ハイエースサスペンション セットアップ講座
ホームページのデザイン変更に伴い足回り講座の画像が削除されてしまいました。
マッタリと復旧させて頂きますので気長にお付き合い下さい
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これからチェックマンハイエースにて数え切れないテストとパーツ変更を繰り返し得たデーターや参考になるお話をブログ的に少しずつ綴っていきたいと思います。
最初にお伝えしておきますが、サスペンションに関しましては様々な考え方と正解が無数にあります。
平成19年よりチェックマンがHIACEの足に拘り続け、実践して来た上での考え方とParts開発のお話としてご覧下さい。
『とにかく今すぐ何とかしたい!』と言う方は
SUSPENSION MENU beginner Version から始められるも良し!
最初の第一歩
弊社デモカーにおいても第一段階ではダウンブロックを装着
トーションナットの調整による昭和方式でローダウンを行いました。
ダウン幅も50ｍｍ→75mm→90mm→100ｍｍと段階的に変更してみました。
次にダンパー交換、トーションバーが効かない状態になってしまうのだったら・・・
フロントはコイルオーバータイプのダンパーキットで何とかなるんじゃないか!?と考えたのです。
試乗して直に感じた事は『硬すぎる!』でした。
直巻きスプリングがセットされていますが、バネレートが高過ぎるため 足が動きません。
スプリングのリセッティングを行う必要がありました。
雨天時においてはフロントブレーキのABSが頻繁に作動する現象が発生。
結局、ダンパーの減衰力やバネの自由長などが問題点となり
納得の行く乗り心地とセッティングを捜し求め次々とダンパー交換していく事になって行きます。
当時売ってるモノ殆ど買いましたし 流用や改造も色々試しました。
ここからが開発の始まりです・・・
ダンパーの役目と特性
ダンパーはショックアブソーバーとも呼ばれるサスペンションパーツ
ダンパーの役目を解りやすく言いますとスプリングの脇役的な役目となり
スプリングが伸びたり縮んだりする速度をコントロールします。
ダンパーは複筒式と単筒式に分かれ
複筒式はオイルショック 単筒式はガスショックと呼ばれています。
以後の説明では単筒式と複筒式を分けて考えるため、単筒式をダンパー 複筒式をショックと呼びます。
単筒式と複筒式の内部構造
単筒式 複筒式
まずはガスダンパー(単筒式)とオイルショック(複筒式)の代表的な特徴について簡単に解説
※全ての製品に当てはまる内容ではありません。
単筒式
■ 単筒式はケース内部をオイルとガス室に分けたシンプルな構造 ストロークする事で減衰力が発生。
■ 封入オイルの容量が多い為 熱容量に余裕があり 安定した減衰力を発生することができる
■ ピストンバルブが大きい為 受圧面積も大きく 微小ストロークにおいても減衰力を発生することができる
■ シェルケースがへこむと、シリンダー構造に直接影響を受けてしまう
■ シリンダーが外気に触れているため放熱性に優れ オイル劣化が少ない
■ オイルとガス室が分かれている為 キャビテーションがおきない ※減衰力変化が少ない
■ 構造上、取付け角度に制限がない
■ オーバーホール可能
■ 高度な生産技術が必要とされており 精密部品を一つ一つ人間の手で組上げる製法のため コストが掛かる
【代表的な単筒式】ビルシュタイン コニー オーリンズ エクスダンパー
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複筒式
■ 複筒式はケース内部が二重構造になっており ストロークする事でオイルが内側と外側を行き来します。
■ 単筒式に比べオイル量とバルブの受圧面積が小さく 微小ストロークにおいての減衰力の発生が難しい
■ シェルケースが若干へこんでも さほど機能に影響がない
■ シリンダーが外側の筒に包まれているので熱を持ちやすく、オイルが劣化しやすい
■ オイルとガスが混ざる為 キャビテーションを起こす ※減衰力変化が大きい
■ 夏季や高速走行すると乗り心地が悪化するのはキャビテーションが原因
■ オーバーホール不可
■ 量産に優れ、製品コストを抑えることができる為 純正や他社OEM製品に使われている
【代表的な複筒式】KYB
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(用語解説)
キャビテーションとは・・・
ショックオイルとガスが混じり合い泡立ってしまい、気泡によって減衰力が発生しなくなる現象です。
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【度重なる問題点】
コイルオーバーダンパーに始まりその他のショックを短期間で次々と装着しましたが
ここでリアショックが頻繁に故障する事に悩みました。
中には新品装着後、５分でオイルが噴出した物もありました。
この地点でリアショックの故障本数は既に１０本!
全てのショックにおいてピストンロッドのシールからオイルが噴出する事から
オイルシールに問題ありと考えておりましたが
よく調べて行く内にピストンロッドの曲がりが原因と判明
リアショック アングルアジャストキット発売
ダンパーの取りつけ角度に着目する事にしました。
ホームページの商品説明欄にも記載しておりますが、問題点はダンパーに加わる『側圧』です。
ハイエースのリアダンパーは結構な角度で斜めにセットされている為
ピストンロッドには常に曲がろうとする力が加わっています。
ダンパー故障解決のために誕生したのが リアショックアングルアジャストキット!
ダンパー下部の取り付け位置をオフセットさせ ダンパーをスムーズに動かせる様に開発。
本来の目的はダンパーの破損防止として開発を行いましたが
結果としてアングルアジャストキットを装着する事でダンパーがスムーズにストロークし
乗り心地にも反映される様になりました。
サスペンションパーツって・・・
『ひとつの部分が強すぎるとダメなんです』
それぞれのサスペンションパーツが少しずつ力を発揮し、スムーズに動く様にすると良い結果を生みます。
ダウンリーフ発売
ダンパー交換を繰り返す中
『ダンパーは後回し』リアのリーフスプリングの硬さを何とかする事が早道と考えました。
創業以来、レース車輌〜カスタムカーを専門にして来ましたが、他社スプリングでは乗り心地や車高に満足できず専門に扱う車輌のスプリングは全て特注オリジナルスプリングを開発、装着してきました。
オリジナルスプリングのメリットは発注ロット毎にバネレートや車高などの仕様変更が出来る事です。
変更と言っても漠然とした変更を行うのではなく、コンプリートカーの販売をしている事から納車までには登録業務がありますので、一度は必ず走行させる機会があります。
月に15〜20台程登録へ行く往復道中では様々な路面状況がありますので、ここで感じた事を次回の発注時にフィードバックさせる事を繰り返しました。
様々な車輌のスプリングを開発いたしましたが、中でも当時専門にしていたMARK2wagon/vanのスプリングはかなりの好評を頂き通算生産台数2000台オーバーを記録
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余談が長くなりましたが・・・
ハイエースバンのリーフスプリングは1トン〜積みに対応できるバネレートに設定されております。
ロワードリーフ開発時に純正リーフのバネレートを計測に出したところレーシングカー並みのバネレートと言う事が解りました。これは以後貴重なデーターになっていきます。
オリジナルロワードリーフを開発するにあたり異なったバネレートの試着、試走を繰り返しました。
スプリング式と異なり入れ替えが容易では無い 板バネ式には相当な労力を費やした (汗)
その後、数ヶ月のテストを経てようやく納得出来るバネレートが決まりタイプ1を発売
拘ったのは勿論『乗り心地』と『走行安定性』純正リーフでもある左右のバネレートの誤差を極力抑え、誤差による左右の揺れにも配慮いたしました。
ダンパーの開発
冒頭で申しましたとおり
市販されている殆どのショックアブソーバー(他車流用加工品も含め)を装着した今となれば次に選択するものが無く、各ダンパーメーカーさんに連絡し、オリジナルダンパーの製作を依頼する事にしましたが・・・
結論から言いますと私が考えるショートサイズでの製作は不可能との回答でした。
仕方無い結果となりましたが、私の発想に関しては各ダンパーメーカー開発担当の方も興味を持たれており、各メーカーさんがハイエース用ダンパーの開発をされた際の車高、タイヤサイズ、積載などのデーターを教えてもらいました。
『だから市販品の多くは条件が変わるとダメなんだ・・・』 とも思った
それから数ヶ月・・・ あるダンパーメーカーさんを訪ねる事にしました。
最後に訪ねたダンパー製造会社は全て国内自社生産されています。
こちらの会社はCRUXブランドを持ちつつバーディクラプのダンパーもOEM製造されていました。
若い頃、シビックなどに乗っていた方ですと覚えているのでは無いでしょうか?
当時、鈴鹿サーキットを走るトップグループは殆どこちらで作られたダンパーを装着していたとか・・・
しかし、こちらの会社での一番の問題は価格面です。
ですから 訪ねるのが一番最後になりました。
社長と専務さんにお話していく中で自分が計画しているハイエースダンパーの考え方と価格を言ったところ・・・
回答は・・・『それってウチのダンパーの1本半の価格やね』 と笑われたりしたもんです。苦笑
訪ねて行ってから数ヶ月
価格面の折り合いが一向につかず、前へ進みません。
ある日社長が『一回横に乗せて』と言い 某高速道をチェックマンハイエースでドライブする事になりました。
社長の感想は『これが今までの中で一番マシなショックなの?』でした。
加速、減速を繰り返す度にフロントが持ち上がったり沈んだり、更には直進時のフワフワ感などを指摘されました。
私は心の中で『だからここへ開発の相談に来ているんです。市販品ではこれが限界なんです』でした。
読者の皆さんがたどり着けたとしても ↑ ココまでが限界なのです。
問題点について
訪ねて行った当初からフロントにはサブタンクの設置を希望していましたが・・・
製造側からすると1台に対してダンパー6本の計算となります。
問題の価格面について少し検討して頂いた様です。
サブタンクをダンパーと考えず 部品として考えた価格を算出して頂きました。
製造コストはフォーミュラーカー、軽カー、ハイエースどれを作っても一緒 と言う製造側の立場も理解し
私は『価格より性能を重視』する事に頭を切り替えオリジナルダンパーの開発がようやくスタートとなりました。
2008/12/28セッティング開始
数セットのテストダンパーを用意して頂き リレー方式でダンパーのセッティングを行っていく事となり
雨天以外 走行し続けました。
初回のお任せしたセッティングは全体的に減衰力が高くて胃が痛くなりそうでした。
高速道路へ入ると減衰力が急激に立ち上がり レーシングモードに切り替わってしまいます。汗
『ピストンスピードが上がると減衰力も素早く立ち上がる』これは単筒式ダンパー最大の特徴!
でも、ちょっと急激過ぎでした。
2009/6/1セッティング開始から6ヶ月経過
6ヶ月経過したあたりから私も疲れと焦りを感じ始めました。
そして製造メーカー側も私と同じ心境になっている事も解っていました。
ある日こんな言葉を社長にかけられました。
『もう売っても駄目やね・・・』
その言葉の意味はダンパー開発においてコストが完全にオーバーしていると言う事です。
『確かに・・・でも、ここまでやって来たからには出来なかったでは終われない』 と心の中で呟いた
減衰力とグラフ
スプリングや板バネの開発は1キロずつバネレートが異なるものを順に装着していきますと
ある程度のところで適切なバネレートが見つかります。
ところが・・・
ダンパーの開発は始めての事ですし スプリングの様には全然上手く行きません。
なぜならばダンパーの減衰力設定は無限過ぎる!
だから 単筒式ダンパーのオリジナル品って少ないんだ と納得しました。
ダンパーメンテナンスの必要性
今回はヒストリー話とは異なり ダンパーのオーバーホールの必要性について書きます。
エンジンオイル交換の必要性は何となくでも皆さん理解されていますよね
愛車を大切にされてる方ですと エンジンオイルは半年または3,000キロ走行毎に交換されていると思います。
オイルは使わなくても酸化しますので オイル交換無しでは オイルが劣化して油膜保持が出来なくなったり
オイルに混じったスラッジや金属粒子がエンジン内部を摩擦しダメージを与えます。
ダンパーオイルも同じです!
ダンパーオイルも2年程で劣化し、油膜の保持が困難になります。
オイル内に発生する汚れをそのままにしておくと、ケース内面摩耗の原因にもなります。
オーバーホールは
分解洗浄、ダンパーフルード、オイルシール類の交換、GAS充填がメインとなっています。
ダンパー内部
某社単筒式ダンパーを題材にカットモデルで簡単に解説します。
左側のピストンはフリーピストンと呼ばれ、ガス室とオイル室の間にセットされています。
単筒式ダンパーの場合、ピストンが2個セットされています。
ピストンが位置していたケース内部が磨耗して光っているのがお解かり頂けますでしょうか
題材のダンパーはオーバーホールせずに使い続けましたので、シェルケースまでも磨耗しています。
磨耗部分をピストンが通過する際はスルッと通過し 本来の減衰力は発生しなくなります。
この様な状態になるまで放置するとTHE END
ダンパー内の状態を車輌オーナーが確認する事は出来ませんから
各メーカーは２年あるいは２万キロ毎のオーバーホールを推奨しているわけです。
オーバーホールが出来ない複筒式ショックは2年で交換と言うことになります。
私の経験上 複筒式は8.000キロ辺りから減衰力低下を感じます。
ガス圧
ダンパーのガス圧について
単筒式ダンパー内には高圧窒素ガスが充填されています。
窒素ガスを充填する理由はダンパーフルードの発熱やキャビテーション抑制が目的とされています。
窒素ガスと言えどタイヤの空気圧が徐々に減っていく事と同様にダンパーのガス圧も経年低下していきます。
ガス圧が低下しますとダンパーの減衰力も変化します。
例えばダンパーを縮めても戻ってこない場合はガス抜けしています。
ダンパーを縮めても戻って来ない状態までになると
タイヤを路面に押し付けるチカラがなくなり、凸凹路面でのフラット感がなくなります。
2009/7/25 セッティング開始から8ヶ月経過
苦労の結果が出始めて来ました。
雑誌取材の走行インプレッションにおいても評価が上がり始めた事もあり
焦る気持ちを抑えながら走行し続けました。
2009/7/29
リアのダンパーセッティングはこのあたりからようやく決まり始めました。
ここで積載重量を増やし
通常と異なる条件にした場合
どう変化するのか?
にチャレンジした。
積載重量は約500キロでラゲッジスペースとセカンドシートに積載
ホーシングとバンプストップ
この地点でのリア廻りの仕様は
エクスダンパー ロワードリーフタイプ1(ミディアムレート) 37.5mmダウンブロックで90mmダウン仕様
500キロの積載条件においての結果⇒積載重量によって車高が下がる事でバンプストップとホーシングのクリアランス(有効ストローク)が減少してしまい、凸凹のきつい路面ではバンプタッチによる衝撃でドーン!でした。
解っていたことですけど・・・笑
どんな素材のバンプを装着しても バンプとホーシングが打ったら とても不快!
リアエアサスペンションキットの開発
500キロのウエイトを積んだテストを終えてから暫く考えていました。
私自身のハイエースの使い方では500キロの積載はありえません。
せいぜい積んでも乗車定員＋手荷物くらいです。
しかし!! 一人乗りのテストにおいても普段から感じている事、それは
『僅かな条件変化においても』 乗り心地に影響を受けてしまうリーフスプリングならではの弱点!?
燃料タンクの残量で乗り心地に変化が起きている事にお気づきでしょうか?
ヘルパーエアサスキット発売
積載、条件変化、乗り心地、簡単に、壊れても走行可能
この5つのわがままとも思えるポイントを考え開発したヘルパーエアサス!
実用性重視のスタンダードモデル!
積載、条件変化、乗り心地 ⇒ エアバックにエアーを充填する事で無段階調整が可能
簡単に ⇒ お好みの配置にセットしたパドルスイッチを上下させるだけで、乗り心地と車高調整が可能
壊れても走行可能 ⇒ 万一トラブルが発生した場合の車高はエアバック装着前の車高以下になりません。
もう少し詳しく
ここではリーフを主バネと呼び、ヘルパーエアサスを補助バネと呼びます。
現在、主バネはロワードリーフ装着で50ｍｍダウンしているとします。
この状態に補助バネのヘルパーエアサスをセットしても50ｍｍダウン状態のままです。
決定的な車高は主バネで決まり 積載条件が変わった際 補助バネにエアーを充填する事で
元の車高、あるいは最大50ｍｍアップが可能になります。
エア圧ゼロ時
エアーMAX充填時
従って、ショーモデルの様なエアサスキットとは異なり 故障しても着地状態になりませんので 走行が可能。
現在のところ検査においてヘルパーエアサスは補助バネとしての扱いとなります。
追加するバネに関しては適切に取り付けられた状態であれば、ナンバー付車輌は構造変更不要。
よくある質問としては
スーパーGLやDXグレードの純正リーフスプリングに
ヘルパーエアサスを追加装着しようとされる方が見受けられます。
これらのグレードには非常に硬いリーフスプリングが装着されています。
硬いリーフスプリングにヘルパーエアサスを追加しますと
バネがもうひとつ追加される訳ですから、更に硬くなります。
乗用を目的とされる方はチェックマンリーフスプリングと合わせて装着してください。
上記の逆の例として
ワゴンGLやグランドキャビンのリーフスプリングは柔らかすぎる為
ヘルパーエアサスの単品装着はとても有効です。
2010/2/1 タイプ2リーフ開発開始
ヘルパーエアサスを装着後はリアの安定感が更に増しました。
しかし、神経質になってココまでやってきた私には少し気になることがあります・・・
エアバックエア圧ゼロの状態であってもスプリングが追加された訳ですから
若干バネレートが上がった乗り心地になります。
感覚的には1キロアップくらいかな?
それからもロワードリーフタイプ1初期モデルで毎晩テスト走行を繰り返し
私が出した結論は・・・
『もう1種類のバネレートが必要』と思いました。
理由は積載を殆どされない方には少し硬く感じられるかも知れないと判断したからです。
一度は装着したエアバックを取り外し、急遽、異なるバネレートのリーフを装着し走る事1ヶ月
ロワードリーフ タイプ2 発売 常時積載をされないファミリーユース用のバネレートに設定
ここで 新たに発売したのがロワードリーフタイプ2 (ソフトレート)
タイプ1リーフよりも少しバネレートを下げた設定がタイプ2リーフです。
製造段階において生じる左右のバネレートの誤差に関しても注文をつけました。
純正リーフを計測に出した時に解った事ですが、いくら純正品と言えど左右の誤差が結構あったからです。
製造工場のお話ではJIS工業規格において1キロ前後の製造誤差は許容範囲とされているそうですが、 誤差0.2キロ以内の製造を実現して頂いております。
