乗り心地を左右する？不等ピッチコイルスプリングとは
車を知りたい
先生、「不等ピッチコイルスプリング」って普通のスプリングと何が違うんですか？
自動車研究家
良い質問だね！普通のスプリングは、バネを構成するコイルの幅が一定だけど、「不等ピッチコイルスプリング」はコイルの幅が場所によって違うんだ。だから「不等ピッチ」って呼ばれているんだよ。
車を知りたい
なるほど。コイルの幅が違うと何が変わるんですか？
自動車研究家
それが重要なんだ！コイルの幅が違うことで、バネの沈み込む強さが変わる。だから、普通のスプリングよりも乗り心地を良くしたり、車の安定性を高めたりすることができるんだよ！
不等ピッチコイルスプリングとは。
「不等ピッチコイルスプリング」は、自動車に使われる特殊なばねの一種です。このばねは、コイルの巻き間隔（ピッチ）が一定ではなく、徐々に変化しているのが特徴です。そのため、ばねを圧縮すると、縮むにつれて硬くなっていくという、通常のばねにはない性質を持っています。これは、圧縮するにつれてコイル同士が接触する部分が増え、ばねとして機能する部分が減っていくためです。この性質により、乗り心地を損なわずに、車体の安定性を向上させることができます。不等ピッチコイルスプリングは、「バリアブルピッチスプリング」とも呼ばれます。
不等ピッチコイルスプリングの仕組み
-# 不等ピッチコイルスプリングの仕組み
コイルスプリングは、 пружина をらせん状に巻いたもので、圧縮することでエネルギーを蓄え、解放することで元の形状に戻ろうとする性質を持っています。 車両のサスペンションに用いられるコイルスプリングには、ばねの巻き密度が一定になっている等ピッチコイルスプリングと、巻き密度が場所によって異なる不等ピッチコイルスプリングの二種類があります。
不等ピッチコイルスプリングは、密になっている部分とそうでない部分が存在することで、荷重の変化に対して柔軟に対応できるという特徴があります。具体的には、小さな荷重がかかっているときは、巻き密度が小さい部分が主に機能し、滑らかで快適な乗り心地を提供します。 一方で、大きな荷重がかかると、巻き密度が大きい部分が機能し始め、 пружина 全体がしっかりと荷重を支えることで、安定した走行を可能にします。
線間接触と非線形ばね特性の関係
コイルスプリングは、荷重に対して線形的に変位するのが一般的です。これは、荷重とスプリングの変位量が比例関係にあることを意味します。しかし、不等ピッチコイルスプリングの場合、線間接触と呼ばれる現象が発生することで、この関係が変化します。
線間接触とは、スプリングが圧縮される際に、隣り合うコイル同士が接触する現象です。等ピッチコイルスプリングでは、すべての箇所で同時に線間接触が起こりますが、不等ピッチコイルスプリングでは、ピッチの狭い箇所から順番に線間接触が発生します。
この線間接触の発生の仕方の違いが、不等ピッチコイルスプリング特有の非線形ばね特性を生み出します。具体的には、荷重が小さいうちは、線間接触するコイルが少ないため、スプリングは柔らかく変形します。しかし、荷重が大きくなり線間接触するコイルが増えていくと、スプリングは徐々に硬くなっていくのです。
この非線形ばね特性により、不等ピッチコイルスプリングは、路面の小さな凹凸に対しては柔らかく反応し、大きな衝撃に対してはしっかりと踏ん張るという、優れた乗り心地と操縦安定性を両立させることが可能となります。
乗り心地への影響
不等ピッチコイルスプリングは、その名の通りスプリングの巻き間隔が一定ではないコイルスプリングです。一般的な等ピッチコイルスプリングと比べて、路面からの振動を吸収する性能に優れているという特徴があります。
不等ピッチコイルスプリングは、路面からの細かい振動を吸収することで、車内を快適な空間にする効果があります。また、大きな振動に対しても、スプリング全体で衝撃を吸収するため、乗員への負担を軽減することができます。
不等ピッチコイルスプリングは、乗り心地の向上に大きく貢献すると言えるでしょう。
メリットとデメリット
不等ピッチコイルスプリングは、その名の通りスプリングの巻き間隔が一定ではないコイルスプリングです。一般的な等ピッチコイルスプリングと比べて、乗り心地の向上や車高調整の自由度といったメリットがある一方、異音発生のリスクや価格の高さといったデメリットも存在します。どちらの特性を重視するべきかは、車両の使用用途やドライバーの好みにより判断する必要があります。
不等ピッチコイルスプリングの採用事例
– 不等ピッチコイルスプリングの採用事例
不等ピッチコイルスプリングは、その特性から、高級車から軽自動車、そしてスポーツカーまで、幅広い車種に採用されています。
例えば、高級車では、路面の細かな振動を吸収し、しっとりとした上質な乗り心地を実現するために採用されることが多いです。一方、軽自動車では、限られたスペースの中で、快適な乗り心地と走行性能を両立させるために採用されるケースが見られます。
また、スポーツカーでは、コーナーリング時の車体のロールを抑え、安定した走行性能を発揮するために、不等ピッチコイルスプリングが用いられることがあります。このように、不等ピッチコイルスプリングは、車種や求める性能に応じて、最適な乗り心地を実現するために活用されているのです。