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- 著者： ダウウェイ・ビークルのCEO、ジョニー・リュー
- 公開日： 2026年7月7日
- シャーシエンジニアリングの引用: 徐忠成氏（Yoopot Automotive Technology）と王世毅氏および呉文強氏（NIO Co., Ltd.）による研究に基づく。
1. EVシャーシの課題
フロアパン内部に搭載された重いバッテリーパックは、車両全体の重量を増加させ、重心を下げる。同時に、電気駆動モーターは瞬時に高トルクを発揮する。
シャーシ設計者にとって、これはフロントサスペンションが高い横方向剛性、安定したホイールアライメント、そして優れた衝撃吸収性を備えている必要があることを意味する。さらに、フロントトランク（フランク）のためのスペースを確保するため、狭いスペースに収まる必要もある。
我々は3つのフロント独立懸架式サスペンションを比較するシミュレーション研究を実施した。マクファーソン、 ダブルウィッシュボーン、 そして 仮想キングピン―全く同じ電気自動車プラットフォームをベースに構築されています。CATIA V6とADAMS/Carソフトウェアを使用して、それらの運動学およびコンプライアンス（K&C）性能を分析しました。
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║ TECHNICAL DEFINITION BOX ║
║ ║
║ What is Suspension K&C (Kinematics and Compliance)? ║
║ K&C refers to how wheel alignment (like toe, camber, and track width) ║
║ changes when the wheel moves up and down (Kinematics) and when road ║
║ forces push against the tire (Compliance). These values determine how ║
║ a car handles, how comfortable it feels, and how fast the tires wear. ║
╚═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════╝
2. ベースラインEVプラットフォームの技術的パラメータ
公平なテストを行うため、3つのサスペンションモデルすべてにおいて、ロアコントロールアームの内側取り付け位置を同一にしました。CATIA V6とADAMS/Carを使用して、各サスペンションが全く同じ静的ホイールアライメント目標値を達成するまで、アッパーマウント、ダンパー角度、ステアリングタイロッドを調整しました。
以下は、テスト車両の正確な仕様です。
表1：EVの基本技術仕様
| パラメータの次元 | 具体的な指標値 | ユニット |
|---|---|---|
| 車両カテゴリー | 純電気自動車（BEV） | 該当なし |
| 車両重量 | 2,150 | kg |
| フロントアクスル荷重配分 | 48.5（1,042.75kgに相当） | ％ |
| 後車軸荷重配分 | 51.5（1,107.25kgに相当） | ％ |
| 静止時のホイールセンター高さ | 357 | mm |
| 初期フロントトーイン（片側あたり） | -0.05 | 度（°） |
| 静的フロントキャンバー角 | -0.5 | 度（°） |
3. 3種類の懸濁液の構造解析
各サスペンションは、車輪の動きを制御するために異なる構造を採用しています。以下に、それらの機械的な仕組みを説明します。
3.1 マクファーソンストラット式サスペンション
マクファーソン式サスペンションは、ダンパーアセンブリ（ストラット）、コイルスプリング、アッパーストラットマウント、ステアリングナックル、およびロアコントロールアームで構成されています。
ダンパーロッドは物理的なガイドとして機能するため、路面からの横方向の力が直接ロッドに作用します。この曲げ力によってダンパー内部で摩擦と摩耗が生じます。また、上部の取り付け位置が高いため、車室に近い位置にあり、路面騒音がドライバーに伝わりやすくなります。
この設計はシンプルで軽量、かつ安価です。Aセグメント車やエントリーレベルのBセグメント車に標準装備されています。
3.2 ダブルウィッシュボーンサスペンション
この設計では、下部アームの上に上部コントロールアームを追加する。
上下のアームが連動して横方向の力を吸収します。その結果、ダンパーロッドは上下方向の荷重のみを担うため、乗り心地が滑らかになり、ダンパーの寿命も延びます。キングピン軸はサスペンションのストローク中、非常に安定した状態を保ちます。
しかし、この方式は部品点数が多く、製造コストも高く、フロントコンパートメント内のスペースもかなり占有します。この方式は、中級から高級クラスのBセグメントおよびCセグメントの電気自動車によく見られます。
3.3 バーチャルキングピンサスペンション
バーチャルキングピン設計は、ダブルウィッシュボーンの改良版です。上下のソリッドコントロールアームをそれぞれ独立した2つのリンクに分割し、それぞれに独立したボールジョイントを使用しています。
外側のボールジョイントが1つもないため、仮想的なピボットポイントは2つのリンクの仮想的な交点に位置します。これによりステアリング軸がさらに外側に移動し、スクラブ半径がほぼゼロにまで減少します。
このシステムは、強力な電気モーターによるトルクステアを抑制し、アライメントを安定させ、路面の凹凸に遭遇した際に車輪が後方に動くことを可能にする。このシステムは非常に複雑で高価であり、高級電気自動車や高性能電気自動車にのみ採用されている。
4. K&C性能比較（シミュレーションデータ）
3つのモデルすべてに対して、ホイールの移動をシミュレーションしたテスト（リバウンド-50mmからバンプ+50mmまで）を実施しました。データは以下のとおりです。
4.1 トーイン角度の変化
トーインが安定していると、車はまっすぐ走り、タイヤの摩耗も防げます。
- マクファーソン： ホイールが上下に動く際に、最も大きく不安定なトーインの変化を示す。
- ダブルウィッシュボーン： よりフラットで、非常にコントロールしやすいつま先カーブを実現します。
- 仮想の黒幕： トーインを静的設定値である$-0.05^\circ$に最も近い値に保ち、ほとんど変化が見られません。
これは、バーチャルキングピンが路面の凹凸で車輪がわずかに内側または外側に回転するのを防ぎ、車の安定性を保つことを意味します。
4.2 キャンバー角の変化
適切なキャンバー角は、コーナリング時にタイヤが路面に密着するのを助けます。
- マクファーソン： 圧縮時にネガティブキャンバーが急速に失われるため、タイヤが外側に傾き、急カーブでグリップを失う。
- ダブルウィッシュボーン： 安定して予測可能な速度でネガティブキャンバーが増加します。
- 仮想の黒幕： 最も安定したキャンバーカーブを表示し、急な操作時にもタイヤのトレッドが路面に平らに接するようにします。
4.3 ホイール中心の縦方向変位（乗り心地）
この指標は、段差にぶつかった際に前輪が前方に動くか後方に動くかを測定するものです。
- マクファーソン： 圧縮されると、ホイールの中心が移動する フォワード （正の変位）。これは、車輪が路面の凹凸に押し付けられ、激しい振動が直接車内に伝わることを意味します。
- ダブルウィッシュボーン： ホイールの中心が移動する 後方 （後退して）衝撃を吸収する。
- 仮想の黒幕： 達成する 最大の後退運動。
スピードバンプを乗り越える際、バーチャルキングピンサスペンションはホイールを後方に動かすことで衝撃エネルギーを吸収し、車内を静かに保ちます。
4.4 ホイール中心横方向変位（タイヤ摩耗）
これは、車輪の移動中に2つの前輪間の距離（トレッド幅）がどれだけ変化するかを追跡するものです。
- マクファーソン： 最も大きな横方向の動きを引き起こします。サスペンションが動くと、タイヤが文字通り路面を横方向に引きずられます。
- ダブルウィッシュボーン： 横方向の動きを制限する。
- 仮想の黒幕： 横方向の動きを最小限に抑える。
この動きを最小限に抑えることでタイヤの摩擦が防止され、転がり抵抗が低減し、タイヤの早期摩耗を防ぐことができます。
4.5 アンチダイブ率＆ロールセンター高さ
- アンチダイブ率： * マクファーソン： 19.3％
- ダブルウィッシュボーン： 27.5％
- 仮想の黒幕： 34.6％
アンチダイブ率を高めることで、急ブレーキ時に車体前部が急激に沈み込むのを防ぎます。バーチャルキングピンサスペンションは車体を水平に保ち、乗員酔いを軽減します。
さらに、バーチャルキングピンはロールセンターの高さを低く安定させるため、過度に硬いアンチロールバーを必要とせずに車体をフラットな状態でコーナリングさせることができます。
5. K&Cパフォーマンスマトリックス
このマトリックスは、シミュレーションテストの結果を比較したものです。
| K&Cパフォーマンスディメンション | マクファーソンストラット | ダブルウィッシュボーン | 仮想キングピン |
|---|---|---|---|
| つま先の安定性（ホイールトラベル） | 不良（高分散） | 良好（管理済み） | 非常に良い（最も安定している） |
| キャンバーゲインコントロール | 公平 | 良い | 非常に良い（最適な接触） |
| 長期的なコンプライアンス（後退） | 劣悪（前進） | 良い（後退する） | 優秀（最大退避） |
| タイヤ側面摩擦（横方向） | 高い | 低い | 最低（摩耗最小限） |
| アンチダイブ率（ブレーキ） | 19.3%（安値） | 27.5%（中程度） | 34.6％ （最も安定） |
| スクラブ半径の最適化 | 最適化が難しい | 適度 | ほぼゼロ（最高） |
| NVH遮音 | （小屋への直通ルート） | 良好（サブフレーム分離済み） | 優れた（マルチリンクダンピング） |
| 包装効率 | 素晴らしい（省スペース） | 適度 | 劣悪（場所を取る） |
| コストと複雑さ | 最低価格（最も経済的） | 中くらい | 高い |
6．シャーシ設計に関する推奨事項
- バーチャルキングピンを選ぼう 静粛性の高い車内、正確なハンドリング、そして最大限の乗客快適性が求められる高級電気自動車向け。重い車体重量と高いモータートルクを容易に処理します。
- ダブルウィッシュボーンをお選びください 中級電気自動車向け。製造コストを抑えつつ、Virtual Kingpinの性能の80%を実現しています。
- マクファーソンストラットを選択してください 小型で都市部での使用を想定した電気自動車向け。非常にコンパクトな設計のため、エンジニアは床下に多くのバッテリーセルを搭載でき、車内空間を最大限に活用できる。
7. よくある質問
Q1：電気自動車は、従来のガソリン車よりもバーチャルキングピンサスペンションの恩恵をより多く受けるのはなぜですか？
簡潔な回答： バーチャルキングピンは、電気モーターによって引き起こされるステアリングの引っ張り（トルクステア）を抑制し、重いバッテリーパックを容易に支えます。
コントロールアームを複数のリンクに分割することで、この設計ではステアリングのピボットポイントをタイヤの中心に近づけています。このレイアウトによりスクラブ半径が小さくなり、高トルクのモーターがステアリングホイールをドライバーの手から引き離すのを防ぎ、同時に高負荷時でもタイヤの接地面を平らに保ちます。
Q2：ホイールセンターの縦方向後退は、どのように乗り心地を向上させるのでしょうか？
簡潔な回答： これにより、段差にぶつかった際に前輪が後方に移動し、衝撃を緩和することができる。
タイヤが路面の凹凸にぶつかると、路面の力が車輪を上後方に押し上げます。マクファーソンストラット式サスペンションでは、圧縮時に車輪がわずかに前方に移動し、路面の凹凸に正面から衝突します。ダブルウィッシュボーン式サスペンションとバーチャルキングピン式サスペンションでは、車輪の中心が後方にスライドします。この動きによって衝撃力が吸収され、車内が揺れるのを防ぎます。
Q3：横方向のホイール中心移動が少ないと、タイヤの寿命が延びるのはなぜですか？
簡潔な回答： これによりトレッド幅が一定に保たれ、タイヤが路面と横方向に擦れるのを防ぐ。
サスペンションが上下運動時に車輪を左右に滑らせると、タイヤが路面に常に擦れてしまいます。バーチャルキングピンは、車輪の横方向の動きを最小限に抑えます。これにより、トレッドの摩耗が軽減され、転がり抵抗が低減されるため、EVバッテリーの充電寿命が延びます。