ハイドロニューマチック・
サスペンションは、
自動車の車輪と車体を繋ぐ緩衝装置の一種です。ギリシャ語で「水」を意味する「ハイドロ」と、
フランス語で「空気圧で動く」を意味する「プヌマティック」を組み合わせた名称が示す通り、液体と気体の両方を利用する独特なシステムです。日本語では「油気圧式
サスペンション」とも呼ばれます。
基本的な仕組み
この
サスペンションは、一般的な
自動車が用いる金属スプリングと
ショックアブソーバーの機能を、液体(作動油)と気体(
窒素ガス)を用いて実現します。密封された
窒素ガスが「
ばね」として車体を支える弾力性を生み出し、
油圧シリンダー内部を満たす作動油が、スフェアと呼ばれる蓄圧球体との間を移動する際に抵抗(減衰力)を生み出し、「ダンパー」として機能します。これにより、一つのシステムで
ばねとダンパーの両方の役割を果たします。
一般的なエア
サスペンションとは異なり、ハイドロニューマチック・
サスペンションでは、
ばねとなる気体(
窒素ガス)はシステム内に常に閉じ込められており、外部からの追加や排出は行いません。車高の変化や荷重の増減に対しては、
油圧シリンダー内の作動油の量を調整することで対応します。
このシステムは、液体の「非圧縮性」と「パスカルの原理」に基づいた
圧力伝達、および油路に設けられた絞り(オリフィス)による「減衰力の発生」という性質と、気体の「圧縮されると反発力が増大する」という「
ばね」としての性質を巧みに組み合わせて成り立っています。
ハイドロニューマチック・
サスペンションを
自動車用として初めて実用化したのは、
フランスの
自動車メーカーである
シトロエンです。同社の一技師、ポール・マジェスが長年の
研究を経て、
1954年にトラクシオン・アヴァン 15 Sixのリア
サスペンションに試験的に導入しました。そして翌
1955年に発表された革新的なモデル、
シトロエンDSでは、
サスペンションだけでなく、
ブレーキ、パワー
ステアリング、さらには
セミオートマチックトランスミッションの
クラッチ断続や変速操作に至るまで、高圧
油圧システムが全面的に活用されました。このDSのシステムは、その後のSM、CX、BXといったモデルにも受け継がれ、
シトロエン車の代名詞とも言える特徴となりました(一部機能は後に変更)。
セルフレベリングと車高調整
ハイドロニューマチック・
サスペンションの大きな特徴の一つは、積載荷重の変化にかかわらず、常に車高を一定に保つ「セルフレベリング」機能です。車高が基準より下がると、ハイトコレクターと呼ばれるバルブが働き、高圧アキュムレーターから
サスペンション・
シリンダーへ作動油が供給され、車高を修正します。逆に荷重が減って車高が上がると、バルブが開いて作動油がリザーバータンクに戻り、車高を下げます。
また、運転席からの手動操作により、車高を数段階に調整することも可能です。これにより、悪路走破性や整備性(タイヤ交換など)を向上させることができます。ただし、最も車高が高い状態はスフェアに大きな負荷がかかるため、短時間の使用に限ることが推奨されます。
興味深いのは、このセルフレベリング機能において、短時間の素早い車高変化(路面の凹凸通過時など)には即座に反応せず、意図的に応答を遅らせる仕組み(ダッシュポット)が組み込まれていることです。これは、絶えず変化する路面状況に合わせて頻繁に車高を修正しようとすると、かえって車体が不安定になるのを防ぐためです。一方、車高が基準位置に戻る際は素早く反応するようになっています。
シトロエンの一部のモデルでは、
サスペンション用と同じ高圧
油圧システムを
ブレーキの作動にも利用しています。これにより、強力な制動力を少ないペダル踏力で得ることができました。安全のために、
油圧が低下した際には前輪
ブレーキ回路が他の回路(
サスペンションなど)よりも優先されるよう、プライオリティー・バルブが装備されていました。作動油は、初期の植物性オイル(LHS)から鉱物性オイル(LHM)、そして
化学合成オイル(LDS)へと進化しました。
製造技術の課題と克服
この高圧
油圧システムを実現するには、構成部品に非常に高い工作精度が要求されました。特に、ピストンと
シリンダーのクリアランスはわずか1〜3
マイクロメートルという、1950年代としては極めて困難な精度が必要でした。
シトロエンは専用の工場と高度な
技術を駆使してこれに取り組み、初期には部品を選別・組み合わせて精度を確保していましたが、
1961年には全ての部品をこの精度で
大量生産できる
技術を確立しました。これは当時の工業
技術から見ても画期的な成果でした。
ハイドロニューマチック・
サスペンションは、後に「ハイドラクティブ」へと進化します。これは、
油圧回路に
コンピューター制御のバルブを組み込むことで、
サスペンションの硬さを状況に応じて自動的に切り替える機能を追加したものです。路面状況や運転操作(ハンドル角、車速、アクセル開度など)に応じて、柔らかい「ソフトモード」と引き締まった「ハードモード」を瞬時に選択し、乗り心地と走行安定性を両立させました。ハイドラクティブは世代を重ね、さらに高度な制御が実現しました。
その他の採用例と終焉
シトロエン以外にも、
ロールス・ロイスや
メルセデス・ベンツ、
プジョーなどが限定的に採用した例があります。
自動車以外では、
航空機の
降着装置や、
陸上自衛隊の戦車(74式、90式、10式)などの特殊車両のアクティブ
サスペンションにも、
油圧と気体を組み合わせたシステムが使用されています。
しかし、開発元である
シトロエンでは、環境規制やコスト、
技術的な複雑さなど様々な要因から、ハイドロニューマチックおよびハイドラクティブ
サスペンションの採用を段階的に終了させました。2017年に
シトロエンC5の生産が終了したことで、
シトロエンのラインナップからこのシステムを搭載した車両は姿を消しました。今後は、よりシンプルな構造を持つプログレッシブ・ハイドロリック・クッション(PHC)のような新しい
サスペンション技術や、電気式
サスペンションなどがその役割を担うことになります。PHCは従来のハイドロとは異なり、車高維持機能などは持ちませんが、ダンパー
技術の進化によって快適性を追求しています。
独創的な発想と高度な
技術により、半世紀以上にわたって
シトロエン車の個性的な乗り心地と先進性を支えたハイドロニューマチック・
サスペンションは、
自動車史において特筆すべきシステムとして記憶されるでしょう。