バンプ吸収バイクの物理現象|路面衝撃と減衰メカニズム

バンプ吸収バイクの物理現象|路面衝撃と減衰メカニズム

バンプ吸収とバイクの物理現象

プリロードをかけすぎると逆に衝撃吸収が悪化します。


この記事でわかる3つのポイント
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バンプ吸収の物理メカニズム

サスペンションのスプリングとダンパーが路面衝撃をどう処理するか、物理法則から解説

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減衰力とバネ下重量の関係

コンプレッションとリバウンドの役割、バネ下重量が路面追従性に与える影響

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最適なセッティングの見極め方

プリロード調整からタイヤ空気圧まで、衝撃吸収を最大化する具体的手順

バンプ吸収におけるサスペンションの役割


バイクが段差や凹凸を乗り越える際、サスペンションはスプリングダンパーの2つの部品で衝撃を処理します。スプリング単体だと路面からの衝撃でボヨヨーンと揺れ続けてしまうため、オイルの抵抗を使ってスプリングの動作を抑えるのがダンパー(減衰装置)の役割です。


参考)プリロード(イニシャル)調整| 有限会社ガレージ湘南


路面からの突き上げでスプリングが縮んで衝撃を吸収し、その後縮んだスプリングが伸びて元に戻ろうとします。この一連の動作が物理的なバンプ吸収の基本メカニズムです。サスペンションの存在意義は路面追従性の向上にあります。


適切に機能しないサスペンションでは、タイヤが路面から浮き上がったり振動が持続したりします。


つまり安全性が損なわれるということですね。



バンプ吸収に関わる物理現象の詳細

コンプレッションとリバウンドという2つの物理現象がバンプ吸収の核心です。コンプレッションは、ホイールが路面の凹凸にぶつかりサスペンションが縮む時に発生します。リバウンドは、縮んだ状態からスプリングに蓄えていたエネルギーを解放して元の長さに戻ろうとする時の現象です。


参考)Suspension Calculator Learn Th…


例えばフロントフォークの場合、最大縮み時(フルバンプ)にエア室の気圧が約1Kgf/cm²から最大1/13に圧縮されると、左右で約222Kgfの荷重を受け止めることになります。この数値は体重60kgのライダーの約3.7倍に相当する力です。


リバウンドダンピングが不足すると、バンプ通過後にホイールが「ポゴ」のように継続的な上下揺れに耐える現象が起きます。バンプ上を通過するバイクを見ると顕著にわかります。


参考)Access Denied


減衰力の調整は走行環境によって変わります。コンプレッションダンピングの調整(一般的に青いノブ)は、荒れた路面とスムーズな路面の両方で、サスペンションが沈み込む量をコントロールします。設定はライディングスタイル、地形、好みによって決まることが多いです。


バンプ吸収を妨げるバネ下重量の影響

バネ下重量とは、スプリングより下部で可動する部品の重量で、一般的にはホイール、タイヤ、ブレーキキャリパー、ディスクロータースイングアームを指します。


この重量がバンプ吸収性能に直接影響します。



バネ下重量が大きいと、車輪は路面のうねりに追従することが困難になります。慣性がショックアブソーバーの吸収能力を超えると、路面の凹凸ごとに車輪が離陸したり、振動が持続したりします。


これがチャタリングの原因です。



具体的には、バネ下アセンブリの重量が20kgの場合、それを地面に戻すのに必要な加速度は25Gになります。バネ下重量が軽いバイクは、重いホイールを備えたバイクよりも、ホイールの浮きを発生させることなく荒れたコーナーをはるかに速く通過できます。


軽量化によってダンピングの硬さを増加させ、バンプ後方での離陸を少なくすることができます。タイヤは凹凸が少なくなり、より軽くなるという好循環に入ります。


バンプ吸収とプリロード調整の真実

プリロードとは初期荷重の意味で、リアショックのバネを機械的に締め込み予め縮ませておくことを言います。


多くのライダーが誤解している点があります。


プリロードをかけても、スプリングレートは変わりません。


プリロードをかける本当の効果は「動き出しが遅く、ゆっくり加速していくサスペンションになる」ことです。ストロークの最高速が下がり、段差を超える度にポヨンポヨンとジャンプするのを防ぎます。特に乗り心地を重視する場合サスペンションはゆっくり動かしたいため、純正サスペンションは必ずプリロードをかけるのです。


参考)【読めばわかる】誰も言わない、プリロードの真実。プロのセッテ…


しかし過剰にプリロードをかけると、動き出しが遅すぎて動かないサスペンションになります。


無限に遅いサスペンションは棒と同じです。


体感としては「ゴツゴツ感」として伝わります。


YSSサスペンションなど日本向けの製品は、想定標準体重おおむね60kgから80kgで設計されています。設計者側の意図と実際の使用環境が大きく異なれば、不都合が発生しやすくなるのは当然です。自分の体重に合わせてプリロードを調整する必要があります。例えばCB250Rの場合、初期設定値は2で想定体重は55kgです。


バンプ吸収におけるタイヤ空気圧の重要性

タイヤも衝撃を吸収するため、サスペンションの一部とする考え方があります。サスペンションを調整する前に、タイヤの空気圧や摩耗状態を確認する必要があります。


空気圧不足、摩耗したタイヤ、古くなったタイヤだと、サスペンション本来の性能が発揮できなくなります。タイヤの空気圧が低いと、サスペンションが正しく調整されていてもバンプ吸収性能が低下します。


適正空気圧を維持することで、タイヤとサスペンションが連携して路面からの衝撃を効率的に吸収できます。空気圧が低すぎるとタイヤの変形が大きくなりすぎ、高すぎると硬くなって衝撃をそのまま伝えてしまいます。


定期的な空気圧チェックは、バンプ吸収性能を維持するための基本です。


月に1回程度の確認が推奨されます。


バンプ吸収を最適化するセッティング手順

まず減衰力を調整する前に、リバウンドとコンプレッションを司るダイヤルを全て開放しておきます。フロントフォークの場合、コンプレッションはフォークの上側にダイヤル(レバー)があり、リバウンドはフォークの下側にダイヤルがあります。


プリロード調整は、スプリングシートで10~15回転程度が目安です。現状がプリゼロだとしたら、15mm~30mmほどスプリングが縮むはずです。この時、プリロードをかけた分だけ車高を下げる必要があります。車高が変わると、アライメントやロールセンターの変化に騙されて迷宮入りする羽目になります。


リバウンドダンピングの調整も重要です。曲がる際の反応が鈍い場合はリバウンドダンピングを増やします。バイクはバンプ通過後に浮いたような感覚がある場合も増やす必要があります。逆にホイールがバンプ後すぐに地面に戻らない場合はリバウンドダンピングを減らします。


リンク式サスペンションの場合、リンクが実際に動作しているかどうかの確認が先決です。古いバイクではリンク部分が固着していることがあります。


サーキット実走テストなど実際の走行で確認しながら調整するのが最も確実です。プリロードの適性値は計算で導き出せないのが現状です。


サスペンションセッティングの詳細については、HYPERPRO公式サイトで基本から応用まで学べます
WPサスペンション公式サイトでは、ダンパーユニットの役割と調整方法が詳しく解説されています




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