世界初(?!)の統計に加え、変種もいろいろ紹介しちゃう!

「50年でここまで変わるか?」プロが解説! スイングアームの理論と歴史「見た目も中身も全然違う」

1970年代は単なる鉄の丸棒だったスイングアーム。しかし操縦安定性の理論が進化するとともに、角形やアルミ、そして異型へと素材や形状は変化を続け、2024年に登場したドゥカティの新型パニガーレV4では“なんじゃこりゃ!”と声が出そうな穴開きの超斬新形態に…。操安だけでなく、デザインにも大きな影響を与えるこのパーツを、バイク開発のプロの解説で学んでみよう。


●文:ヤングマシン編集部 ●写真:YM Archives

剛性を求め丸から角へ。そしてしなり重視の時代に

【今回のプロ解説者】某国産2輪メーカーで、長年にわたって開発を担っている現役テストライダーに解説を依頼した。手かけた機種はロード系を中心に数多い。

そもそもスイングアームとは、後輪を懸架し路面のショックを吸収するサスペンションの構成部品。しかし、この部品がどう変形するかでバイクの操縦性は大きく変化する。タイトル写真のカワサキZ1のように、1970年代には単なる鉄の丸棒だったものが、1980年代には角形となり、軽量なアルミ製が登場し、さらにはへの字や片持ちといった異形態へと進化していった。

その裏にあったのは高出力化していくエンジンに対応する剛性(=安定性)の確保だが、近年ではフレーム同様、スイングアームを適切にしならせることで旋回性を両立させるという考え方が主流になっている。それを奇抜なデザインも絡めて訴求してきたのが新型パニガーレというわけだが、スイングアームの変形=剛性をいかにコントロールするかは、バイクの操縦性でとても重要なポイントなのだ。

水冷化などで高まるエンジン出力に対し、剛性を求めて丸から角パイプへと進化。さらに補強パイプなどでさらに剛性を高めていった1980年代。素材も鉄からアルミへと進化していった。ちなみに左はスズキGSX1100Sカタナ(1981年)で、右はヤマハFZR400(1988年)。

このスイングアームの考え方だが、今回お話を尋ねたプロによると、まずはショックユニットをしっかりと作動させる「縦剛性」が重要。ショックに入力が伝わる前にスイングアームが変形してしまうと、高価なショックユニットを装備しても正確に作動させられず、文字通り宝の持ち腐れとなってしまうのだ。

続いて「横剛性」だが、近年はこれを下げ、バンク中の衝撃吸収性を高める考え方が主流(モトGPマシンのスイングアームもかなり薄い)。プロはこの横剛性の理想的なイメージを“強めのプリロードをかけた、レートの低いバネ”と表現する。初期の入力に対しては硬くシャープに反応しつつ、入力が増えるほど柔らかくしなる…そんなバランスが望ましいのだという。

では、それらによってコーナリング時の遠心力や、タイヤのグリップによる反力を受けた車体にはどんな挙動が起きるのか。”あくまでも僕のイメージ”とプロは前置きしつつ、”車体前半、フレーム側のバンク角に対し、リヤアクスルシャフト側が起きているはず”と語る。

つまりスイングアームがねじれ、後輪操舵のような状況が起きていると考えられるのだ。この車体前後でのバンク角のズレ、その大小がスイングアームの「ねじり剛性」の大小と表現できるとプロは語る。

スイングアームの「剛性」とは?

「剛性」とは、曲げたりねじったりする力に対する変形しにくさの事。“剛性が高い”と言えば変形が少ないことを意味する。スイングアームの場合、ピボット軸を支点に上下方向の入力に対する「縦」、同じく左右方向の「横」、回転方向の「ねじり」という、おもに3つの剛性がある(画像のスイングアームはホンダGB350)。

つまりスイングアームの理想的なねじり剛性は、速度域やライダーの技量によって変わってくるもの…とも捉えられる。だからこそメーカーも試行錯誤を重ねているわけだが、プロは”ねじり剛性が可変できるスイングアームがあったら、さまざまな速度域、さまざまな技量のライダーに最適化できて面白いかも”と語る。

そんな能力面での追求に加え、スイングアームは外観的にも大きな面積を占めるため、バイクのデザインを構成する要素としての要求も高い。性能や歴史、デザインなどなど、なにげに見どころが満載なパーツなのだ。

剛性の調整方法

縦剛性の増加にはアームの上下幅を増やしたり、パイプで補強するなどが一般的。横剛性はそれらの手法に加え、左右アームを繋ぐクロスメンバーにガセットを入れたり(左写真)、穴を開け、外側と内側の面をつなぐリブを立てるといった方法でも高められる(右写真。穴を開ける=剛性低下とは限らない)。また、四角いパイプの一辺を削り取ってコの字型(開放断面)にすると、計算上の剛性は50%ほど下がるそうだ。

[形状]カタチの違いで剛性が変化する

スイングアーム剛性の高低やバランスを左右する、大きな要素が”形状”だ。車両によって求める剛性が異なるうえ、デザイン的な要素も含むため、その種類はまさに千差万別。異論はあるかもしれないが、ここでは4種類に大別してみた。

①丸パイプ型:スイングアームの基本的な形状

’70年代ぐらいまでの主流と言える形状。真円パイプを加工するのでコストは安い傾向にあるが、太くしないと剛性が稼ぎにくく、どの方向にも同じように変形するため、細かな剛性コントロールにも不向き。現行の国産車では、デザイン重視で採用しているホンダのレブル/CL系のみという少数派だ。

②楕円パイプ型:丸パイプにちょっと味付け

丸パイプ型のチューニング版と言える形態で、長円にした方向の剛性を高めつつ、丸パイプのクラシカルな雰囲気は維持できるため、ホンダCT125やカワサキW800といった「見た目は昔、走りは現代」的な機種での採用例が多い。写真のスズキSV650のようなトラスフレーム車とはデザイン的に調和させやすいのも特徴だ。

③角パイプ型:全方位に対して剛性アップ

現在のスタンダードと言える形状。断面積が同等の丸パイプと比較すれば全方位で剛性が高い上、幅を厚くしたり、上下方向に高さを取るなどで方向別に剛性コントロールが可能。小〜中排気量車でシンプルなスチール製の採用例が多いが、カワサキZ900RSのように角を落とした変形六角形として剛性を高めつつ、角形の力強い見た目を両立させた例も。

④変形型:剛性を有機的にコントロール

より高度な剛性バランスの追求や車体パッケージの影響、さらにはデザイン面の要求などにより、丸や角などと一言では表現できない形状に至ったスイングアーム。鉄とアルミ、鋳造とプレスなど、素材や製法も多種多様で、コスト面で余裕のある大排気量車やスポーツ系での採用例が多い(写真はヤマハXSR900GP)

スイングアームが別の機能を兼ねる例も

シャフトドライブ車のスイングアームはドライブシャフトが内部を貫通する物が多く、スクーターのユニットスイングはエンジンとスイングアームが一体化。どちらも強度や構造が優先で、剛性のコントロールという点では難易度高し。

片持ちスイングアームの強みは…今となってはカッコよさ?!

片持ちスイングアームは元々、耐久レースでタイヤ交換の容易さを狙ったもの。本来は左右から支えるリヤホイールを片側からのアーム1本で支持するため、剛性コントロール云々の前にとにかくガッチリ作り、強度を優先せざるを得ない。耐久も両持ちが主流となった今では「メリットはパニアケースの付けやすさ程度かも。でも、あのカッコよさは捨てがたい」とプロは語る(写真はカワサキ ニンジャH2R)。

[製法]性能だけでなくコストにも影響

国産の量産機種でスイングアームに用いられる製法はおもに3種類。バイクの構成部品でもサイズの大きい(=コストの高い)部品なだけに、性能やルックスはもちろん、コストパフォーマンスの高さも必要となる。

①パイプ:今も多用されるスタンダード

パイプ材を加工したタイプで、中〜小排気量車で角形の鉄製が多用されるが、丸や楕円パイプ、アルミ材のものも存在。基本的にはコスト重視の製法だが、数本のパイプを組み合わせるなどの方法で剛性をコントロールしたり、デザイン性も高められる(写真はスズキ・ジクサー250)。

②鋳造:性能もコストも満足できる万能型

アルミ材を鋳造したタイプで、鉄よりも軽量で形状の自由度も高く、剛性の作り込みやデザイン性が重視される中〜大排気量車で用いられる例が多い。”アルミ製”という高級感を備えつつ、次に述べるプレス製よりコストも安い。ただし、形状によっては鋳物特有の硬さがフィーリングに影響する場合も(写真はホンダCBR650R)。

③プレス:性能も見た目も伸びしろ大

板材をプレス整形して溶接で組み上げており、デザイン性と剛性バランスを両立させつつ、作り込める余地がもっとも高い。鉄製もアルミ製もあるが、後者は軽量なのはもちろん、鋳造品よりもしなりの特性が良く、しなやかな乗り味を作り込みやすい。しかしコストはもっとも高いため“スイングアームの王様”とでも言うべき存在か(写真は鉄製プレスのカワサキ・ニンジャZX-25R)。

[素材]基本的には鉄かアルミ

量産車では基本的に鉄とアルミの二者択一で、前者は「安いが重い」、後者は「軽いが高い」が一般的な特性。限定生産車ではマグネシウムやカーボンなどの軽量素材を使う例もあるが、製作に手間がかかって高価なうえ、経年劣化のしやすさは鉄やアルミに劣る方向。一部の高級車にはスイングアームをまるごとアルミから削り出すというとても贅沢なものも。

2020年に登場した世界500台限定車がドゥカティのスーパーレッジェーラV4。ベースはホモロゲーションモデルのパニガーレV4R(998cc)で、スイングアームだけでなく、フレームやホイールまでカーボン製とされる。

ビモータKB4のスイングアームはアルミ材からの削り出しという、ファクトリーマシンもかくやの贅沢な製法。精度も高級感も抜群だが、アルミにも木材のような“目”があり、これをどの方向に用いるかで特性が変わる可能性も。

[デザイン]現行機種に見る外観あれこれ

操縦安定性はもちろん、バイクの外観にも大きく影響を与えるスイングアーム。特徴的なデザインを有した国内外の製品を見比べてみよう。

ヤマハ YZF-R7:鉄ながらグッドルッキン

姉妹車のMT-07やXSR700にも共通で使われるスイングアーム。鉄ながらプレス製で、への字型の形状や中央に開けられた穴、その穴を2本のリブで挟むような処理など、ヤマハらしくデザイン性に富んだ逸品。チェーンアジャスター(この部品までデザインされる!)やその周辺の造作も凝ったもので、鉄製スイングアームとしてはこだわりの深さでナンバーワン?!

カワサキ Z650RS:徐々に細くなるへの字型

R7と同じ鉄のプレス成形で、マフラーを避けるへの字型、さらにニンジャ650やZ650など姉妹車に使われるのも同様だ。先に紹介しているZX-25Rと全体のシルエットは似るものの、プレス成形を強調するかのような2つのへこみが兄貴分をアピール。リヤアクスルへと徐々に細くなる形状も見るからに“綺麗にしなりそう”と思わせる。

ホンダ CB1300SF:無骨な迫力の極太アルミ

1992年の初代CB1000SF以来、無骨な角形のアルミスイングアームを採用し続けるBIG-1。初代登場時に流行していたカスタムルックを今に残す唯一の存在だ。チェーンアジャスター部と一体成型された、リヤショックの受け側部分の仕上げが美しい。

ヤマハ MT-09 SP:妖しく光る美麗バフかけ

MT-09系に採用される、アルミのプレス材を溶接で組み立てる凝ったスイングアーム。ポイントはSP仕様に施されるバフかけで、前後方向に流れるヘアライン仕上げが美麗。クリア塗装がなされ金属感も満点だ。

スズキ ハヤブサ:現行で唯一のパイプスタビ

かつてはハイパワー車の定番だった、パイプのスタビライザーで補強されたスイングアームだが、現行機種ではハヤブサ1台を残すのみ。アームとスタビを一体成型できる鋳造技術の進化によるものと思われるが、CB1300同様、今となってはなんだか懐かしい。

ホンダ レブル1100:不利な丸を太さでカバー

国産の現行機種で唯一、丸パイプの鉄スイングアームを採用するレブル系。旗艦モデルの1100では50.8mm径という極太サイズで剛性を確保する(250/500は45mm径)。

ハーレーダビッドソン スポーツスターS:唯我独尊のひし形アーム

こちらも鉄の丸パイプながら、独特なひし形形状を採用するハーレーの水冷スポーツスター。リヤタイヤ前にはぽっかり空間があり、向こう側が見えるのもこの形状ならでは。

KTM 390デューク:鋳造リブをデザインに転化

鋳造のアルミ製だが、剛性確保に必要となるリブを裏面にせず、あえて見せてしまうデザイン処理はKTMの十八番。トラスフレームとのマッチングも抜群だ。

レーサーレプリカはお宝ネタの宝庫!

1990年前後のレーサーレプリカはスイングアームもネタがざくざく。への字型と言えばNSRの“ガルアーム”が有名だが、同年登場のRGV-Γはより贅沢なプレス成形でデザイン性も高い。1989年のTZR後方排気は下ヤグラ型スタビなど全体のバランスがとても良好(しかも翌年には形状変更というこだわりっぷり)。テーパー型のカワサキはいかにも’80sな“KIS-ARM”って名称がイイ!

[統計]日本初?! 素材や形状でスイングアームを仕分け

国産4社の現行機種に使用されているスイングアームを「素材」と「形状」で仕分けしたのが右のグラフ。編集部調べのため見解の相違はあると思われ、大まかな傾向と捉えてほしい。素材別では、高級パーツの印象があるアルミ製スイングアームの割合が、統計的には鉄と同等。意外と普及している? 形状別だと変形型(片持ちも含む)が約6割を占めて主流派となっている。以下ではメーカー別の統計値も見てみよう。(※原付二種以上の国内向け・公道用MT車を集計。スクーターなどのユニットスイング車は除く。編集部調べ)

【HONDA】さまざまな手法を使い分け

機種数35と最大派閥となったホンダは、採用しているスイングアームの素材や製法も数多く、5項目すべてに採用車が存在。ただし鉄製の多くはカブ系で、中〜大型車はアルミ材の変形型が主流となる。この変形型だけで素材の割合を見ると、鉄が12%、アルミが88%と後者がが圧倒的だ。

【YAMAHA】変形しか使わない!

素材にかかわらず“スイングアームには変形型しか使わない!!”と、独自性が際立つのがヤマハ。XSR125などの原付二種にもアルミ製(鋳造の変形型)を採用するなど、素材別でもアルミが65%を占めており、スイングアームへのコスト感覚や注力ぶりがうかがえる。凝ったデザインが多いのも同社らしさだ。

【SUZUKI】排気量でスパッと区別

スズキもなかなか興味深いデータ。鉄製&楕円のSV650系、アルミ角型のVストローム650系という設計の古い2台のスイングアームを除くと、250cc以下は鉄製の角パイプ一択、それより上はアルミ変形とスパッと区分される。アルミ変形型も、初代の設計を受け継ぐハヤブサ以外はすべて鋳造製法を採用している。

【KAWASAKI】漢はやっぱり鉄だぜ!

カワサキで興味深いのは、鉄製スイングアームの採用率が6割を超えることだろう。これもエリミネーターやニンジャ250/400などが採用する角パイプ型と、ZX-25R/4R、ニンジャ650系などのプレス変形型に大別できる。アルミ製ではZ900RSに代表される、角パイプ型の割合が比較的高い。

[最新]しなりをいかにコントロールするか

お次は最新スーパースポーツのスイングアームを見てみよう。ある程度コスト度外視で走行性能を追ったその形状&製法からは、スイングアームの最新理論が見えてくる!

ドゥカティ パニガーレV4/S:37%の剛性ダウンで路面に追従

デザイン的な訴求も含めた?! 斬新な形状が目を引く新型パニガーレV4のスイングアーム。ちなみに解説中ではホンダのガルアームとの比較で特性の違いを推察しているが、これはホンダとドゥカティの思想の違いで、どちらがいいとか悪いではない…とプロは述べる。

両サイドの大穴が特徴の新型パニガーレV4用スイングアーム。製法は鋳造だが、肉厚はとても薄く、しかもアーム裏側(=タイヤ側)は開放断面といかにも良くしなりそうだ。実際に従来型の片持ちスイングアームに対して横剛性を37%も下げたと公表されており、これはドゥカティのレース部門・ドゥカティコルセからの要望を受けたもの。同じく横剛性を従来比で40%も下げた新フレームとの相乗効果で、バイクがバンクした、サスペンションでは衝撃を吸収できない状況での路面追従性を大きく向上させているという。これを見たプロは…。

「ホンダのガルアームのように、湾曲して上からアクスルシャフトを掴むスイングアームはアクスルよりも上の部分が硬いので、ねじれるとアクスルとスイングアームピボットの変位が大きい。極論すると、ピボットの後ろにアクスルがいないような状況が起きる。対して新型パニガーレのスイングアームはアクスルを上下から掴みに行く形なので、ピボットに対してアクスルがズレない状態で、素直にスイングアームがねじれそう。また、縦剛性が上下方向の高さでしっかり確保されているのも、綺麗にしならせたいという意図を強く感じるもので、穴の上下でアームが2本に分かれた部分と、エキゾーストパイプが通るくびれ部分でよくしなってくれそう。ただしこの穴は…正直、デザインアピールという側面が大きいのでは?」

ホンダCBR1000RR-R:現行唯一のオールアルミプレス!!

厚みの異なる全18枚のアルミ板材を溶接で組み上げた、ファクトリーマシンもかくやのとても凝った構造。「コスト度外視!!といった気概を感じる。アルミのプレスは軽量な上にしなりがいいので物性的には理想だが、溶接も多くなるし鋳物よりかなり高い。ホンダの社内基準?と思えるアーム部の厚みは気になるものの、手間もお金もむちゃくちゃかかっているハズ」

ヤマハYZF-R1:プレス部の“薄さ”がピカイチ!

鋳造のピボットブロック+アルミプレス製のアームという構成のR1。「量産車でよくぞここまで! という印象。近年のトレンドである左右アームの薄さがすごい。チェーンアジャスターのネジ部がポコッと膨らんでいるが、そうせざるを得ないほど薄いということ。ピボットブロック(R1のロゴ入り!)がややゴツめなのと、溶接がもう少し綺麗だったらベスト」

スズキGSX-R1000R
角パイプ+補強というハヤブサ用を鋳造で一体化したようなGSX-R。「リッターSS用のスイングアームを作るとだいたいはこんな形ですね」SS用スイングアームの基本形態?

カワサキ・ニンジャZX-10R
鋳造ながら角パイプ構造的な雰囲気の10R。寝かせたリヤショックのリンクを収めつつ、パイプ構成でねじりをコントロールする意志が伺える。「鋳造だからできる構造ですね」

BMW M1000RR
こちらも鋳造だが、細身のパイプ的な補強を一体成形するのと“下ヤグラ”の構成が特徴的。「モトGPやSBKのイメージを汲んでいるのでしょう」

レーサー“下ヤグラ化”の狙いとは?

市販車では補強がスイングアームの上なのに、それをベースとするレーシングマシンは、なぜか補強が下側の“下ヤグラ”に変更される例が多い。モトGPマシンも下ヤグラだし…。「おもな理由は大容量の燃料タンクに換装されることの対策。シート下までタンクが伸びるため、上ヤグラだと干渉してしまう」意外とシンプルな理由だった?! (写真はともにYZF-R1で、左が市販車、右が世界スーパーバイク選手権を走るヤマハのファクトリーマシン)。

[変種]奇想天外!! こりゃスゲエ

モーターサイクルの歴史の中では、現在の目で見ると奇想天外とも思える個性的なスイングアームも存在する。ここではそのいくつかを紹介してみよう。

KAWASAKI H2R FUBAR:衝撃のダブルスイングアーム

1972年に発売された市販レーサー・カワサキH2R(エンジンは空冷2スト3気筒の750SS)をベースに、USカワサキが開発したのが上下2本のスイングアームを持つ“フーバー”。理論的にはスイングアームをとても長くしたのと同じ効果があり、ピーキーな出力特性によるウイリーやテールスライドを抑制するための策だった。1973年に登場し、1975年に登場した水冷3気筒レーサーのKR750でも使用された。

2010年代にも採用例が

【バーニングブラッド RBB6】
WGP250などでライダーとしても活躍した故・小園勝義氏が率いたレーシングコンストラクター、バーニングブラッドのオリジナルマシンであるRBB6もダブルスイングアームを採用(エンジンはホンダCBR600RR)。2010年の全日本J-GP2やモトGP・日本GPのモト2クラスに参戦した。設計はH2Rフーバーに衝撃を受けたエンジニアによるもの。

MORIWAKI ZERO X-7:リヤショックがアームを貫く

モリワキが1985年の全日本F1を戦うZERO X-7(ホンダCBX750エンジンのアルミフレーム車)などに投入したメカニズム。見ての通り、リヤショックがスイングアームを貫通している。当時の記事には「サスの支点をできるだけ下に置き、振られたときの収まりや安定性を得ることと、ショックユニットを前傾させる効果を、ユニットを直立させたまま得られダンパー油面が安定する」とある。リヤ2本サスに拘っていたモリワキらしいメカだ。

市販車にも採用された

【モリワキ ZERO-Z50M】
この「リヤサス貫通式スイングアーム」は、モリワキが1987年に限定販売した、ホンダ・モンキーベースのアルミフレームコンプリート車「モリワキZERO-Z50M」にも採用されている。

【ビューエルXBシリーズ】
2002年に登場したビューエルXBシリーズは、アルミ製のスイングアームをドライサンプのオイルタンクにも使用。同じくアルミのメインフレームも燃料タンクを兼ねる特異なレイアウトは、巨大なハーレー・スポーツスター用の空冷Vツインでコンパクトなスポーツバイクを成立させるための策だ。

【BMW G450X】
2008年にBMWが発売したエンデューロ車・G450Xは、スイングアームピボットがドライブスプロケットと同軸となるレイアウトを採用。スイングアームが上下してもチェーンの遊びが変化しない構造で、1970〜80年代のビモータ初期モデルなども採用している。

[歴史]1980年代に一挙に進化

市販された日本製公道オンロード車における、スイングアームの形状/製法の変化を年代順に並べてみた(編集部調べのため諸説あると思われます)。1970年代までは多くが丸パイプ型だったが、水冷化などでエンジンが高出力を発揮し、ハイスピード化が進んだ1980年代に一挙に進化。現在に繋がる“ネタ”がほぼ出尽くしたことが分かる。

1970年代は丸パイプが主流

1973年発売のZ1はシンプルな丸パイプ型。1970年代の車両は同様の形状が多いが、1969年のホンダCB750フォアはプレス材を上下で合わせた鉄製スイングアームを採用していた。

1980年:アルミ&角形化

エンジンの4バルブ化により、2バルブだった先代・GS系から大幅にパワーアップ。それを受けて車体もスイングアームがアルミ製の角形になるなど進化。翌1981年に登場するGSX1100Sカタナもこの車体を共有している(スイングアーム写真はカタナ)。

1981年:アルミ鋳造

ホンダの公道用オンロード車では初となるアルミスイングアームは鋳造で、各部にリブが入る形状も特徴的だ。モトクロッサー由来のリンク式サスペンション「プロリンク」も同時投入。

1987年:片持ち式

フランスのエルフが耐久マシン用に開発した片持ち式スイングアーム。ホンダもレーサーでは使用していたが、市販車としてはエルフからパテントを取得し、ファクトリーレーサーRVFのレプリカとして1987年に発売されたVFR750R(RC30)が初採用。ホンダでは“プロアーム”と呼称した。

1988年:パイプ補強

レーサーでは1970年代から用いられていた補強入りアーム。市販車への採用は1980年代後半で、2代目FZR400はスイングアーム上に補強パイプを追加していた。

1989年:アルミプレス

ヤマハのTT-F1レプリカ・FZR750R(OW01)はチタンコンロッドやオーリンズ製リヤサスに加え、スイングアームにもテーパー型のアルミプレス製を採用。プレス製のスイングアームは同年の400にも使用。

1990年:変形型

膨張室を避け、排気チャンバー取り回しの自由度を高める目的で投入されたのがへの字型のスイングアーム。市販車ではホンダとスズキが同時期に投入。ホンダではガルアームと称した。

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