ショックアブソーバーが高圧（低圧）ガスを用いる理由
序論
以前の記事ではキャビテーションや飽和蒸気圧について詳しく解説しました。今回は、それらを踏まえ、「キャビテーションをどのように防ぐか？」という視点から、技術的な背景をつまびらかにし、また、それに伴う利点や課題についても触れ、ダンパー技術に対する理解をさらに深めていきましょう。
目次
- はじめに
- 窒素ガス封入型サスペンションの誕生背景
- 気液混合から気液分離に発展した理由
- 気液混合サスペンションの問題点
- 気液分離型サスペンションの技術的進化
- 封入ガス圧の役割
- 高いガス圧の利点と不利益
- 低いガス圧の利点と不利益
- ガス圧によるキャビテーション抑制
- 高圧でのキャビテーション抑制効果
- 低圧でのキャビテーションリスク
- 快適性とハンドリングのバランス
- 高ガス圧による硬めの乗り心地
- 低ガス圧による柔らかい乗り心地
- 結論
- 窒素ガス封入サスペンションのメリットと調整の重要性
1. なぜ窒素ガスで加圧するサスペンションが生まれたのか？
窒素ガスで加圧するサスペンションは、現代の高性能車やバイクにおいて標準的な技術となっていますが、これが誕生した背景には、いくつかの技術的課題の解決が求められたからです。主な理由は、サスペンション内部のオイルとガスの混合（気液混合）による問題を解消し、より安定した減衰力を提供するためです。
従来のサスペンションでは、走行中の振動や衝撃によってオイルとガスが混ざり、気泡が発生する現象「キャビテーション」が頻発していました。キャビテーションによってオイルの粘性や圧縮性が変化し、減衰力が不安定になる問題が生じました。これが、サスペンション性能に悪影響を及ぼし、車両の走行安定性や乗り心地に深刻な問題をもたらしていたのです。
この問題を解決するために、サスペンション内部でガスとオイルを完全に分離し、キャビテーションを防ぐ仕組みが必要とされました。その結果、窒素ガスを封入して加圧する「ガス封入型サスペンション」が誕生しました。窒素ガスを使用することで、以下のメリットが得られるようになったのです。
2. 気液混合から気液分離に発展した理由
「気液混合」とは、サスペンション内でオイルとガスが混ざり合う状態（エマルジョン型）を指します。従来のサスペンションでは、振動や圧力変化に伴ってオイル内にガスが混入し、減衰特性が乱れるキャビテーションが発生しました。
そのため、「気液分離型」が開発され、オイルとガスをシールやフリーピストンで完全に隔離する技術が導入されました。これにより、キャビテーションのリスクが大幅に低減され、安定した減衰力が得られるようになりました。特に、レーシングカーや高性能車において、精密なハンドリングと乗り心地を両立するためには、この技術が欠かせません。
「気液分離」が可能となった背景には、サスペンションの構造と材料技術の進化があります。ピストンやシム（バルブ）がより精密に設計されることで、オイルの流量や圧力を細かく制御できるようになり、微細なストローク時でも圧力を安定的に伝達できる構造が確立されました。
3. 封入ガス圧の高い・低いによる利点と不利益
ガス封入型サスペンションにおいて、封入するガスの圧力は性能に大きな影響を与えます。窒素ガスの圧力が高い場合と低い場合で、それぞれ異なる利点と不利益が存在します。
ガス圧が高い場合の利点
- キャビテーションの抑制
ガス圧が高いほど、作動油の圧力が一定に保たれ、キャビテーションが発生しにくくなります。これにより、安定した減衰力が得られ、サスペンションの性能が向上します。 - 高荷重時の安定性
高圧のガスは、サスペンションが大きな衝撃や荷重を受けた際にも、迅速に圧力を調整し、衝撃を吸収します。これにより、高速走行時やオフロードでの安定性が向上します。
ガス圧が高い場合の不利益
- 乗り心地の硬さ
ガス圧が高すぎると、サスペンションの反応が過剰になり、乗り心地が硬く感じられることがあります。特に、街中の走行やゆっくりとした動きの際に、振動が直接的に伝わりやすくなります。
ガス圧が低い場合の利点
- 柔らかい乗り心地
ガス圧が低いと、サスペンションの動きが柔らかくなり、街中での快適な乗り心地が得られます。特に、長距離のツーリングや一般道での使用においては、快適性が向上します。
ガス圧が低い場合の不利益
- キャビテーションのリスク増加
ガス圧が低いと、作動油の圧力が急激に低下した際にキャビテーションが発生しやすくなります。これにより、減衰力が不安定になり、激しい走行時や急激な衝撃を受けた際にサスペンション性能が低下する可能性があります。 - 高負荷時の性能低下
ガス圧が低いと、サスペンションが大きな荷重や衝撃を受けた際に、圧力が不足して十分な吸収能力を発揮できないことがあります。これにより、高速走行やサーキット走行時に安定性が損なわれる恐れがあります。
4. まとめ
窒素ガスで加圧するサスペンションが誕生した背景には、キャビテーションを防ぎ、安定した減衰力を確保するという技術的な課題が存在していました。気液分離技術の進化により、オイルとガスを分離することで、キャビテーションを防ぎ、より高い性能と快適性を両立させることが可能になりました。
また、ガス圧の高低によってそれぞれ利点と不利益があり、用途や走行環境に応じて適切なガス圧を選定することが重要です。レーシングカーから市販車まで、ガス封入型サスペンションはその多様なニーズに応じた調整が可能であり、現代の車両技術に欠かせない存在となっています。
注意
各部は専門知識がない方へ向け、理解しやすさを優先した構造となっており、より専門的な正確な知識を得たい方は、専門書や専門サイトをご覧ください。
