ダブルウィッシュボーン式サスペンション

ダブルウィシュボーン式サスペンション (Double wishbone suspension) とは、自動車の独立懸架方式のひとつで、上下一対のアームでタイヤを支持する。レーシングカーや高級乗用車の足回りに採用される。

概要

黄色く塗られている部分がウィッシュボーン及びアップライト

「ウィッシュボーン」とは、A型のアームが鳥の叉骨 (Wishbone) の形に似ていることから命名された。現在はアームの形に関係なく、上下（アッパーアーム・ロワアーム）2本のアームでタイヤを支持するサスペンションの総称となっている[1]。変形として、アームを追加したものがマルチリンク式サスペンションとなる。

2本のアームは車体側から路面に対してほぼ水平に取り付けられ、アップライト（車軸やハブを含む）を挟むように支える構造になっている。アームとアップライトは平行四辺形を構成ながらストロークするので、タイヤは路面に対してほぼ垂直に保たれる。

似たような構造のものにロッキングアーム式サスペンションがあるが、ロッキングアーム式の場合は、上下どちらかのアームをテコにしてスプリングを作動させるので、アーム自体にかなりの強度が必要になる。また、スプリングを作動させる側のアームにはピボット（支点）が必要で、その内側にダンパーやスプリングを取り付る等設計にはそれなりの制約がある。

特性

昔のフォーミュラカーのダブルウィッシュボーンサスペンション。アッパーアームはI型アームに近い形状となっている。
長所
  • サスペンションの剛性を確保する事が容易である。
  • コーナリング中に掛かる曲げの力を2本のアームで受けるため、サスペンションのストロークがスムーズになる。
  • タイヤが上下動する際にキャンバー角の変化を最小限に抑える事ができるため、接地面が維持され、タイヤと路面の間の摩擦力（グリップ力）の変化が少ない。
  • サスペンションの設計に制約が比較的少なく、上下のロッド長やアームの取り付け角度等を変えることにより、自由かつ容易にジオメトリーの変更が出来る。初代ユーノス・ロードスターはこの特性を利用し、アームのピボット部に偏心カムを使ってアライメントを簡単に変化させられるようにしていた。
  • 操縦特性等を任意に変えることが出来るため、細かなセッティング作業を繰り返すレーシングカーに向いている。
短所
  • 構造が複雑で部品点数が多くなるため、生産コストが高くなる。
  • 高さを必要とするアッパーアームが邪魔になり、エンジンルームやトランクルームの容積が制約される。

上下のアームが等長の場合、ストロークの際にタイヤが横ずれして磨耗が早まるという問題がある。ロワアームの方が長い不等長アームにすると、横ずれの度合いは減るが、キャンバー角の変化は増す。使用状況に応じてこれらの妥協点を見つける必要がある。

市販車での発展

歴史的には前輪の独立懸架方式として古くから存在していたが、普通車向けに構造が簡易なストラット式が普及したため、スポーツモデルやサイズにゆとりのある高級車などへの採用が中心となっている。

1960年、日野・コンマースが日本車として初めて四輪ダブルウィッシュボーンサスペンション（リアロワアームは横置きリーフスプリング兼用+縦置きトーションバー・スプリング併用）を採用した。

1982年 ホンダ・プレリュードにてアップライト上部をくの字状にタイヤ・ホイールを避わして延長し、アッパーアームとの連結部がタイヤ上端より上方になる変形ダブルウィッシュボーンとしてフロントサスペンションに採用した。その後、この変形型は1985年にホンダ・アコードの前後両輪に採用されるなどして広まっていった。

変形ダブルウィッシュボーンを元にアッパーアーム・ロワアームとアップライトの連結部が形成していた（両アームの寸法および取り付け位置に制約される）キングピン軸機能を分離し、車軸付近にアームの寸法制限とは別個に設定できるよう新設したものが1989年 日産・スカイラインのフロントサスペンションに採用された。くの字部分は（サード）リンクとして分離されたことから、これをマルチリンク形式に分類している。

プッシュロッドとプルロッド

マクラーレン・MP4-20のフロントサスペンション。斜めの棒がプッシュロッド
フェラーリ・126C3（1983年）のプルロッド式フロントサスペンション

レーシングカーはツーリングカーなどの市販車ベース車両を除き、前後ともダブルウィッシュボーン式サスペンションの採用が定着している。アームの材質は金属より軽量なカーボン製が普及している。空気抵抗の少ない翼断面形状に成形される場合もある。

フォーミュラカーはタイヤが露出しているため、スプリング / ダンパーユニットを車体側に搭載し、タイヤの動きをロッド（接続棒）によって伝達する。ノーズやミッションケースの周囲にスプリング / ダンパーユニットを寝かせて配置し、ロッドの押し引きをベルクランクを介して水平方向に変換して入力する。

ロッドにはプッシュロッド (push rod) とプルロッド (pull rod) の2方式がある[2]。

プッシュロッド
モノコック上部からアップライト下部にむけて下半角が付いており、正面からは「ハの字」型に見える。タイヤがバンプを乗り越えるとロッドが押され、スプリング/ ダンパーユニットが収縮する。
プルロッド
モノコック下部からアップライト上部にむけて上半角が付いており、正面からは「逆ハの字」型に見える。タイヤがバンプを乗り越えるとロッドが引っ張られ、スプリング/ ダンパーユニットが伸張する。

プッシュロッド式は圧縮方向の力で挫屈しないよう、ロッドが太めになる。プルロッド式の方がロッドを細く設計でき、重量や空気抵抗の面ではメリットがある[2]。ただし、搭載スペースの自由度やメンテナンス面ではプッシュロッド式のほうが合理的である[2]。

1980年代は両方のタイプが混在していたが、1990年代以降は前後ともプッシュロッド式が定番になった。2010年代に入り、フォーミュラ1カーでは車体後部の空力性能を高めるため、リアサスペンションをプルロッド化する手法が流行している。

脚注

  1. ^ GP企画センター、203頁。
  2. ^ a b c 檜垣、200-201頁。

参考文献

関連項目