ミシュランのアクティブホイールとMotor Fan illustratedの勧め

ミシュランのアクティブホーイルは画期的に思える。

17インチホイールの内側に以下を実装してしまう。(16インチホイールでも可能とのこと)。それでいてバネ下荷重を32kgに押さえるとのこと。

1. 最大60kW (通常30kW)のモータ
2. ブレーキ
3. モータによるアクティブサスペンション

タイヤ一輪で最大60kWという出力はかなり大きい。現行のトヨタ Prius ZVW30が(モータ最大出力 60kW, 最大トルク207NM) 、日産Leafは(モータ最大出力 80kW, 280NM)である。これは車両全体での値に対して、上記は一輪あたりの出力である。

ただし、サスは内蔵していないものの、似たようなアクティブホイールは、従来から慶應大学でエリーカとして研究されている。こちらのタンデムホイールサスペンションという2車輪連動の油圧サスも興味深い。格好もよいが、5人乗りにしては、リムジンのように車体が大きい。

エリーカ) http://www.eliica.com/project/eliica/chassis.html

32kgのバネ下重量は画期的)
バネ下荷重(重量)について) http://support-carlife.com/banesita.html

ミシュランのタイヤと14インチホイールの実測で16kg) http://romeo-hp.hiro.jp/5-11clutch.htm
ディスクブレーキロータが5.7kg) http://www.a-t-s.co.jp/10etc/break/index.html
ブレーキロータについてはここが詳しい) http://www.dixcel.co.jp/subcontent/literature/literature01.html#disc_05

通常車のバネ下重量は、上記の合計の21.7kgに、ダンパー(ショックアブソーバ), バネ, サスペンション支持体(アームとかリンク, トーションバー：Prius,LeafなどFF車の多くが後輪に使うトーションビームは相当に大きい) が追加されること考えると、ミシュランのアクティブホイールの32kgというバネ下重量はかなり画期的に思える。

Motor Fan illustratedをお勧めする)

Motor Fan illustratedは大変ためになる本である。様々なテーマで刊行されているうえに、定期的に同じテーマが見直されて刊行され、内容の陳腐化を防いでいる。図解が多く、データも充実し、説明も分かりやすく、目から鱗となることが多い。多少値段は高いが、値段以上の内容の充実ぶりだと思う。是非購入をお勧めする。私は、最近続々と購入している。

写真を用いて解説する)
Motor Fan illustrated 「オートマチックトランスミッション完全理解」vol.47 1,600円 2010/9/29刊行 p.93より写真を引用する。

左側が駆動用モータ、中央がアクティブサスペンション用モータである模様。
これだけ小さいと、車内スペースには余裕ができるし、レイアウトも自在になる。

ストロークが足らないのでは無いのか)
ホイール内にサスをいれると、ストローク(変異幅)が足らないように見える。果たしてそうであろうか。

1. 上向きのストロークは、そもそもタイヤハウスがあるので、もともと大きくは取れない
2. 下向きのストロークは、実は余りいらないのではと思う。すなわちサスペンションは急激な変動を吸収できれば良いのだと思う。現に、ハイマウント型の、マルチリンクのアッパーリンク長はかなり短く、大きなストロークが取れそうには思えない。以下に、Motro Fan illustrated vor.38 エンジンテクノロジー p.018にあるBMW7シリーズ(F01 / F02のフロントのマルチリンクサスの図を示す。アッパーリングが短いので、下向きのストロークもさほど大きくはとれない。

BMW7シリーズ(F01/F02)のフロントのマルチリンクサス。左が前方。

さらにこれだけ、アッパーリンクとロアーリンクの長さが違うと、キャンバー角も一定には保てない。むしろリンク長をかえてキャンバー角をコントロールしているように思うが、F1のサスやダブルウイッュボーンではリンクを上下等長に近づけているものもある。ストロークした時にタイヤの接地角を一定に保つのが良いサスペンションだというわけではなさそうである。　これはもっと奧が深い。私は車については素人だが、すこしだけ分かってきたので、以下に記載した。

2011年12月4日日曜日: サスペンションの奥の深さ - ジオメトリについて

自動車業界もIBMPCと同じ道を歩むのでは)
アクティブホイールをどこかが提供し、この制御系をどこかのメーカが提供する。もちろん、動力系とサス系で得意なメーカが別々に制御系を提供しても良いだろう。
すると水平分業が進む。PCのHarddiskとMotherboard, CPU, memoryなどのように部品を専用メーカが提供するわけである。専用メーカ間では、競争により価格低下が進む。

そして組み立ては誰でも出来るようになり、IBMPCのように、ここでも価格競争と低価格化が進む。自動車産業もIBMPCのような、薄利多売に巻き込まれる可能性がある。

幸い、車は贅沢品であり安全が重要でもある。デザインや居住性など差異化要素は、PCよりも大きい。ボディ剛性や空力設計などが車の性能に大きく影響してくる、アナログ的な複合システムでもあるので、ディジタル的なPCとは違う。上記のサスペンションの奥深さもその一つであろう。ただし、そういう設計は大企業でないとできないかというと、小さなレーシング用のチューンナップチームがいたりする。

いずれにしても、生き残りを工夫しないと、従来のようにはいかない。

Tesla Model S - 高級EV自動車の4ドア版

Teslaの4ドアセダン型EV自動車 Tesla Model SがSantana Rowというモールのショールームにあった。Santana Rowの紹介は以下

2011年11月26日土曜日: Black Fridayの高級モールの様子

Tesla Model S) メーカーの情報サイトは以下 http://money.cnn.com/galleries/2011/autos/1111/gallery.tesla_model_s_electric/index.html

このショールームには、Tesla Model Sのボディ(Body)とドライブトレインプラットフォーム(Drive Train Platform)の2つのモデルだけが展示されていた。ステアリングもサスペンションもドライブトレイン、フレーム構造もかなり良く考えられていると思う。
他にはTeslaのT-shirtsとか、リモコンのおもちゃとか小物などを販売していた。説明員は結構いた。

値段は、$570kからとのこと。電池容量によって値段が変わる模様(以下)
値段) http://money.cnn.com/galleries/2011/autos/1111/gallery.tesla_model_s_electric/6.html

トランクに子供席2席を追加することも可能。すると7人乗りか。子供シートといっても、4点式シートベルトである。
追加座席) http://money.cnn.com/galleries/2011/autos/1111/gallery.tesla_model_s_electric/3.html

ショールームの側面、かなり広い

 プロトタイプ展示の外観

店員はiPadを用いて説明

 モデルSの運転席。画面は実際のLCDではなく印刷したイメージ展示。

中央にB4サイズくらいはありそうな、巨大な縦型LCDディスプレイがある。

http://money.cnn.com/galleries/2011/autos/1111/gallery.tesla_model_s_electric/4.html

に拡大写真がある。

  電池は、座席下に収納される模様。重量物である電池がここに配置されることで、低重心、車体旋回中心と重心の一致、一体フレームによる高いフレーム剛性が達成される。

エンジンがないのですっきりしたモノである。
こういう台車方式は、今後の主流であろうが、生産ラインを変えないとならないので、当面は高級車だけかもしれない。似たような台車構造として、慶應大学のエリーカが知られている。http://www.eliica.com/project/eliica/chassis.html

Batteries are located in the passenger space. By locating batteries which is the dominant mass of the car here, the model realizes low center of gravity, matching rotation center of the cornering and the center of gravity, high frame stiffness. All of these contribute excellent handing. Drive train is very simple due to no engine.

 Rear の写真。駆動系は、RR-リアモータ(Rear Motor)、リアドライブ(Rear Drive)である。
手前の筒がモータらしい。ひょっとすると向こうの筒もモータで、左右後輪独立駆動かもしれない。となれば、トラクションコントロールにより旋回性能向上も期待される。
If both cylinders are motor,  both rear wheels are independently drived by two motors. The independent   drive would be combined with sophisticated traction control by each wheel and improve cornering stability further.

サス(Suspension) はマルチリンク(Multi-Link)。リンクはアルミダイキャストの模様。スチールのプレスではなく、コストを掛けている。

伸びきっているのもあろうがダンパー（Damper: ショックアブソーバ）が非常に大きい。

Suspensions are in Multi-link geometry, Lins seem to be made of aluminum die-cast and seems to pay cost for performance. Damper is large even considering that it is fully extended without load.

テスラのモータ(Motor)のカットモデル(Cut Model)
大きさは、上記車体写真で想像がつく

以下、サスペンションに関して紹介する。サスペンションの仕組みに関しては、以下に解説したので、詳しくは以下をご覧頂きたい。

2011年12月4日日曜日:サスペンションの奥の深さ - ジオメトリについて

 フロント(Front)はハイマウント型のダブルウィッシュボーン(High Mounted Double Wish Bone Suspension)。

実存転舵軸であり、実際の転舵軸(Steer axis)とタイヤ(Tire)の接地中心(理想の操舵軸)のずれ(Hub level  offset) が小さいので、操舵に必要な力が軽減されると同時に、転舵軸が操舵に専念できるため正確な操舵が可能になると思われる。
フロントのサスはローアアーム(Lower Arm)が2本のリンクなので、厳密にはマルチリンクと呼ぶのだろう。

Tire actual steer axis (king pin center) and ideal steering axis are very close. In another word, hub level offset is small. It is realized by additional pivot in upper arms and lower arms. This enables acculate handling.

Front suspension is High mounted multi-link. The lower arms are consists of two links.

リア(Rear)の駆動系。かなりコンパクトである。こちらはマルチリンクである。ローアーアームが非常に大きい。通常大きな体積を占めるインバータが存在しない。外してあるのか電池ボックス内に設定するのか。通常はモータの直近に置くので、外してあるのかも知れない。
左側にサス(Suspension)の2つの上部リンク(Two upper linkes) が見える。

ノンスリップデフは入っていないようであり、片方の車輪を回すと片方だけが回る。

ディスクブレーキは前後輪ともベンチレーテッドディスクで、ブレーキロータ(Brake Disk) の直径は、かなり大きい。

The drive train in the rear is very compact. No inverter is seen. Inverter is normally located close to motor and is very large. It might be not installed in the model.
We can rotate the tire very lightly. The rotation of one side of rear tire does not propagate to the other side, which tells that non-slip differential is not installed.
All four brakes are ventilated disk brake whose brake disk is very large.

 後輪。ブレーキロータ(ないしはBrake Disk) は露出しておらず、外側に保護パネル(panel) がある模様。奥側を見るとブレーキロータは普通のサイズにも見える。デモプロトタイプなので、実車とは異なるのかもしれない。
保護パネルでロータやブレーキパッドのキャリパーが見えない。保護パネルがあると放熱が悪くなりそうであるし、ゴミを挟みこむ危険も増える。通常は、ロータは露出させる。なぜこういう構造なのだろうか。

最近のタイヤは扁平率が高く。かなり肉が薄い

日産リーフはこれに比べるとかなり見劣りがする）

2011年11月27日日曜日:日産LeafはなぜRRにしなかったのか? 車重が重いのは損

に書いた。安いからしょうが無いか。。