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新型Mazda3(アクセラ)が全面採用するSKYACTIV-VEHICLE ARCHITECTUREの理屈──安藤眞の『テクノロジーのすべて』第2弾

  • 2018/11/18
  • Motor Fan illustrated編集部
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SKYACTIV-Xエンジンにばかりに注目が集まる新型MAZDA3(日本名アクセラ)だが、もうひとつの重要な柱が、SKYACTIV-VEHICLE ARCHITECTURE。SKYACTIVコンセプトの哲学である“原理原則”と“人間中心”を立脚点として構築された車両構造を指す。
TEXT:安藤 眞(ANDO Makoto)

 人間が本来持っている移動手段は“歩行”。その際の体の動きを分析したところ、脚の動きに合わせて骨盤と上半身を逆位相に動かし、頭部の動きを抑えていることがわかった。クルマを運転している際にも、この機能を発揮させることができれば、頭部の安定した運転が維持できるようになり、クルマとの一体感が高まって、運転しやすく疲れにくいクルマに感じられるはず。それを実現するための車体構造が、SKYACTIV-VEHICLE ARCHITECTUREである。

 それに必要なのは、ドライバーを歩行時同様の姿勢で座らせ、歩行と同じような入力を感じさせること。そこでまず、ドライバーが着座した際に、骨盤から上が歩行時と同じ姿勢になるよう、シートクッションの形状を作り込んだ。具体的には、骨盤を立て、脊椎が自然なS字を描くような姿勢である。
 さらにシート骨格は、①荷重伝達の遅れを最小限にすること、②荷重伝達特性に変曲点を作らないこと、を目標に、フレーム剛性の向上や、可動部のガタの排除を実施。これによって、ばね上の動きに対する骨盤の変位を抑制し、脚からの入力と同じように、クルマの動きを骨盤に伝える構造を作り上げた。

この資料はアテンザのもの。SKYACTIV-VEHICLE ARCHITECTUREの思想はすでに実用化済み、生産車に採用されている。
SKYACTIV-VEHICLE ARCHITECTUREでは、さらに具体的にシートフレームの構造改革まで踏み込んだ。

 シートのつぎは、ボディ骨格。これも、サスからの入力の伝達を遅れなく伝えることを目指した。有り体に言えば「ボディ剛性の向上」だが、得に注力したのが、対角方向の変位。いわゆる「捩り剛性」だ。
 具体的には、ボディ側面の環状構造もしっかりとつなぐこと。従来は、ボディを輪切りにする方向の骨格は“環状”が成立していたが、後席ドア開口部はホイールハウス部に骨格が通っておらず、環状構造が途切れていた。新構造ではここをつないだのに加え、他の骨格の結合部分も稜線を滑らかにつなぎ、伝達特性の変曲点を排除。リヤサス入力をバックドア開口骨格に伝達するなどの改良を行い、フロントダンパートップに入力されてから対角のリヤダンパートップに伝達されるまでの時間を約30%短縮している。

CX-8の資料から。従来ボディでは断絶していたCピラー周りの剛性を高めるため、Cピラー下部に二股構造を採用。ダンパ取り付け部からCピラーへの連続性を確保している。
これまでのクルマにおいて横方向の環状構造は散見されるところ、SKYACTIV-VEHICLE ARCHITECTUREではさらに前後方向にも連結構造を取り入れている。
リヤドア開口部周りの環状構造を示すカットモデル。上図での具体的な方策が見てとれる。
ストラットタワー/フロントスカットル周り。多くのクルマは左右ストラットタワーとバルクヘッドをつなぐ構造として剛性を確保しているが、SKYACTIV-VEHICLE ARCHITECTUREでは左右を直接鋼材で接合し、環状構造とした。

 ばね上のつぎは、ばね下の対策。従来は、タイヤやサスペンションアーム、ばね&ダンパーは別部品として設計され、チューニング領域で乗り心地を仕上げていたが、これをひとつの“系”として捉え直した。チューニング領域でも、従来は入力のピークを抑えることに注力してきたが、入力の変位を滑らかにすることを重視する方向に変更を図った。力は「質量×加速度」だから、「加速度の変位を滑らかにする」と言い換えても良い。

 例えばこれまでは、タイヤは転がり抵抗の低減を優先し、サイドウォールの剛性を高めに設計していた。しかし、タイヤが変形しにくい分だけ、加速度は唐突に立ち上がる。これがサスペンションアームに伝わると、アームが変形して加速度が小さくなるが、ばね&ダンパーが作用し始めると、加速度は再び立ち上がる。加速度が不規則に変化するということは、歩行で言えば不整地や滑りやすい道を歩いているのと同じで、人体のバランス保持機能では追従しきれない場合も出てくる。

「加速度の変位を滑らかにする」概念図。つまり、加加速度=躍度のコントロールだ。時間軸を通してショックの総量は同じだとしても、結果として乗員はクルマの動きを穏やかだと感じる。

 そこで、加速度の変位を可能な限り抑制できるよう、タイヤの縦ばねやサスペンションアームの剛性、ジオメトリー剛性などを連続した“系”として設計。加速度の変位に伴うギクシャクした動きを抑制することで、人体への入力を歩行時のそれに近づけた。

 以上が公表されている資料から読み取ったSKYACTIV-VEHICLE ARCHITECTUREの理屈だが、実はアテンザやCX-8には、すでにこうした考えかたの一部が反映され始めており、試乗すればはっきりと体感できるほどの効果を得ている。
 それが“全部載せ”になったら、どんな性能になるのか。新型アクセラに試乗できる日を、楽しみに待ちたい。

発表間近の新型マツダ・アクセラが積むSKYACTIV-Xがすばらしい理由

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