車のダンパー・ショックアブソーバーの粘性減衰係数の設定

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ダンパーの設定をする前にばね乗数をきめなければならない．ばね乗数の計算方法は自動車のサスペンションの固有振動数の計算方法を参照．

ダンパーの減衰力はばねの伸縮力を吸収するために導入されている．よってばねの伸縮力に応じてダンパーの減衰力は調整される．固いばねにはやわらかいダンパーを使い，やわらかいばねには固いダンパーを使う．

これを調整するのに減衰比ζを使うのが便利だ．減衰比は臨界減衰係数に対するダンパーの粘性減衰係数で定義される．

減衰比の計算式

C：粘性減衰係数[N・s/m]
m：ダンパーにかかる加重[kg]
k：ばね乗数[N/m]

好ましい状態はζ = 0.12～0.2 の間^*1だ． ζ < 0.12 の場合はばねが固くダンパーがやわらかい．このような設定ではロールの跳ね返りが生じる． ζ > 0.2 の場合はばねが柔らかくダンパーが固い．この場合はハンドル操作に対してロールの遅れる，応答性の悪い設定になる．

^*1宇野高明著グランプリ出版車両運動性能とシャシーメカニズム p.203

減衰比とは何か

減衰比の分母となっている臨界減衰係数は系（この場合は車）が振動するかしないかの閾値である．もしダンパーの粘性減衰係数がこの値以上ならばこの系は振動しなくなる．

以下のような１自由度系振動モデルを考える．

１自由度系振動モデル

C：粘性減衰係数[N・s/m]
m：サスにかかる加重[kg]
k：ばね乗数[N/m]

この運動方程式は以下のようになる．

運動方程式

この方程式を解いたときの固有角振動数を求める部分は以下のようになる．

解の固有角振動数の部分

C² < 4mk の時，解に sin を含む項が現れ振動する．それ以外の時は振動しない．この２値の比をとったものが減衰比である．

減衰比