乗り心地の鍵！？自動車の「1次振動」を解説
車を知りたい
先生、『1次振動』ってなんですか？ エンジンの回転と関係があるみたいですけど…
自動車研究家
いい質問だね！ 自動車ではエンジンの回転やタイヤの回転のように、常に同じリズムで動くものが多いよね。この繰り返し運動が原因で発生する振動のうち、運動のリズムと同じ周期の振動を『1次振動』と呼ぶんだ。
車を知りたい
同じリズムの振動が起こるんですね。ということは、エンジンの回転が速くなると、1次振動も速くなるんですか？
自動車研究家
その通り！ エンジンの回転速度が上がると、1次振動の周波数も高くなるんだ。だから、エンジンの回転数によって、違う振動が発生することになるんだよ。
1次振動とは。
自動車用語の「1次振動」とは、エンジンやタイヤの回転運動のように、ある動きが周期的に繰り返される際に、その入力と同じ周期で発生する振動のことです。一般的には「エンジン回転の1次振動」や「タイヤ回転の1次振動」のように表現されます。入力される振動の波形や、ギア比、プーリー比、ガタなど運動伝達に関わる要素によっては、1次以外の振動も発生します。自動車の振動や騒音は、様々な振動源や音源が複雑に関係し、幅広い周波数成分を含んでいます。それぞれの周波数成分と、振動源や音源となる運動の関係を明確にすることで、振動や騒音を効果的に低減することができます。周波数分析や次数分析などの手法によって計測されたデータは、振動や騒音の原因を特定し、対策を立てるための有効な材料となります。
1次振動とは？
快適なドライブを楽しむ上で欠かせないのが、「乗り心地」ですよね。車体の揺れが少ない方が、快適で疲れにくいと感じる方が多いのではないでしょうか？
この乗り心地を大きく左右する要素の一つに「1次振動」というものがあります。これは、路面の凹凸などによってタイヤが受ける衝撃が、ばねを通して車体に伝わる振動のことを指します。
「1次振動」は、車体の振動の中でも特に基本的なものであり、乗り心地に直接的に影響を与えるため、自動車の設計において非常に重要な要素となっています。
エンジン回転と1次振動
自動車のエンジンは、ピストンの上下運動を回転運動に変換して動力を生み出しています。しかし、このピストンの上下運動は、完全なバランスがとれているわけではありません。エンジンの構造上、どうしても振動が発生してしまい、これが1次振動の原因となります。
1次振動は、エンジン回転数と同期して発生します。つまり、エンジン回転数が上がれば上がるほど、1次振動の頻度も高くなるのです。この1次振動が大きすぎると、車体に不快な振動が伝わり、乗り心地を損ねてしまう原因となります。
タイヤ回転と1次振動
自動車の快適な乗り心地を実現するには、振動をいかに抑えるかが重要な課題となります。その中でも、「1次振動」はタイヤの回転によって直接発生する振動であり、乗り心地に大きな影響を与えます。
タイヤは回転するたびに、路面の凹凸を拾い、それが振動として車体に伝わります。この時、タイヤ1回転につき1回発生する振動が1次振動と呼ばれます。1次振動は、車速が上がるほどその頻度が高くなり、乗り心地に不快感を与える主要な原因となります。
この1次振動を効果的に抑制するために、サスペンションが重要な役割を果たします。サスペンションは、スプリングとダンパーによって構成され、路面からの衝撃を吸収し、車体の揺れを抑制する働きがあります。
次回は、サスペンションがどのように1次振動を抑制するのか、その仕組みについて詳しく解説していきます。
1次振動がもたらす影響
1次振動は、乗り心地に直接影響を及ぼす要素です。路面の凹凸がタイヤを通して伝わることで、車体には上下方向の振動が発生します。これが1次振動と呼ばれるもので、振動の大きさや収まり方によって、乗員の快適性に大きく影響します。
具体的には、1次振動が大きいと、車体が大きく揺れてしまい、乗員は不快な揺れを感じてしまいます。また、振動の収まりが悪ければ、車体がいつまでも揺れ続け、不安定な状態になってしまいます。
快適な乗り心地を実現するためには、1次振動を適切に抑制することが重要です。そのため、自動車にはサスペンションやタイヤなど、様々な部品が搭載され、振動を吸収・減衰させる工夫が凝らされています。
1次振動の抑制と乗り心地の向上
1次振動は、路面の凹凸が直接的に車体に伝わることで発生する振動です。この振動が大きいと、乗員は不快な揺れを感じ、乗り心地が悪くなってしまいます。
そこで、自動車の設計では、1次振動を効果的に抑制することが重要となります。サスペンションシステムは、スプリングとダンパーの働きによって、路面からの衝撃を吸収し、1次振動を軽減する役割を担っています。
具体的には、スプリングが路面からの衝撃を吸収し、ダンパーがスプリングの振動を減衰させることで、車体への振動の伝達を抑制します。
しかし、1次振動の抑制を重視しすぎると、路面からの情報が伝わりにくくなり、ドライバーは運転の感覚が掴みにくくなってしまいます。
そのため、自動車の設計では、1次振動の抑制と、適切な路面情報の伝達のバランスを考慮する必要があります。乗り心地と操縦安定性を両立させるためには、それぞれの車種に最適なサスペンションのセッティングが求められます。