ホイール、ハブ、車軸、場合によってはブレーキやデファレンシャルのバネ下重量がタイヤの弾力性によって上下に跳ねるときに、ホイールの跳ね返りの多くを減衰させる必要があります。

サスペンションが外部から制御される場合、それはセミアクティブまたはアクティブサスペンションであり、サスペンションは電子コントローラーからの信号に反応します。

たとえば、ハイドロニューマチック式のシトロエンは、車が地面からどのくらい離れているべきかを「認識」し、負荷に関係なく、そのレベルに達するように常にリセットします。ただし、このタイプのサスペンションは、コーナリングによる車体のロールを即座に補正しません。シトロエンのシステムは、受動的なスチール スプリングと比較して、車のコストを約 1% 増加させます。

セミアクティブサスペンションには、エアスプリングや切り替え可能なショックアブソーバーなどのデバイス、さまざまなセルフレベリングソリューション、ハイドロニューマチック、ハイドロラスティック、ハイドロガスサスペンション などのシステムが含まれます。

トヨタは1983年のソアラで切り替え可能なショックアブソーバーを導入した。^[17]デルファイは現在、粘性を電磁的に変化させることができる磁気粘性流体を充填したショックアブソーバーを販売しており、これによりバルブを切り替えることなく可変制御が可能になり、より高速でより効果的なものとなっている。

フルアクティブサスペンションシステムは、車両の状態を電子的に監視し、車両サスペンションの動作をリアルタイムで変更する手段を組み合わせて、車両の動きを直接制御します。

ロータス・カーズは1982年以降、いくつかのプロトタイプを開発し、それをF1に導入し、かなり効果的であったが、現在は禁止されている。

日産は1990年頃にオプションとして低帯域幅アクティブサスペンションを導入したが、これは高級モデルの価格に20%の追加費用がかかった。シトロエンもいくつかのアクティブサスペンションモデルを開発している（ hydractiveを参照）。2009年に発表されたボーズ社の完全アクティブシステムは、最近まで一般的に使用されていた油圧または空気圧アクチュエーターの代わりにリニア電動モーター^{[18] [19] [20] [ 21] [22]を使用している。}メルセデスは1999年に最高級のメルセデスベンツCLクラスにアクティブボディコントロールと呼ばれるアクティブサスペンションシステムを導入した。

車両用にもいくつかの電磁サスペンションが開発されている。例としては、ボーズの電磁サスペンションや、ローレンティウ・エンシカ教授が開発した電磁サスペンションなどがある。さらに、電動モーターで機能する埋め込み式サスペンションを備えた新しいミシュランホイールも同様である。^[23]

制御システムの助けを借りて、さまざまなセミアクティブ/アクティブサスペンションは、車両のさまざまな振動モード（バウンス、ロール、ピッチ、ワープモード）間の設計上の妥協点を改善します。ただし、これらの高度なサスペンションの用途は、コスト、パッケージング、重量、信頼性、およびその他の課題によって制約されます。

相互接続サスペンションは、セミアクティブ/アクティブサスペンションとは異なり、パッシブな方法でさまざまな車両振動モードを簡単に分離できます。相互接続は、機械式、油圧式、空気圧式など、さまざまな方法で実現できます。アンチロールバーは機械的相互接続の典型的な例の 1 つですが、流体相互接続は剛性と減衰特性の両方を向上させる可能性と柔軟性が高いと言われています。

ハイドロニューマチック技術のかなりの商業的可能性（カローラ、1996年）を考慮して、相互接続されたハイドロニューマチックサスペンションも最近のいくつかの研究で検討されており、車両の乗り心地と操縦性を向上させる潜在的な利点が実証されています。制御システムは、相互接続されたサスペンションの性能をさらに向上させるためにも使用できます。学術研究とは別に、オーストラリアの会社Kinetic ^[24]は、さまざまなパッシブまたはセミアクティブシステムで一定の成功を収めています（WRC：3つの選手権、ダカールラリー：2つの選手権、KDSSによる年間最優秀4×4としてのLexus GX470 2004、2005 PACE賞）。Kineticのこれらのシステムは、通常、少なくとも2つの車両モード（ロール、ワープ（アーティキュレーション）、ピッチ、および/またはヒーブ（バウンス））を切り離し、相互接続されたショックアブソーバーなどの方法を使用して、各モードの剛性と減衰を同時に制御します。1999年に、KineticはTennecoに買収されました。その後、カタルーニャの企業 Creuat は、単動シリンダーをベースにしたよりシンプルなシステム設計を開発しました。競争に関するいくつかのプロジェクトを経て、Creuat はいくつかの車両モデル向けの改造システムを積極的に提供しています。

歴史的に、フロントからリアまで機械式に相互接続されたサスペンションを備えた最初の量産車は、1948年のシトロエン 2CVでした。2CVのサスペンションは非常に柔らかく、縦方向のリンクにより、ロールが硬くなるのではなく、ピッチが柔らかくなっていました。これを補うために、極端なアンチダイブおよびアンチスクワットジオメトリに依存していました。これにより、アンチロールバーでは損なわれていたであろう、より柔らかい車軸交差剛性が得られました。リーディングアーム/トレーリングアームスイングアーム、前後リンクサスペンションシステムは、インボードフロントブレーキと相まって、既存のコイルスプリングやリーフ設計よりもはるかに小さなバネ下重量でした。相互接続により、バンプを越えて前輪を上に偏向させる力の一部が、同じ側の後輪を押し下げるように伝達されました。次の瞬間、後輪がそのバンプにぶつかると、同じことが逆のことになり、車体の前後が水平に保たれました。 2CV の設計概要は、農家が鶏卵を運ぶときなど、耕作地を高速で走行できるようにすることだった。当初は、摩擦ダンパーと同調マスダンパーが採用されていた。後期モデルでは、前部に同調マスダンパー、前後部に伸縮式ダンパー/ショックアブソーバーが採用された。

ブリティッシュ・モーター・コーポレーションも、早期に相互接続サスペンションを採用した企業であった。ハイドロラスティックと呼ばれるシステムは1962年にモーリス1100で導入され、その後さまざまなBMCモデルに採用された。ハイドロラスティックはサスペンションエンジニアのアレックス・モールトンによって開発され、ゴムコーンをバネ媒体として使用し（1959年のミニで初めて使用）、両側のサスペンションユニットを液体が満たされたパイプで互いに接続していた。液体は道路の凹凸の力を一方の車輪からもう一方の車輪に伝達し（上記のシトロエン2CVの機械システムと同じ原理）、各サスペンションユニットには液体の流れを制限するバルブが含まれていたため、ショックアブソーバーとしても機能した。^[25]モールトンはBMCの後継企業ブリティッシュ・レイランド向けにハイドロラスティックの代替品を開発した。コベントリーのダンロップ社がライセンス生産したHydragasと呼ばれるこのシステムは、同じ原理で作動しますが、ゴム製のスプリングユニットの代わりに、ゴム製のダイヤフラムで内部が仕切られた金属球を使用します。上半分には加圧ガスが、下半分にはHydrolasticシステムで使用されているものと同じ流体が入っています。流体は各ユニット間でサスペンションの力を伝達し、ガスはダイヤフラムを通してバネの媒体として機能します。これは、シトロエンのハイドロニューマチックシステムと同じ原理で、同様の乗り心地を提供しますが、自己完結型であり、油圧を供給するためのエンジン駆動ポンプを必要としません。欠点は、シトロエン システムとは異なり、 Hydragas は高さ調節や自動水平調整ができないことです。Hydragasは1973 年にAustin Allegroで導入され、いくつかのモデルに使用されました。このシステムを採用した最後の車は、 2002年のMG Fでした。車両寿命の終わりに近づくにつれ、コスト上の理由からダンパーではなくコイルスプリングを使用するようにシステムが変更されました。2006年に廃止されたとき、ハイドラガスの製造ラインは40年以上も前のものでした。

戦後のパッカードの最後のモデルのいくつかには、相互接続サスペンションも搭載されていました。

サスペンションシステムは、大きく分けて従属型と独立型の2つのグループに分類できます。これらの用語は、反対側の車輪が互いに独立して動く能力を指します。^[26] 従属型サスペンションには通常、ビーム（単純な「カート」車軸）または（駆動）ライブ車軸があり、車輪を互いに平行に、車軸に対して垂直に保ちます。片方の車輪のキャンバーが変化すると、反対側の車輪のキャンバーも同様に変化します（慣例により、片側ではキャンバーの正の変化、もう片側ではキャンバーの負の変化となります）。ド・ディオン式サスペンションもこのカテゴリに属し、車輪をしっかりと接続します。

独立サスペンションでは、反対側の車輪に影響を与えることなく、車輪が単独で上下します。車輪を何らかの方法で連結するスタビライザーバーなどの他の装置を備えたサスペンションも、独立型に分類されます。

セミディペンデントサスペンションは3番目のタイプです。この場合、片方の車輪の動きがもう一方の車輪の位置に影響しますが、車輪同士はしっかりと固定されていません。ツイストビームリアサスペンションはそのようなシステムです。

従属システムは、縦方向と横方向の両方に配置するために使用されるリンク システムによって区別される場合があります。多くの場合、両方の機能がリンク セットに結合されます。

場所のリンクの例には次のものがあります。

• サッチェルリンク
• パナールロッド
• ワットのリンク
• WOBリンク
• マムフォードリンク
• 位置決めに使用される板ばね（横方向または縦方向）
  • 完全な楕円形のスプリングは通常、補助的な位置リンクを必要とし、もはや一般的には使用されていない。
  • 縦半楕円スプリングはかつては一般的でしたが、現在でも大型トラックや航空機で使用されています。このスプリングの利点は、スプリング レートを簡単に漸進的 (非線形) にできることです。
  • フォード・モーター社は、第二次世界大戦前と戦後間もなく、高価なモデルにも、前輪と後輪の両方またはいずれか一方に、ソリッド・アクスルを支える単一の横方向リーフ・スプリングを採用した。これには、単純でバネ下重量が軽い（他のソリッド・アクスル設計と比較して）という利点があった。

フロントエンジン・リアドライブ車では、ディペンデント・リア・サスペンションは、アクスルに差動装置が搭載されているかどうかによって、「ライブ・アクスル」またはデディオン・アクスルのいずれかになります。ライブ・アクスルはよりシンプルですが、バネ下重量がホイール・バウンスに影響します。

一定のキャンバーを保証するため、従属型（および半独立型）サスペンションは、車両重量の割合として大きな荷重を運ぶ必要があり、比較的柔らかいスプリングを備え、（コストと簡略化の理由から）アクティブサスペンションを使用しない車両で最も一般的に使用されています。従属型フロントサスペンションの使用は、より重い商用車に限定されるようになりました。

独立したシステムの種類はより多く、次のようなものがあります。

• スイングアクスル
• スライドピラー
• マクファーソンストラット/チャップマンストラット
• 上下Aアーム（ダブルウィッシュボーン）
• マルチリンクサスペンション
• セミトレーリングアームサスペンション
• スイングアーム
  • サスペンションリンクとして使用される場合の横方向リーフスプリング、または車の片側にある 4/4 楕円は、形状的にはウィッシュボーンに似ていますが、より柔軟です。例としては、オリジナルのFiat 500のフロント、その後Panhard Dyna Z、初期のPeugeot 403、およびAC AceとAC Acecaのリアがあります。

旋回、ブレーキ、および荷重条件の変化において、車輪は平坦な路面に対して垂直に保たれる必要がないため、車輪のキャンバーの制御は重要な問題です。スイングアームは、キャンバーが荷重とは無関係であるため、バネが柔らかく、大きな荷重を運ぶことができる小型車で一般的でした。一部のアクティブおよびセミアクティブサスペンションは、荷重に関係なく車高を維持し、したがってキャンバーを維持します。スポーツカーでは、旋回時の最適なキャンバー変化がより重要です。

ウィッシュボーンおよびマルチリンクを使用すると、エンジニアはスイング アクスル、マクファーソン ストラット、またはスイング アームに比べて、ジオメトリをより細かく制御して最適な妥協点を見つけることができます。ただし、コストとスペースの要件は大きくなる可能性があります。

セミトレーリング アームはその中間に位置し、スイング アームとスイング アクスルの形状の間の可変的な妥協点となります。

半独立サスペンションでは、独立サスペンションと同様に、車軸の車輪は互いに相対的に移動できますが、一方の車輪の位置はもう一方の車輪の位置と姿勢に影響を及ぼします。この効果は、負荷がかかったサスペンション部品のねじれやたわみによって実現されます。

半独立懸架の最も一般的なタイプはツイストビームです。

ティルティングサスペンションシステム^{[27] （}リーニングサスペンションシステムとも呼ばれる）は、構造の種類や形状が異なるわけではなく、従来のサスペンションシステムに追加された技術です。

この種のサスペンションシステムは、主に独立懸架（例：マクファーソンストラット、Aアーム（ダブルウィッシュボーン））で構成されています。これらのサスペンションシステムに加えて、サスペンションシステムと車体（シャーシ）を接続する傾斜またはリーニング機構がさらに存在します。

ティルティング サスペンション システムは、車両の安定性、トラクション、旋回半径、およびライダーの快適性も向上させます。右または左に曲がるときに、乗客または車両上の物体は、曲率半径の外側に G フォースまたは慣性力を感じます。そのため、2 輪車 (バイク) のライダーは、旋回中に曲率中心に向かって傾き、安定性が向上し、転倒の可能性が減少します。しかし、2 輪以上を持ち、従来のサスペンション システムを搭載した車両は、これまで同じことをすることができなかったため、乗客は外側の慣性力を感じ、ライダーの安定性と快適性も低下しました。この種類のティルティング サスペンション システムは、この問題の解決策です。道路にスーパーエレベーションやバンクがない場合、このサスペンション システムでは快適性に影響しません。車両が傾き、重心の高さが下がり、安定性が増します。このサスペンションは、娯楽用車両にも使用されています。

一部の列車では、コーナリング時の速度を上げる ティルティングサスペンション（ティルティングトレイン）も使用されています。

ロッカーボギーシステムは、いくつかの従動輪が取り付けられたいくつかの従動アームを備えたサスペンション配置です。駆動部と従動部の間の連結により、このサスペンションは非常に柔軟です。このタイプのサスペンションは、非常に起伏の多い地形に適しています。

このタイプのサスペンションはキュリオシティ探査車に使用されました。

列車などの一部の車両は、地面に固定された長いレールの線路上を走行します。また、トラクター、雪上車、戦車などの一部の車両は、車両の一部である連続した線路上を走行します。どちらのタイプも、経路を滑らかにし、地面の圧力を軽減するのに役立ちますが、多くの点で同じ考慮事項が適用されます。

戦車を含む軍用装甲戦闘車両(AFV) には、特殊なサスペンション要件があります。重量が 70 トンを超えることもあり、非常に荒れた地面や軟弱な地面でも可能な限り迅速に移動する必要があります。サスペンション部品は、地雷や対戦車兵器から保護する必要があります。無限軌道式 AFV は、片側に最大 9 個のロード ホイールを備えています。多くの装輪式 AFV には、6 個または 8 個の大型ホイールがあります。一部の車両には、悪路での地面への負荷を軽減するための中央タイヤ空気圧システムが備わっています。一部のホイールは大きすぎて旋回できないため、一部の装輪式車両と無限軌道式車両ではスキッド ステアリングが使用されます。

第一次世界大戦の初期の戦車は、サスペンションが固定されており、動きはまったく設計されていませんでした。この不満足な状況は、農業機械、自動車、鉄道機械から採用された板バネ式またはコイルバネ式のサスペンションによって改善されましたが、それでも移動距離は非常に限られていました。

エンジンのパワーアップにより速度が上昇し、乗り心地も改善する必要があった。1930年代には、ベルクランクを使用してスプリングを変形させる力の方向を変えることで、車両の装甲車体内部にコイルスプリングを使用できるクリスティサスペンションが開発された。T -34のサスペンションはクリスティ設計の直系だった。

ホルストマン サスペンションは、ベル クランクと外部コイル スプリングを組み合わせたバリエーションで、1930 年代から 1990 年代まで使用されていました。M3リー/グラントおよびM4 シャーマン車両のボギー式(ただし独立式) サスペンションは、サスペンションがトラックの楕円形内に隔離されており、ホルストマン タイプに似ています。

第二次世界大戦までに、もう 1 つの一般的なタイプは、車体内部のねじれバーからバネ力を得るトーションバー サスペンションでした。これは、クリスティー タイプよりも移動量が小さい場合もありましたが、大幅にコンパクトで、車体内部のスペースが広くなり、結果としてより大きな砲塔リング、つまりより重い主武装を搭載できるようになりました。トーションバー サスペンションは、ショックアブソーバーを含むこともあり、第二次世界大戦以来、重装甲車両のサスペンションの主流となっています。トーションバーは床下または床付近のスペースを占有することがあり、露出を減らすために戦車を低くすることを妨げる可能性があります。

車と同様に、車輪の移動とバネ定数は乗り心地の悪さや、荒れた地形を走行する速度に影響します。乗り心地が滑らかであることは、快適性につながることが多く、移動中の射撃の精度が向上するという点も重要です。また、光学機器やその他の装置への衝撃も軽減します。バネ下重量と履帯リンクの重量は、道路での速度を制限する可能性があり、車両の履帯やその他のコンポーネントの耐用年数にも影響します。

第二次世界大戦中に導入されたドイツのハーフトラックやその戦車のほとんどは、パンター戦車など、戦車の履帯、ひいては地面への荷重をより均等に分散するために、重なり合った、あるいは時には交互に配置された転輪を持っていた。これは明らかに、速度、航続距離、履帯の寿命に大きく貢献し、また連続した防御帯を提供した。この転輪は、泥、砂、岩、雪、氷の中で作動するより複雑な機械部品のメンテナンスの必要性とコストのため、戦争終結以来使用されていない。岩や凍った泥は、重なり合った転輪の間に挟まることが多く、転輪が回転しなくなったり、転輪が損傷したりする原因となった。内部の転輪の1つが損傷した場合、損傷した転輪にアクセスするために他の転輪を取り外す必要があり、プロセスがより複雑で時間がかかるものとなった。^[28]

• 自動車サスペンションの設計プロセス
• マクファーソンストラット
• マルチリンクサスペンション
• 4ポスター– テスト装置
• 7ポストシェーカー– 高速車両用テスト装置
• アッカーマンステアリングジオメトリ
• キャスター角- セルフセンタリングステアリング
• コイルオーバー
• コルベットリーフスプリング- 横方向の繊維強化プラスチックリーフスプリングと組み合わせた独立サスペンション
• Korres P4 — ユニークなサスペンションを備えたギリシャの全地形対応スーパーカー
• 自動車部品一覧
• 磁気浮上
  • 磁気浮上式鉄道
• 車高- 車両の地上高
• オレオストラット- ほとんどの大型航空機で使用されている設計で、圧縮ガスと油圧流体を使用します。概念的には自動車のハイドロニューマチックサスペンションに似ています。
• スクラブ半径
• ショートロングアームサスペンション- 「不等長Aアーム」とも呼ばれ、ダブルウィッシュボーンサスペンションの設計パラメータの1つです。
• ストラットバー— サスペンションのセットアップをより堅牢にするパーツ。
• その他のサスペンション

• バストウ、ドナルド (2004)。自動車のサスペンションとハンドリング。ジェフリー・ハワード、ジョン・P・ホワイトヘッド (第 4 版)。ウォーレンデール、ペンシルバニア州: SAE インターナショナル。ISBN 978-1-4686-0339-2. OCLC  1269617688.
• Schnubel, Mark (2020). 自動車サスペンション&ステアリングシステム (第7版). オーストラリア. ISBN 978-1-337-56733-6. OCLC  1084318123.{{cite book}}: CS1 メンテナンス: 場所が見つかりません 発行者 (リンク)
• スペンダー、ジュリアン（2019）。自動車サスペンション：修理、メンテナンス、改造。ウィルトシャー[イングランド] 。ISBN 978-1-78500-661-6. OCLC  1137029310.{{cite book}}: CS1 メンテナンス: 場所が見つかりません 発行者 (リンク)

• タイロッド サスペンションシステムの一部

• 車のサスペンションの仕組み
• ロバート W. テンプル、シャーシフレームとサスペンションの ABC、1969 年 9 月
• サスペンションジオメトリ計算機