(活 動 報 告)
成 蹟 フ ォ ー ミ ュ ラ プ ロ ジ エ ク ト
ー2017年
度 活 動 報 告 書 一
持 永
康 太*1,堀
口 淳 司*2,弓
削
康 平*3,小
川
隆 申*3,
小 方
博 之*3,酒
井
孝*3,鳥
毛
明*4,岩
本
宏 之*4
SeikeiFormulaProject -ActivityReportinFiscal2017一KotaMOCHINAGA*1,JunjiHORIGUCHI*2,KoheiYUGE*3,TakanobuOGAWA*3,
HiroyukiOGArA*3,TakashiSAKAI*3,AkiraTORIGE*4,HiroyukiIWAMOTO*4
(ReceivedNovember14,2017)
1.は じ め に2.大
会 概 要
全 日本 学 生 フ ォ ー ミュ ラ大 会 は,「もの づ く りに よ る実
践 的 な 学 生 教 育 プ ロ グ ラム 」 で あ り,自 動 車 技 術 な らび
に 産 業 の発 展 ・
振 興 に資 す る 人 材 を育 成 す る こ とを 目的
と して,公 益 社 団法 人 自動 車 技 術 会 主 催(1)に よ り2003年
に ス タ ー トした.大 会 に 参 戦 す る学 生 達 は,毎 年9Hに
開催 され る大 会 に 向 け,約1年
をか けて 小 型 レー シ ン グ
カ ー の設 計 ・製 作 を 行 う.こ れ に よ り,幅 広 い 実 践 的 な
知識 を 習 得 し,コ ス ト管 理 ・マ ー ケ テ ィ ン グ能 力 等 の も
の づ く りに お け る総 合 能 力 を養 うこ とが で き,将 来 を担
う優 秀 な 技術 者 を 育成 す る こ とが 期 待 され て い る.ま た,
昨 今 の若 手 技 術者 や 学 生 に 求 め られ て い る 『自 ら問 題 を
発 見 し,解 決 して い く能 力 の 向 上 』 が 期 待 で き る と と も
に,メ
ンバ ー 問 の チ ー ム ワー クや リー ダ ー シ ップ を発 揮
して,学 生 た ち が もの づ く りを通 して 貴 重 な 経 験 を得 る
こ とが で き る.本 プ ロジ ェ ク トは 可 能 な 限 り学 生 だ けの
力 で チ ー ム 運 営 す る こ とを 目的 に 活 動 して い る.
本稿 は 第15回
大 会 に 参加 す る成 膜 フォ ー ミュ ラプ ロ
ジ ェ ク トチ ー ム の2017年
度 の 活 動 を 総 括 した もの で あ
る.
*1:シ ス テ ム デ ザ イ ン 学 科 学 部 生(プ ロ ジ ェ ク トリ ー ダ ー) *2:シ ス テ ム デ ザ イ ン 学 科 助 手(horiguch@st .seikei.ac.jp) * 3:シ ス テ ム デ ザ イ ン 学 科 教 授 *4:シ ス テ ム デ ザ イ ン 学 科 准 教 授表1に
示 す 競 技 内容 で9月5日
∼9日 に大 会 が 開催 さ
れ た.
表1大
会 競 技 内 容
審査種=【 配 占 】 審査蟹画 車棲 工 亜 両o丑 圭 ・置盟 尋要 件の適 者.宜`ラ イバー 仰5オ 恩肉瞠 Io1 畠.宜 ブ3一 キ孤騒'4幡 コツク'i、重聴 看 鼠駐`所 箆碗 舜 件『= 排 気音1樗 お 吼下'、霊チル ≒テ ープル 試 騒'車 両45産 恒 霜 で 蛾 糾煽 れ 錆L詳 ラ!バ ー桑 里し車 両5号度 傾 鶉で転題L導 い『 [静国 審 査 】 予 算 とコス.しは.生 産 居 動芒行 う1二あた,τ 考 慮しなけ れlf童 ら ]ヌ.ト 掌 い重 豆#要 講であ筍二とを善 加 者 に掌1言・=壱こ昌 ・狙 い、亜 臼oo1 問 釜}曵なが ら軍 箭【二提 昌 し匙コスhン東一 」oコス 」華 度.デ ー ム によ 看豊 造1豊昔等 を珪 記 し、ンポーro=スrと 車再 とo瞳 昔 壱 響 査 す 壱,一 鰹己購 入晶:と な壱歪環巨己つ いて.鄙 晶景 遣 フ ロセスなどO口 頭盆 問 を行 い.モ氣 らO知 識 ・理 解 産を評 価 す軌 ゴレゼ ン テー ション 掌 生Oブ ノセンテー ション 能 力を評 面す 喬ことが 狙 い、プレセ 【751 ン テー シ邑ンは.『審査 曲 冨ンセ ブLに譜い 、襲 造会 轄O世 員 に 農 計 上o優 れ τい愚ことを建 信 さセ 号』という{臣想の シ干ユエー シ ≡ンoも どE行 う、 デザイン{故計, 軍 前1二提畠Lた 出 計貸 糾と里 局をもとに、どσ}。{ラ摩技 荷 を裸 [1501 用LどOよ うな工夫壱しτい 壱か、ま たモO桿 用した披 街が 宵 場 憶釦 あ 壱書 旨なもOか 壱誹 価 す壱,昊 体的1=雌.亜{毒 お` び 構 献部 品O設 計曲 適切 さ.革新性.加 二性.補 俺 性.矩 立 性 駐ど につい て口頭菰 間 する、 [塾国 害 畳 】 ア クセラ レー ション 【1皿] O一ア5m加 連 、害チー ム2唱 曲 πライバー が モれ ぞれ2回.計4回 走 行 」、鮮 ム 醐 …う.天キ ワドパ ワF 日o字 コー スによ吾コー ナI」:ング性 能評 価,各 チー匡遡 名oに ラ
臼5〕 イバ ー がそれ モれ=園 、言十唖 走誓 し.努イム を瞳 ラ. オ ー トクロス 直 黒 ・穿一 ン ・ス ラコ ー ム ・￡ノケ ノ ン な ど1二`看約 巳OOmO耳 一 ヌ、 〔1芝5】 青2擢 走行 す 壱、各 チー ム 薯呂 の ドライバー 炉 モれモ耽3回 、計 4固 是 寿し、{掌イム を輩 う.エン 〒ユランス は、こOオ ー 、クコス o早 いチー ム 順 に走 行 す石、 エ ンデ ュラン ス 置 課 魂 一ン・ス ラ=一 ム・シケノンなどに訴」5薦画闘 老約 卸 婦 口75〕 走 行す 看 、走 行時聞 にょ・⊃τ車O圭 体 性 能と信 輯性を評 価す 看, 盤 費 【1001 耐 ユ走 行 時{射謝 鴫 直費量 モ評価 する 、 台 計11000】
チ ー ム の総 合 力 は静 的競 技 と動 的競 技 の 合 計 点 で 競 わ
れ る.書 類 審 査 にパ ス した チ ー ム が 大 会 へ の 参加 権 が 得
られ,動
的競 技 へ進 む た め に は,す べ て の 車 検 項 目に パ
ス しな けれ ば な らな い.
3.大
会 結 果
図1に 大 会 会 場 で の2017年 度 車 両 と チ ー ム メ ン バ ー の 集 合 写 真 を 示 す.表2は2017年 度 チ ー ム の 第15回 全 日本 学 生 フ ォ ー ミ ュ ラ 大 会 の 各 審 査 項 目の 結 果 で あ る. エ ン デ ュ ラ ン ス を 完 走 で き ず,総 合115チ ー ム 中50位 の 結 果 で あ っ た.一
〇臥 脚・・ ・ ・・・…L"・ ム.暉
図1チ ー ム メ ン バ ー表2大
会 結 果
審査項目 2016年 配点 2016年度 得点(得 点率) 2016年 度 ll頂位 2017年 度 配点 2017年 度 得点(得点率) 2017年 度 順位 デザイン 150 65.00(43%) 44 150 86(57%) 22 プレゼンテーション 75 33.75(45%) 38 75 56.25(75%) 11 コスト 100 32.96(33%) 26 100 39.12(39%) 24 アクセラレーション 75 . . 100 54.75(55%) 27 スキッドパット 50 . . 75 5.82(8%) 58 オートクロス 150 7.52(5%) 61 125 50.07(40%) 49 エンデュランス 300 . . 275 10(4%) 50 燃費 100 . . 100 . 一 総合成績 1000 139.32 58 1000 312.02 504.2017年
度 車 両 の 設 計
4.1車 両 概 要 2017年 度 の チ ー ム は,こ れ か ら サ ー キ ッ ト走 行 を 始 め た い 人 か ら,さ ら な る 技 術 の 習 熟 を 目的 と した 人 ま で を タ ー ゲ ッ ト と し,2017年 度 車 両 の 開 発 を 行 っ た.ド ラ イ バ ー が 求 め る,思 うま ま に 操 りス ピ ー ド を 体 感 で き る 楽 (た の)し さ と,こ の 楽 し さ を 実 現 す る た め に 必 要 な 楽(ら く)さ を 追 求 す べ く,「 楽 」 と い う文 字 を コ ン セ プ ト と し た.ま た コ ン セ プ トの 「楽 」 を 運 動 性 の 「楽 」,操 作 性 の 「楽 」,整 備 性 の 「楽 」 の3つ に 分 類 した.安 定 した 挙 動 を 生 み 出 し 速 く鋭 い 走 行 を 楽 し む こ と が で き る 運 動 性,意 の ま ま に 操 り楽 に 快 適 な 走 行 を 実 現 で き る 操 作 性, ド ラ イ バ ー に 合 わ せ た チ ュ ー ン ア ッ プ が しや す く 車 両 性 能 を 保 つ メ ン テ ナ ン ス が よ り楽 に で き る 整 備 性 を そ れ ぞ れ 追 求 し た.図2に2017年 度 車 両 の3面 図,図3にCAD 図 を 示 す.図22017年
度 車 両 の 三 面 図
図32017年
度 車 両 のCAD図
4.2フ レー ム の 設 計 フ レ ー ム は す べ て の パ ー ツ と接 す る 車 両 の 骨 格 部 品 で あ る.同 時 に,ド ラ イ バ ー の 乗 り心 地 の 大 元 と な る パ ー ツ と言 え る 。2016年 度 は 重 量,剛 性 な ど の 車 両 性 能 は 向 上 し た が,視 認 性 な ど ド ラ イ バ ー が 運 転 し づ ら い レ イ アウ トに な っ て し ま っ た.ま た,構 造 の 複 雑 化 に よ る 製 作 精 度 の 低 さ が 原 因 で エ ン ジ ン マ ウ ン トの 大 き な 変 形 が 起 こ っ た.こ の よ うな 反 省 点 を 踏 ま え て2017年 度 は2016 年 度 の 性 能 を 維 持 し つ つ も 運 転 しや す さ,製 作 精 度 の 向 上 を 目標 に 設 計,製 作 を 行 う こ と を 本 研 究 の 指 針 と し た. 2017年 度 の フ レ ー ム の 構 造 に つ い て,モ ノ コ ッ ク 構 造 は コ ス ト面 で 断 念 し,ア ル ミ 製 の ス ペ ー ス チ ュ ー ブ フ レ ー ム は 溶 接 が 困 難 で あ る た め 上 述 の 目標 に 反 す る と 考 え, ス チ ー ル(STKMl1A,SATKMI3A)を 用 い た ス ペ ー ス チ ュ ー ブ フ レ ー ム を 採 用 し た . ま た,コ ッ ク ピ ッ ト付 近 の 剛 性 維 持 の た め に2016年 度 採 用 す る こ と で 効 果 が 確 認 さ れ た サ イ ドイ ン パ ク トス ト ラ ク チ ャ ー 上 部 の パ イ プ を 追 加 し た.ま た,そ の パ イ プ の 肉 厚 を 増 や す こ と に よ っ て 剛 性 確 保 と 構 造 の 簡 易 化 を 行 っ た.こ れ に よ りパ イ プ が な い 場 合 と 比 較 す る と 剛 性 が122.59%向 上 し,パ イ プ 本 数 は2016年 度 フ レ ー ム と 比 較 し20本 削 減 し た. 剛 性 向 上 の た め に サ ス ペ ン シ ョ ン シ ス テ ム の 入 力 部 分 に 補 強 の フ レ ー ム を 設 置 し,エ ン ジ ン マ ウ ン トの 取 り付 け 部 分 の パ イ プ の 肉 厚 を1.2mmか ら3.Ommに 変 更 し た. 2016年 度 フ レ ー ム で ドラ イ バ ー の 視 野 の 妨 げ に な っ て い た フ ロ ン トフ ー フ.の形 状 を 変 更 す る こ と に よ り視 認 性 を 確 保 し た.ま た,モ ッ ク ア ッ プ を 製 作 し ド ラ イ バ ー に 乗 っ て も ら い な が ら議 論 し 設 計 を 行 っ た. 4.3ペ ダ ル ユ ニ ッ トの 設 計 一 般 的 な マ ニ ュ ア ル ト ラ ン ス ミ ッ シ ョ ン 車 両 と 同 様 に ア ク セ ル,ブ レー キ,ク ラ ッ チ ペ ダ ル が 設 置 さ れ て お り, そ れ ぞ れ ス タ ン ドに ボ ル ト と ナ ッ トで 締 結 さ れ て い る. 各 ペ ダ ル の 締 結 部 に は ベ ア リ ン グ が 挿 入 さ れ て お り,締 結 部 を 軸 と し て 回 転 自 由 度 が 与 え ら れ る こ と に よ っ て ド ラ イ バ ー は ペ ダ ル を 操 作 す る こ と が で き る. 2016年 度 採 用 し たAltair社 製 最 適 設 計 ソ フ トSolid Thinkinglnspireを2017年 度 も 採 用 し た.本 ソ フ トは 部 材 の 肉 抜 き 穴 や 形 状 な ど を 設 計 変 数 に し,ト ポ ロ ジ ー 最 適 設 計 を す る こ と が で き る.こ の ソ フ トを 用 い て ア ク セ ル, ブ レ ー キ,ク ラ ッ チ ペ ダ ル の 解 析 を 行 い,最 適 化 結 果 を も と に 設 計 を 行 っ た. 図4は2017年 度 設 計 した ペ ダ ル ユ ニ ッ トの ア セ ン ブ リモ デ ル で あ る.ア ク セ ル ペ ダ ル は ドラ イ バ ー が 車 両 を 加 速 さ せ る た め に 操 作 す る 部 品 で あ る.し た が っ て ド ラ イ バ ー の 入 力 を リニ ア に 吸 気 系 に 伝 え る た め,軽 量 化 か っ 高 剛 性 な ペ ダ ル を 目 指 す.材 料 は2016年 度 同 様 ア ル ミ ニ ウ ム 合 金A5052を 使 用 し た.モ デ リ ン グ し た 形 状 を CArIAの 解 析 機 能 を 用 い て,ペ ダ ル 踏 力500Nの 初 期 条
件 で 強度 解 析 を行 っ た.
析 結 果 を示 す.
図5に ア クセ ル ペ ダ ル の 強 度解
図42017年 度 ペ ダ ル ユ ニ ッ ト 曲1:調,[「J;耳 掌匡帥 臣 瞠.1 卜111 .. :;1■
24呂 21コi;1
鑑
塙洞上図5ア
ク セ ル ペ ダル 解 析 結 果
ペ ダ ル 下 部 に35 .4MPaの 最 大 応 力 が 発 生 し て お り, A5052の 材 料 強 度120MPaに 対 し て 十 分 な 強 度 が あ りペ ダ ル 周 り の 取 り付 け 剛 性 等 も 考 慮 し 形 状 を 決 定 し た.同 様 に ブ レ ー キ ペ ダ ル,ク ラ ッ チ ペ ダ ル に つ い て もlnspire の トポ ロ ジ ー 形 状 を 参 考 に 最 終 形 状 を 決 定 し た. 4.4サ ス ペ ン シ ョ ン の 設 計 ホ イ ー ル ス ト ロ ー ク に 対 す る ダ ン パ ー ス ト ロ ー ク の 比 を モ ー シ ョ ン レ シ オ と 呼 ぶ.こ の 値 が 低 い と,ダ ン パ ー の 減 衰 力 を 有 効 に 使 う こ と が で き な い.逆 に,モ ー シ ョ ン レ シ オ を 高 く しす ぎ る と,ダ ン パ ー の 有 効 ス ト ロ ー クを 超 え て し ま い 底 付 し て し ま う恐 れ が あ る.よ っ て,こ れ ら を 考 慮 し た 値 と す る 必 要 が あ る. 2016年 度 で は,フ ロ ン ト0.998,リ ア1.068の 値 を 用 い て い た の で,2017年 度 の 設 計 で は,フ ロ ン ト0.964,リ ア0.955の 値 を 用 い る こ と に し た. ま た,2016年 度 と 同 様 に ア ン チ ロ ー ル バ ー を 搭 載 さ せ, バ ー 本 体 に ね じ りを 伝 え る た め の 腕 部 に は フ ロ ン トで は 4つ,リ ア で は3つ の 取 付 け 穴 を 設 け た.こ れ に よ り, ロ ー ル 剛 性 値 の 細 か い 設 定 を 行 い,状 況 に 応 じた セ ッ テ ィ ン グ で の 走 行 を 可 能 と し た.2016年 度 の 設 計 した ア ン チ ロ ー ル バ ー を 再 設 計 し,よ り高 い ロ ー ル 剛 性 に す る こ と が 可 能 と な っ た. 4.5サ ス ペ ン シ ョ ン ア ー ム の 設 計 2016年 度 車 両 は 旋 回 中 の 後 内 輪 が 浮 い て しま う,イ ン リ フ ト と 呼 ば れ る 現 象 が 顕 著 に 現 れ て い た.そ れ は,ロ ー ル セ ン タ ー 高 の み の 調 節 を 行 っ て い た こ と が 原 因 だ と 考 え た.ロ ー ル セ ン タ ー 高 の 増 加 は 車 体 の ロ ー ル 角 が 減 少 し,車 両 運 動 特 性 と し て は 向 上 に 向 か うが,ロ ー ル セ ン タ ー を 引 き 上 げ た 際 に,ジ ャ ッ キ ア ッ プ カ も 増 加 して し ま う.そ の 為,2017年 度 設 計 で は,ジ ャ ッ キ ア ッ プ カ を 限 りな く 無 く す 為,ロ ー ル セ ン タ ー は イ ン リ フ トが 観 測 さ れ な か っ た2015年 度 の 車 両 を 上 回 る 値 を 目標 と し, ジ オ メ ト リの 変 更 を 行 っ た. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1
1
1
[z
]§
食
寒
戎
SFT-10
SFT-11
012 ロ ー ル 角[deg] 図6ロ ー ル 角 に 対 す る ジ ャ ッ キ ア ッ プ カ3
図6は ロ ー ル 角 に 対 す る ジ ャ ッ キ ア ッ プ カ を 示 した グ ラ フ で あ る.ロ ー ル セ ン タ ー 高 は,2015年 度 の 設 計 が 16.51mmで あ っ た の に 対 し,2017年 度(SFT-11)の 設 計 で は21.99mm確 保 す る こ とが 出 来 た.ジ ャ ッ キ ア ッ プ カ は2016年 度 設 計(SFT-10)か ら62.3%減 少 させ,8.86N と 非 常 に 小 さ い 数 値 を 実 現 し た.走 行 結 果 よ り,イ ン リ フ トの 発 生 を 抑 制 す る こ と に 成 功 し た. 2016年 度 車 両 の 問 題 点 と して,ブ ラ ケ ッ トと ベ ア リ ン グ ケ ー ス と の ク リア ラ ン ス 不 足 が あ り,部 品 の 干 渉 が 確 認 さ れ た.干 渉 は ベ ア リ ン グ の ガ タ や,目 に 見 え な い 領 域 の シ ャ フ トの た わ み に つ な が り,サ ス ペ ン シ ョ ン シ ス テ ム の 低 下 に 直 結 す る.設 計 目標 と し て,ブ ラ ケ ッ ト と ベ ア リ ン グ ケ ー ス と の ク リ ア ラ ン ス 確 保 と し た.正 方 形 角 パ イ プ を 使 用 し て い た ブ ラ ケ ッ トの 形 状 か ら 再 検 討 し, 上 下 の 負 荷 に も 耐 え う る よ う,上 下 方 向 に ガ セ ッ ト を 設 け,ク リ ア ラ ン ス を16.7%増 加 させ る こ と に 成 功 し た. 2017年 度 車 両 の ブ ラ ケ ッ トの 形 状 を 図7に董
心
示 す. 、M
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図7ブ ラ ケ ッ トと ベ ア リ ン グ ケ ー ス の ク リ ア ラ ン ス 4.6ス テ ア リ ン グ ユ ニ ッ トの 設 計 ス テ ア リ ン グ と は,車 の3大 要 素 で あ る 「走 る,曲 が る,止 ま る 」 の 曲 が る を 司 る パ ー ツ で あ る.ド ラ イ バ ー の ハ ン ドル 操 作 に よ っ て 生 ま れ る 回 転 運 動 を 水 平 運 動 に 変 換 し て タ イ ヤ に 伝 え,車 両 の 左 右 方 向 へ の 動 き を コ ン ト ロ ー ル す る シ ス テ ム で あ る. 図82017年 度 ス テ ア リ ン グ ユ ニ ッ ト 図8は2017年 度 設 計 し た ス テ ア リ ン グ ユ ニ ッ トの ア セ ン ブ リ モ デ ル で あ る. 2017年 度 の 設 計 は,ハ ン ドル を軽 く す る こ と で ド ラ イ バ ー が 操 作 しや す く し,バ ン プ ス テ ア を0に 近 づ け る こ と で 旋 回 性 能 の 向 上,走 行 時 の 安 定 性 を 向 上 させ る.ま た ス テ ア リ ン グ の 取 り付 け 位 置 を 見 直 し ド ラ イ バ ー の 運 転 姿 勢 及 び 視 野 の 確 保 を 行 う こ と を 目 的 と し た. 2016年 度 の ス テ ア リ ン グ レ シ オ は5,LocktoLockが 150degと 小 さ く切 れ 角 が 大 き い こ と か ら コ ー ナ ー リ ン グ を す る 際 に ハ ン ドル が 重 か っ た た め 改 善 が 必 要 で あ っ た. そ の 為2017年 度 は ハ ン ドル を 持 ち 変 え ず に 切 る こ と が で き る 限 界 のLocktoLockは180degに 設 定 し,最 大 切 れ 角 は30degと 設 定 し ス テ ア リ ン グ レ シ オ は6を 目 指 し ハ ン ドル を 軽 くす る設 計 を 行 っ た 。全 日本 学 生 フ ォ ー ミ ュ ラ 大 会 の コ ー ス は 整 地 さ れ た 路 面 で あ り,サ ス ペ ン シ ョ ン ス ト ロ ー ク 量 は だ い た い 土14mmで あ る た め,そ の 範 囲 内 の バ ン プ ス テ ア に よ る ト ー 変 化 を0 .00degに した.2015年 度,2016年 度,2017年 度 の バ ン プ ス テ ア に お け る トー 変 化 量 を 図9に 示 す. ︻o 邑 ﹄ 葱 1 ← Drop 1510 ■ ◆ ◆ 004 003 00フ 001 Bump ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ハ ハ ハ 四 四 【 【 【閃 【コE】目 【 【 四 四 門 目 四 門!コz】z】【 5051015 一〇 〇1 00? 003 ◆2015年 噂 ■20ユ6年 庫 2017年 麿 ダンパ ーストローク量[MM】 図9バ ン プ ス テ ア に お け る トー 変 化 の 比 較 図9よ り,大 会 で の サ ス ペ ン シ ョ ン ス トロ ー ク 量 と 言 わ れ て い る ±14mmの 範 囲 内 で は トー 変 化 を0.00degに 抑 え る こ と が 出 来 た た め2016年 度 車 両 よ り も 車 両 の 挙 動 を 安 定 させ る こ と が で き た. 図10に2016年 度,図11に2017年 度 の 真 上 か ら 見 た ス テ ア リ ン グ ジ オ メ ト リを 示 す.2017年 度 は2016年 度 よ り角 度 を つ け る こ と で 左 右 の 切 れ 角 を 大 き く と り,旋 回 時 の 最 小 回 転 半 径 を2016年 度 よ り小 さ く し,小 回 りが 利 く よ うに し た. 図102016年 度 ス テ ア リ ン グ ジ オ メ ト リ 図112017年 度 ス テ ア リ ン グ ジ オ メ トリ
表3に
タイ ヤ の 切 れ 角 と最 小 回 転 半 径 の 比 較 を示 す.
表3よ
り内 輪 と外 輪 の 両 方 の 角 度 をつ け る こ とで 左 右 の
切 れ 角 を2016年 度 よ り大 き くす る こ とに成 功 した.こ れ
に よ り最 小 回 転 半径 も小 さ くな り小 回 りの 利 く旋 回 性 能
を 実 現 させ た.
表3タ
イ ヤ の 切 れ 角 と最 小 回 転 半 径 の 比 較
年度
内輪切れ角[。] 外輪切れ角[。] 最 小回転半径[mm] 2016年 度 27 28.5 3900 2017年 度 30.7 30 3810 ス テ ア リ ン グ シ ス テ ム の 製 作 に お い て,2016年 度 と 変 更 し た こ と は 二 つ あ る.一 つ 目 は,シ ャ フ ト部 分 に お け る 軸 受 を 樹 脂 製 の も の か ら,圧 入 す るベ ア リ ン グ に 変 更 し た.2016年 度 の 軸 受 を 図12,2017年 度 を 図13に 示 す. 図122016年 度 軸 受』
図132017年 度 軸 受 2016年 度 は 図12の よ うな 樹 脂 製 の ベ ア リ ン グ を 用 い て い た た め,走 行 を 重 ね る た び に 樹 脂 が す り減 り,ガ タ の 原 因 と な っ て い た.2017年 度 は,ベ ア リ ン グ に 変 更 し 圧 入 す る こ と で ガ タ の 生 じ な い 軸 受 に し た. 2つ 目 は,ラ ッ ク と ク レ ビ ス の 締 結 方 法 を 変 え た こ と で あ る.2016年 度 の も の を 図14,2017年 度 の も の を 図 15に 示 す. 図142016年 度 ク レ ビス 図152017年 度 ク レ ビ ス2016年 度 は 図14の
よ うに ラ ッ ク側 に ね じ切 りをす る
こ とで ボル トの み の締 結 方 法 だ っ た が,2017年
度 は ボ ル
トとナ ッ トで締 結 す る こ とで 走行 時 の ボ ル トの緩 み 防 止
と整 備 性 の 向 上 を 図 っ た.
4.7ア ッ プ ラ イ トの 設 計 ア ッ プ ラ イ ト と は 車 輪 を 支 え る ハ ブ と サ ス ペ ン シ ョ ン を 支 え る ピ ボ ッ ト,ブ レ ー キ キ ャ リ パ ー の ピ ッ ク ア ッ プ ポ イ ン トな ど を 備 え る部 品 で あ る.学 生 フ ォ ー ミ ュ ラ で は,車 両 性 能 向 上 の た め,軽 量 か つ 高 剛 性 な ア ッ プ ラ イトの 設 計 が 求 め ら れ る. 2016年 度 ま で は,3D-CADソ フ トCATIAを 用 い て モ デ ル 作 成 か ら強 度 解 析 を 行 っ て い た が,2017年 度 はAltair 社 の 解 析 ソ フ トlnspireを 用 い て トポ ロ ジ ー 解 析 を 行 い, そ の 結 果 を 基 に 形 状 設 計 を 行 っ た. 今 回 解 析 に 用 い たInspireは,CADソ フ トで 作 成 し た モ デ ル をInspire上 で 読 み 込 み,拘 東 条 件 や 荷 重 条 件 を 設 定 す る こ と で,そ の 条 件 に 対 す る 最 適 な 形 状 が モ デ リ ン グ さ れ る.こ れ を 参 考 に,CADソ フ トで 最 終 的 な 形 状 を 作 成 し た. 解 析 条 件 を 設 定 し た 後,Inspire上 の 最 適 化 コ マ ン ド を 選 択 し コ ン ピ ュ ー タ 上 で 自 動 計 算 を 行 っ た.
空気 をエ ン ジ ンに 取 り入 れ 出 力 の 向 上 を行 う必 要 が あ る.
エ ン ジ ンへ の 空気 流 入 量 を 向 上 させ るた め に,吸 気 系 全
体 の圧 力 損 失 を減 らす 設 計 を行 っ た.2017年
度 吸 気 系 の
CAD図
を 図17に 示 す.
図172017年 度 吸 気 系 のCAD図2017年 度 の設 計 で は リス トリク タ ー の 図18に
示 す デ
ィ フ ユ ー ザ ー広 が り角度 を 流 体解 析 す る こ とで圧 力 損 失
を低 減 す る設 計 を行 っ た 。
一 ■ ■==ゴ
囚
回
図18リ ス ト リ ク タ ー デ ィ フ ユ ー ザ ー 角 度 図16フ ロ ン トア ッ プ ラ イ ト最 終 形 状 計 算 結 果 を 基 に,CATIAに て 加 工 方 法 等 を 考 慮 して 最 終 形 状 を 決 定 し た.図16に 最 終 的 な フ ロ ン トア ッ プ ラ イ トのCADモ デ ル を 示 す 。 ま た,表4に2016年 度 お よ び2017年 度 設 計 の フ ロ ン トア ッ プ ラ イ トに お け る 強 度 解 析 の 結 果 を 示 す.表4フ
ロ ン トア ッ プ ライ トの 解 析 結 果 比 較
2016年 度 2017年 度材 質
A2017 A2017重量
1062g 1048g最大主応力
159MPa 141MPa最大変位
0.451㎜ 0.445㎜ 表4よ り,重 量,最 大 応 力 並 び に 最 大 変 位 が2016年 度 よ り も 向 上 し,サ ス ペ ン シ ョ ン ア ー ム,ス テ ア リ ン グ の ジ オ メ ト リ変 更 を 可 能 に し た.4.8吸
気 系 の 設 計
吸 気 系 は エ ンジ ンに 空 気 を取 り入 れ るた め に必 要 な パ
ー ツ で あ る.車 両の走行速度 を上げ るた め,よ り多 くの
リ ス ト リ ク タ ー のA面 か らB面 に 流 体 を 流 し,デ ィ フ ユ ー ザ ー 角 度 を20か らlooま でloご と に 変 更 し 解 析 を 行 っ た. 700 600 宕500e 400 出300 200-__+,., .一_..一__-e__/"' 100 0 246810 角 度(。) 図19デ ィ フ ユ ー ザ ー 角 度 変 更 に よ る 解 析 結 果 図19の 結 果 よ り,リ ス ト リ ク タ ー の デ ィ フ ユ ー ザ ー 角 度 を 最 も圧 力 損 失 が 小 さ い4Qに 決 定 し た. 2017年 度 の サ ー ジ タ ン ク の 設 計 は2016年 度 と 同 量 の サ ー ジ タ ン ク 容 量 と し た.そ の う え で,エ ン ジ ン 出 力 を 向 上 させ る た め 圧 力 損 失 を 小 さ く し,か つ 各 気 筒 に 均 等 に 空 気 が 流 入 す る た め,リ ス ト リ ク タ ー か ら 空 気 が 流 入 しぶ つ か る 壁 面 側 の 部 分 を 膨 ら ま せ る設 計 を行 っ た.そ の 結 果 サ ー ジ タ ン ク 自 体 の 高 さ は 低 く,そ の 結 果,多 少 の 低 重 心 化 を 図 る こ と が 出 来 た.図20に2016年 度 と2017年 度 のCAD図 に よ る 比 較 を 示 す. ＼
