ブッシュは、種類に応じて、根本的に異なる2通りのどちらかで機能します。機械式のブッシュは、シャフトが内面に直接すべったり回転したりできるようにして、2つの硬い部品の間の摩擦を減らし、自動車のサスペンションブッシュは、まったくすべらず、荷重を受けてゴムまたはポリウレタンの層がねじれることで機能します。どちらも「ブッシング」と呼ばれますが、実際にどのように機能するかを思い描こうとするなら、どの機構がどの種類に当てはまるかを理解することが重要です。
機械式ブッシュ:すべり接触
ポンプ、モーター、ヒンジ、あるいは一般的な機械では、ブッシュは、回転またはスライドするシャフトとそのハウジングの間にあります。シャフトは、ブッシュの内径に直接触れて動き、これがすべり接触です。ブッシュが摩耗を引き受けることで、より高価なシャフトとハウジングが守られます。そのすべり面での摩擦は、いくつかの異なる方法で管理されます。
- 流体潤滑 — 油膜がシャフトとブッシュの壁を隔てます。シャフトが回ると潤滑剤をくさび形に引き込み、それがシャフトをブッシュの表面から部分的に持ち上げます。
- 自己潤滑(焼結)青銅 — 多孔質で油を含浸させた材料(商品名Oiliteで一般に知られる)で、スポンジのように働きます。冷えているときは微細な孔に油がとどまり、摩擦で金属が温まるとわずかに膨張して、すべり面に油を放出し、冷えるにつれて油が引き戻されます。
- 低摩擦プラスチック — PTFE(テフロン)やナイロンのような材料で、潤滑剤を追加しなくても、低い抵抗ですべります。
自動車のサスペンションブッシュ:すべるのではなく、ねじれる
ここは間違えやすい部分です。ゴムまたはポリウレタンのサスペンションブッシュは、すべりによっては機能しません。内側の金属スリーブはフレームまたはサブフレームに剛にボルト留めされ、外側のスリーブは可動のサスペンションアームに圧入されています。サスペンションが上下に動くと、2つのスリーブの間のゴムがせん断でねじれて変形します。2つの面がすれ合うのではなく、ゴムがたわむのです。金属同士の接触がないため、従来の意味でのすべり摩耗はなく、代わりに、ゴム自体が、繰り返しのたわみ、熱、環境への曝露によって、時間とともに疲労し劣化します。
共通の目的、異なる機構
働き方は異なりますが、どちらの種類も、同じ仕事のいずれかの形を果たすために存在します。
- 摩擦を減らす、または金属同士の直接接触をなくす
- 振動と衝撃を吸収する(特にゴム/ポリウレタンのタイプ)
- シャフト、ピン、またはコントロールアームを、想定された可動範囲に沿って案内し、位置合わせする
- 交換可能な部品として摩耗を引き受け、周囲のより高価な部品を守る
剛性が単なる「柔らかさ」ではなく設計値である理由
サスペンションブッシュは、単なる柔らかいクッションではなく、その剛性は、意図的な設計上のトレードオフです。柔らかすぎると、負荷時にサスペンションの幾何形状が不正確になり(コントロールアームが想定以上に位置を変え、アライメントとハンドリングに影響する)、硬すぎると、ブッシュが振動を吸収しなくなり、より多くのロードノイズと突き上げが車内に伝わります。だからこそ、純正のゴムを、より硬いアフターマーケットのポリウレタンブッシュに交換することは、材料以上のものを変えます。負荷時にサスペンションの幾何形状がどれだけ動くことを許すかを変えるのです。
関連記事: ブッシュとは?定義・素材・仕組み · ブッシュはどんな見た目?ビジュアルガイド · ブッシュ vs. ベアリング:本当の違いは?
