モノチューブ構造のダンパーの、重要な問題　キャビテーションの続き

モノチューブ構造における高圧室と低圧室の違い：圧縮工程に焦点を当てて

モノチューブ構造のショックアブソーバーは、車両の安定性や乗り心地を左右する重要な部品です。その構造には、高圧室と低圧室という2つの部屋があり、それぞれが異なる役割を果たします。今回は、特に圧縮工程における低圧室の問題点に焦点を当て、モノチューブ構造の特性を詳しく解説します。

1. 高圧室と低圧室の基本構造

モノチューブ構造では、高圧室と低圧室がそれぞれ異なる役割を担っています。

• 高圧室は、窒素ガスなどのガス圧力がかかっている部屋です。作動油とガスが分離されており、ガス圧によって作動油の圧力が一定に保たれています。高圧室の利点は、ピストンの動きに迅速に反応できることで、ショックアブソーバーの減衰力をスムーズに発揮できる点にあります。
  高圧室は一般にサスペンションの圧縮工程において圧力が高まる、ピストン上部に位置するため上室と呼ばれます。
• 低圧室は、ピストンを挟んで高圧室と反対側に位置しています。ここでは、ガス圧力が直接かからず、作動油が流れ込む部屋として機能します。しかし、ガス圧から物理的に離れているため、圧力の伝達が遅れやすいという課題があります。
  低圧室はサスペンション圧縮工程に際し、体積が増えるため圧力下がりキャビテーションを発生しやすい状況になり、加えてガス室から圧力電波を受けるためにピストンやシムといった部屋を仕切る部品が多くあることから、反応遅れによる圧力低下が発生しやすいのです。こちらを下室と呼びます。

2. 圧縮工程における低圧室の問題点

ショックアブソーバーの圧縮工程において、低圧室はいくつかの重要な問題を抱えています。

• 圧力の遅延によるキャビテーションのリスク 圧縮工程では、ピストンが急激に動くため、高圧室側の作動油が圧縮されます。この際、低圧室にも油が流れ込みますが、低圧室はガス圧が直接かからないため、圧力の伝達が遅れることがあります。圧力が飽和蒸気圧以下に低下すると、作動油が気化して気泡が発生し、これがキャビテーションと呼ばれる現象です。キャビテーションは、気泡の崩壊時に部品にダメージを与え、ショックアブソーバーの性能を低下させます。
• 圧力電波の伝達遅れ 低圧室は高圧室から物理的に離れているため、ピストンの動作に対する圧力変化が遅れることがあります。この遅延によって作動油の流れが不安定になり、ショックアブソーバーの減衰特性が乱れ、車両の走行性能に悪影響を及ぼす可能性が高くなります。

3. 高圧室との比較：ガス圧力のメリット

高圧室では、ガス圧が常に作動油にかかっているため、ピストンの動きに迅速に反応でき、圧力変化にも即座に対応できます。これにより、圧力の伝達遅れが発生せず、キャビテーションのリスクを最小限に抑えることができます。また、ガス圧が作動油の体積変化を補正し、ショックアブソーバー全体の圧力を安定的に保つ役割を果たしています。

しかも伸び工程は路面状況などの不測の事態がなく、基本的にはバネが圧縮された反力と部品重量といった、定量的な動きが基本となり、急激な圧力変化が起こりずらい環境です。

これに対して、低圧室はガス圧力から物理的に離れているため、ガス圧による圧力調整が遅れがちです。その結果、圧力不均衡が発生しやすく、キャビテーションや作動油の流れが不安定になる可能性があります。特に大きな段差や、そこからの落下といった外部要因が働くため、入力に大きく依存することで、圧力変化が大きめになりやすい傾向があります。

4. まとめ

モノチューブ構造のショックアブソーバーにおける高圧室と低圧室の違いは、特に圧縮工程で顕著に現れます。高圧室はガス圧力によって圧力変化に素早く反応し、キャビテーションのリスクを低く保つことができますが、低圧室では圧力伝達の遅れがキャビテーションのリスクを増大させる原因となります。

ショックアブソーバーの性能を最適化するためには、これらの圧力バランスを適切に管理することが重要です。車両の走行安定性や乗り心地を向上させるためには、高圧室と低圧室の特性を理解し、それぞれの役割に応じた設計や対策が必要です。

このように、モノチューブ構造における高圧室と低圧室の特性を理解することで、ショックアブソーバーの性能向上に役立てることができます。特に、低圧室で発生するキャビテーションのリスクや圧力伝達の遅延については、技術者としても重要な課題です。