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スズキ歴史館にはアルトのホワイトボディが展示されています。

ボディの底面の骨格を誇らしげに見せつけていますね(笑)。
それだけ、ボディ下部の骨材の配置というのが設計において大事ということです。
今回スズキ歴史館にきた目的はこれの観察です。

今は日本車のボディ剛性が飛躍的にアップしていますね。

トヨタのTNGA
スバルのSGP
マツダのSKYACTIV-BODY
スズキのHEARTECT

名前だけでも聞いたことある人、多いんじゃないでしょうか。
これほど同じタイミングで、各社が示し合わせたようにボディ剛性を上げている。
その背景はよく知りませんが、とにかく今の日本車は大きく進化しています。

車が好きな人は多いと思いますが、その中でボディにこだわる人は少ないのでは。
何馬力あるとか、ダブルウィッシュボーンとか、そういうのも大事ですが、実はボディだってかなり重要です。
走行性能の高いシャシーの開発　という本がありますが、ボディの重要性を教えてくれます。読みやすい本なのでおすすめです。

と、いうわけで以下はアルトの骨格研究


センタートンネルには補強のためのリブが立っているのと、真ん中あたりに突っ張り棒のような部材で変形を防止。トンネル後端部は、アーチ状の構造で強度を上げています。フロントサイドメンバーから続くアンダーレインフォースは、必要な強度に合わせて断面形状を変化させながら滑らかな曲線でリアへとつながっている。フロアパネルがやや丸みを帯びているのはノイズへの対策。


ストラットタワー。
ダッシュパネル、フロントサイドメンバー、タイヤハウス、エンジンマウントそれぞれがすべて、３次元的に最大限に接触するように配置されている。これにより、少ない材料でも強い構造物となっている。GT-Rで有名な水野氏もこの構造を絶賛しています。


写真の奥のほう、横方向に配置される部材がダッシュレインフォース。たった一枚の当て板ですが、ダッシュパネルに対し厚み方向に幅を持たせることでフロントの剛性アップにつながる。


これは自分の車の写真ですが、タワーバーを見てください。3点締結されており、どんな方向からも力をガッチリ受け止める。パイプの直径も意外なくらい太く、ねじり変形に対しても強そう。工場出荷時から装着される前提だから、余計な可動部や遊びもなし。アフター品によくある、ジョイント付きなんちゃってタワーバーとは違うのだよ！ワークスのタワーバー、いろいろ売られてますけどわざわざ交換する必要はないと思います。


トルクボックス。衝突時に衝撃を分散する安全部材ですが、サスペンションの横方向の入力を車体に遅滞なく伝え、ハンドリングのしっかり感につながる役割もある。


フロントサイドメンバー。前半部分が細く、後半部分は太い。後半部分はエンジンの荷重がかかるのとサスペンション入力があるため、太くして剛性を確保している。


フロントサブフレームはクラス最軽量(6.5kg)。写真の奥の方とあわせて6点で締結されている。蜘蛛のように手を伸ばし、なるべく広い間隔で支えようとしている感じ。


フロントサスペンションを下から撮った図。形式はストラットで、シンプルで優れたサスペンションです。写真のブレーキローターはソリッドディスクですが、RS/ワークスではベンチレーテッドディスクです。


ロアアーム。一枚板でできています。僕が以前に乗っていた車では、2枚を張り合わせた、いわゆるモナカ構造のもので、ずんぐりしていたものです。形状解析により一枚でも十分な強度を確保できるようになったのでしょうか。これの軽量化はばね下重量の低減にもつながるので大きな意味があります。


トーションビーム取り付け部。上の骨格と横のサイドシルの2方向で支えることで強固になり、同時に簡素化(軽量化)が可能になる。


トーションビームは一枚板タイプでクラス最軽量(11.2kg)。写真では中にスタビライザーが追加されていますが、これは上級車種の設定。細い棒でねじり剛性を上げるのはあまり合理的ではない気がしますが、追加的な設定ならしょうがないかも。(間違った解釈でした)個人的にはクラッシュドパイプを使ってほしかったです。いや無茶ですけど。

休みの間、ふらっと各地の自動車博物館めぐりをしていました。
太平洋ベルトを縦断していけばだいたいの博物館を回ることができます。

すべての自動車会社の博物館を見学したかったのですが、スバルは予約いるし、マツダは遠すぎるし・・・
という理由で結局行けたのはトヨタ、ホンダ、スズキの３つ。

スズキ歴史館に来たのはこれで3回目(!)ですが、やっぱりこの庶民派な感じがいいですね。トヨタのはちょっと洗練されすぎてて気を遣う感じ。けどスズキでは受付の人達が普通にしゃべってる！

そういえば、展示もちゃんと更新されていました。新たに追加されていたのはAGSハイブリッドの展示。


スズキのハイブリッドはAGSで行くのかと思いきや、後から降って湧いたようにトヨタとの提携が決まり、将来的にTHSを使うことに確定しました。
AGSハイブリッドはいよいよフェードアウトしていく存在なので、ちょっと寂しさを感じますね。せっかく作ったのに～！

前回アップした重心位置計算ツールですが、あれでは不十分な部分があったため改正しました。
不十分な部分というのは、スプリングの伸び縮みを考慮していなかったこと。荷台に重い荷物を載せるとリアが下がる、というような挙動を再現できていませんでした。

重い物を載せる
↓
車高下がる
↓
重心高下がる

という感じで、現実の車ではサス変位が重心高に影響します。
前回のはこの要素を入れていなかったので、あまりリアルとは言えなかったです。

サス変位の概念も含めたアルト重心計算ツール(2019/6/23update)
サス変位の概念も含めたアルト重心計算ツールver.2 (2020/3/20update)
サス変位の概念も含めたアルト重心計算ツールver.3 (2020/4/17update)
サス変位の概念も含めたアルト重心計算ツールver.4 (2020/5/6update)

サス変位の概念がない場合、総重心点より高い部分を軽量化すれば総重心が低くなり、逆に、総重心点より低い部分の軽量化では重心点が高くなる。という感じで割と直感的に考えることができます。

でも、サスの挙動も含めるとなると、計算ツールを使わないと絶対分かりません。

重心高ひとつとっても、車の挙動は本当に複雑ですね。でも、ツールを一度作ってしまえば、この複雑な計算も二度としなくて良くなります。数値を打ち込めば一発計算！


(2020/11/3追記)

Motorfan vol.167ではアルト・デイズ・N-BOXの重心高を測定していますが、アルトX(2WD)の重心高は566mmとのことです。グレードの違いなどはありますが、だいたい同じ値に計算できたと思います。

アルト改造計画の続きです。

改造の主な方針はさらに軽量化すること。加速の向上はもちろん、ハンドリングにも効果がありそうです。

部品交換による軽量化で加速性能は向上しますが、デメリットもあります。それは意図せずに重心高が上がる恐れがあること。運動性能の向上には重心を下げることが不可欠です。加速は良くなったけどコーナーが怖くなる、というのは改造としてはちょっと物足りないです。なので、きちんと重心計算をして、その改造がどれくらい効果的なのかを数値で評価しようというのが目的です。

予測も立てずやみくもに部品を交換するのではなく、どの程度効果があるのか事前にシミュレーションすることは大事です。最近は自動車産業にCAE(Computer Aided Engineering)が浸透してきており、開発手法の変化としてよく紹介されています。コンピュータ内でテストをすれば、試作品を何回も作らずに済むし、検証にかかる時間も短縮できるということです。

自分もそういう手法にならい、最新の動向に追従していきたいと思います。まあ、偉そうなことを言っていますが、単にお金がないだけです。


本題です。重心を求めるためにどんな情報が必要か。
車の重心(総重心と言うことにします)は、その車のあらゆる構成部品の重心の総和です。ですので、それぞれの部品の重心点位置をプロットし、質量の違いによる重みづけを各々の点で行えば、総重心点が出ます。つまり、部品の座標と重量、この2つの情報があればいいわけです。

手順
1. スペック表に載っている三面図のうち横画像を、画面いっぱいに拡大しスクショをとる
2. 画像を車の上下左右がぴったり収まるようにトリミング
3. 画像の解像度と車両寸法から、1ピクセルが実車の何mmに相当するのかを計算
4. それぞれの部品の重心点のピクセル座標を読み取り、質量(N)とともにexcelに記入
5. 3で計算した数値を用いて座標をmmに変換
6. 縦軸、横軸についてモーメント(N*mm)を求める
7. モーメントの総和を質量(N)で割ると、重心点の縦軸距離、横軸距離(mm)が出てくる



自分はこのようにプロットしました。

作成したexcelファイルがこちら


計算結果では、総重心の位置はだいたいドライバーの膝の裏あたり、重心高は57cmと算出できました。


まあこの作業は車のあらゆる部品について把握していないと難しいですね。部品の座標に関してはいろんな角度の写真を見ればある程度正確に出せますが、質量に関しては推定に頼るものが多いです。それでも、部品の数の多さで不均衡はある程度ならされるはずなので、算出された数値は全く信頼できないわけでもなさそうです。値の絶対値は正しいわけではありませんが、部品交換する、しないの比較という目的に関しては使用できるかと思います。

部品交換あり、なしの比較についてはまた今度やろうと思います。

車好きにとって避けて通れない道、それは物欲との闘い(笑)
事あるごとに物欲の火がもたげては、それをかき消す作業の繰り返しです。

最近はアルトをどのように改造したら速くなるかばかり考えています。
改造の大まかな方針としては、元から軽量なアルト君をさらに軽量化する感じで考えています。

HA36Sはあらゆる贅肉をそぎ落とした日本刀のような車ですので、そこから更なる軽量化を図るのは大変です。

アルトの軽量化についてはこの記事が大変参考になります。55kgもの軽量化に成功しています。

これを参考にやりたいことをリストアップすると、


①ドライバッテリー
9kg→1kg 2万円　費用対効果高い、低重心化、アイスト厳禁

②カーボンボンネット
6.5kg→3kg 7万円　低重心化

③軽量アルミホイール
6kg*4→2.9kg*4 12万円　ばね下軽量化

④アルフィンドラム
2.8kg*2→1.5kg*2 4万円　ばね下軽量化

⑤フルバケットシート
10kg*2→7kg*2 16万円　ドライバーの低重心化

⑥リアシート+収納外す
12kg→0kg

⑦ガソリンぎりぎり
20kg→5kg

これだけやれば皮算用で60kgの軽量化になります。
とりあえず直近では効果の高いバッテリー軽量化から始めていこうと思います。