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アクティブサスペンション(Active suspension)は、電子制御によって車体を支えるサスペンションの特性を変化させる機構。車輪から車体への外力の変化の伝達を、従来はスプリングとダンパーの特性で抑制していたのに対し、主にダンパーの油圧を積極的に制御することで車体(機体)の姿勢や振動を改善するものである。このシステムはどの分野においてもスカイフック理論を基本として開発されている。

◆ 鉄道車両のアクティブサスペンション

振動抑制装置付きサスペンションのこと。動力を用いて、外部から入力する振動と逆位相の力を発生させることによってより効果的に振動を抑制する。外部動力を用いない簡易型の、セミアクティブサスペンションの登場によって、対比して「フルアクティブサスペンション」と呼ばれることもある。制振効果は非常に高いものの、サスペンション駆動に専用の動力源を必要とするため消費エネルギーが大きく、システムのサイズも大きくなってしまう。また構造が複雑で維持コストも含めて高価なため、採用はごく一部の車両にとどまっている。

新幹線車両では以下の車両に装着されている。

・500系

  ・W1編成の両先頭車

  ・※高速列車としては世界初。なお、上記以外の車両はセミアクティブサスペンションを搭載。

・E2系

  ・両先頭車とグリーン車

  ・※上記以外の車両はセミアクティブサスペンションを搭載。

◆ F1のアクティブサスペンション

F1においてアクティブサスペンションの役割は、グランドエフェクトカーによって失われたサスペンション機能の復権と、その後の空気力学的なダウンフォースと空気抵抗の最適化を制御するために用いられた技術である。

◇ グランドエフェクトカーの禁止とダウンフォースの獲得

1970年代後半から1980年代にかけて、F1界におけるデザインの主流は、サイドポンツーンの下面形状をウイング状とし地面効果(グランドエフェクト)によって強力なダウンフォースを得ていたグランドエフェクトカーであった。グランドエフェクトカーはサイドポンツーンが作り出すウィング形状の端から空気が逃げることを防ぐためにブラシもしくはサイドスカートが地面と接し続けるよう地上高を一定に保つ必要があるため、サスペンションスプリングは非常に硬く設定され、ドライバーや車体にとっては負担が大きく、かつ、バンプ(突起乗り越え)時に車体と地面の距離が大きくなると突然ダウンフォースが失われるなど、非常に危険な乗り物となっていた。そこで安定した地上高とドライバーへの負担軽減の観点から、アクティブサスペンションの開発が始められた。

残念ながらアクティブサスペンションがその効力を発揮しはじめる前に、安全性の問題から車体下面は平面でなければならないとする、通称「フラットボトム規定」が施行され、サイドポンツーンにより発生していたダウンフォースは失われた。

ところが、フラットボトムの規制箇所以外の部分において適切な方法を取ることによって、失われたダウンフォースを(全てではないが)獲得することが可能であることが風洞実験などで明らかとなってきたのである。すなわち地面との距離を一定に保つことが可能であれば、グランドエフェクトカーと同じ効果が期待できるのである。この効果は速度と車高の変化に大変敏感であり、ミリ単位のセッティングの違いにより車体性能が大きく変化する。

当時のレギュレーションではレース中の給油が認められておらず、レース初めと燃料が少なくなるレース後半で車体重量が大きく変化し、さらに加減速時、コーナーリング時の車体の姿勢変化によって、絶えず車体下面と地面との距離が変わっていた。これを解消するため、当初はサスペンションのセッティングを堅くすることでこの変化を最小限に抑えていたが、路面からの衝撃を吸収するという本来の働きが失われてしまい、縁石などで車体が跳ねてしまうという問題を抱えていた(ただし同様のことはグランドエフェクトカー時代においても存在しており、より切実であった)。

そこで車体姿勢および路面と車体下面との隙間を常に一定に保つことで常に強力な地面効果を得ることを目的として本システムは採用された。

◇ 実用化と実績

1983年にロータス・92で初めて実戦に投入されたが、このマシン以後しばらくアクティブサスペンションを使用するチームはなく、ロータス自体もマシン搭載を一度断念した。

その後、1987年にロータス・99Tで再び実戦採用された。また、ウィリアムズがシーズン途中のイタリアGPからFW11Bに搭載した。ロータスのシステムはF1部門ではないロータス・カーズ本体の管理にあり、レースに特化したものではなく、乗用車用に開発された複雑なものだった。一方、ウィリアムズのシステムはロータスのものに比べレース用に特化したシンプルな設計であり、当初は商標の問題から「リアクティブサスペンション」と呼んだ。

但し、当時のコンピューターの演算速度では、絶え間ない姿勢変化に対応しきれなかった。また、重量増とシステムを駆動することによるエンジンパワーのロスを克服するほどのメリットもなく、走行中油圧がゼロになってマシンが底突きし、コントロール不能に陥るなどの致命的なトラブルも度々発生したため、一時は姿を消してしまった。1991年、これらを解決して最終戦でウィリアムズが再び投入し、翌1992年にFW14Bで本格採用されると、圧倒的な速さでダブルタイトルを獲得。この活躍により、翌1993年にはほとんどのマシンがアクティブサスペンションやライドハイトコントロール(最低地上高制御)など何らかの姿勢制御装置を採用した。

◇ 規制

ウイングなどの空力付加物の補助装置で、しかも走行中に可変するところから、「可変の空力装置」であり、「走行中に空力装置を可変させてはならない」という条項に違反しているとして、1993年を最後にレギュレーションで禁止された。F1のハイテク化に伴い膨張する一方の技術開発費を抑制することと、高まり過ぎたと言わざるを得ない状況であったコーナーリングスピードを下げる事による安全性の確保が目的であったと言われている。

◆ 戦車のアクティブサスペンション

戦車におけるアクティブサスペンションの役割は、今まで車体の慣性質量に頼っていた発砲時の砲安定を極小単位時間でのサスペンション制御で代替し、軽量な車体に大口径の砲を搭載しても命中精度を低下させないための技術である。

通常、ラインメタルの44口径120mm滑腔砲に充分な命中精度を持たせるには50t以上の車体重量が必要と言われているが、90式戦車は重量が50tであるにも拘らず、優れた射撃統制装置などを装備している為、高い命中精度を誇っている。

現有戦車の後継として防衛省・陸上自衛隊が全国的配備を目指して開発中の新戦車(TK-X)の試作車両には、アクティブサスペンションが導入されており、主砲は90式戦車より高威力化し、全備重量は約44tとされている。新戦車の試作車両の射撃試験映像が公開されているが、90式戦車より射撃後の車体の動揺の収束が明らかに速くなっているのが分かる。

◆ 関連項目

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・アクティブサスペンション page1

・アクティブサスペンション page2