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マツダAWDの凄み「1センチたりともタイヤをすべらせない」は本当か!? [自動車]

1cmたりともタイヤを滑らせない?マツダ「AWD」、独自技術の凄み

マツダAWDの凄み「1センチたりともタイヤをすべらせない」は本当か


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1.マツダ「AWD」における独自技術の凄みについて

2.新たにGベクタリングコントロールを加え、他社との違いを証明

3.1cmたりともタイヤを滑らせることないように進化したという

2008年ごろ、初期段階に開かれた燃費性能向上を検討する会議で、開発チームの一員であったパワートレーン開発本部の八木康(やぎ・やすし)は、同本部の本部長を務めていた藤原清志(現取締役専務執行役員)に、前述の常識にしたがってこう言った

「AWDはどうしても、2WDよりも車体が重くなり、燃費性能でもかないません。したがって、燃費性能をよくするためには、できるだけ駆動軸にトルクをかけないようにしてやればよいという考えで……」

藤原は即座に反応した。

「トルクをかけない? するとなにか、君は自分の仕事を放棄するんか。AWDは“トルクをかけてなんぼ”だろ!」

目の前の机を叩かんばかりの勢いだった。そう言う藤原の頭の中には、AWDのメカニズムの刷新について、従来の常識とはかけ離れた発想があった。

そもそも自動車のタイヤというものは、2WDであってもAWDであっても、その接地面がクルマの駆動力を常に100%ムダなく路面に伝えているわけではない。現実の道路では、雨の日もあれば雪の日もあり、千変万化。

そうした絶えず変化する路面との接点でタイヤは駆動力の敵であるスリップを繰り返しているのだ。このスリップが、燃費消費性能や操縦安定性を阻害する原因になっている。逆に言えば、スリップを完全に解消できれば、燃料消費性能と操縦安定性の両方を同時に向上させられることになる。

こんなスリップを解消しようとする取り組みにとって、2WD車とAWD車のどちらの方が有利なのか?

その答は簡単。AWDのほうが四輪すべてに駆動力をかけてスリップしているタイヤの動きを補える分だけ2WDよりも有利であり、だからこそ、すべりやすい路面と付き合わざるを得ない降雪地や未舗装地の多い地域でAWD車が重用されるのだ。

エネルギーロスをクルマ全体で最小にするか

これに対して藤原の発想は斬新だった。

「どのタイヤもスリップしないように駆動力をコントロールしてやれば、現実の世界では、スリップが抑制され駆動の効率が向上することによって、むしろ2WDよりもAWDのほうが燃費のよくなる場面すらあるのではないか」

つまり、駆動力の伝達効率を向上させられれば、AWDのほうが2WDよりもかえって燃費がよくなる可能性があるかもしれない、というのだ。

この藤原の発言を聞き、八木は「目が覚めた」と言う。というのも、従来のAWD開発の現場では、燃費の向上と操縦安定性の向上とは二律背反、こちらをたてればあちらがたたず、その中で最終製品の性格に合わせて最適解を見つける、場合によっては両者の妥協点を見つける、という姿勢が常識だったからだ。

そこで八木をはじめとする開発陣は、自分たちに与えられたテーマは、「エンジンによって発生させたエネルギーのロスを、タイヤまで含めたクルマ全体でいかにして最小にするか」であると、その発想を大きく転換させる。

これがものになった暁には、燃費の向上と操縦性の向上が同時に達成できるはずだ。それはまさにAWD開発のブレークスルーになりうる。

「それまでは、いかに効率よく駆動軸を回すかということばかり考えていました。タイヤのことを忘れていました。接地面に的確に駆動力を伝えることによって燃費をよくする、という発想は存在しませんでした」

そもそも、AWDに必要な機構の存在を無視してタイヤだけを考えると、理論上はAWDのほうが、燃費はよいはずだ。AWDの燃費性能を悪化させているのは、つまり、エネルギーのロスを招いているのは、四輪に駆動力を伝えるのに必要な機構であるユニットなどだ。

これらが車体重量の増加を招いて燃料消費性能に悪影響を与えると同時に、本来駆動力に回るべきエネルギーを無駄に使ってしまっている。クルマ全体から見ればそれがAWDであるからこその損失となっている。それが従来のAWD車の実態だった。

現実の世界を見ろ、と藤原は言う。

車両の燃費を計測するのに、開発現場にあるシャシダイナモでクルマを走行状態にしても、それによって必ずしもユーザーが日常的に運転している場面での実用燃費が正確に割り出せるわけではない。

シャシダイナモ上での走行は、理想に近い路面上における運転の状況を教えてくれるにすぎない。現実には、雨にぬれた路面、雪ですべりやすい路面、あるいは未舗装路やぬかるんだ道路などさまざまだ。

だから、開発者にとって大切なのは、実験室でよい数値を得ることではなく、ユーザーが運転する日常的な状況のもとで、AWDのほうが、2WDよりも優れた燃費性能を発揮する製品を生み出すことなのだ。

開発陣が目指した「AWDでも世界一」

藤原は開発陣に言った。

「AWDでも世界一になれ」

こうして八木をはじめとする開発陣の目ざすべきものが明確になっていった。

四輪に常に駆動力をかけている状態にすると、そのために必要な機構を作動させなければならず、そこからエネルギーの損失が生まれる。常に四輪を駆動させること自体が目的なのではない。開発陣の目的は、四輪すべてから接地面におけるタイヤのスリップをなくす、AWDのためのメカニズムはあくまでも、そのための手段にすぎないのだ。

したがって、開発陣が目ざしたのは、各タイヤに必要な駆動力を必要なだけ与えるメカニズムの開発だった。

マツダ車の場合、基本的にFFのメカニズムをベースにできあがっている。したがって、AWDもこのFFのメカニズムが基本になる。そこで、彼らは改めて、FF時における前輪のスリップを解析した。

その結果、前輪はドライバーがそれを感知していないときでも、微小なスリップ現象を起こしている、走行中にこの現象を検知し、必要に応じて即座に後輪に微小な駆動力を加えてやれば、スリップを防げることを、彼らは突き止めた。ただし、こうした現象の検知とそれに対応した車両の統合的な制御のための演算は、すばやくというより、瞬時に行なわない限り、意味がない、役に立たない。そこでマツダはこの演算の頻度を、毎秒200回に設定、現実にその技術を開発した。これを時速30キロで走行中のクルマに当てはめると、車両がわずかに約4センチ進むごとに、新たに演算と制御をしていることになる。

理論や考え方がわかれば、残るはそれを実現する機構やユニットの開発だ。

FFの駆動装置を基本にした場合、エンジンやトランスミッションなどの駆動装置はすべて横置き(クルマの進行方向に対して直角)になっているため、後輪に駆動力を伝えるためには、まずパワー・テイク・オフ(PTO)という装置で駆動力の方向を横からタテに変換する。そしてPTOにつながるプロペラシャフト(推進軸)の先に後輪に適切な駆動力(0パーセントから50パーセントの範囲)を伝えるための電子制御カップリングというユニットを配し、さらにその駆動力を左右の後輪に配分するリア・デファレンシャルギア(差動器)が必要になる。

マツダはこれらのAWDに必要な機器をすべて新開発した。その狙いは小型軽量化と高効率化だった。開発陣にとって運がよかったのは、クルマのすべての要素を同時並行的に一新するというスカイアクティブ技術の開発環境の恩恵をそのまま受けられたことだった。具体的には、従来型の機器を一切踏襲することなく、可能な限り自由な発想をとり入れた設計ができたために、軽量化についても、CX-5以前に販売していたほぼ同クラスのCX-7と比較して、以下のような成果を得た。PTOは従来比55パーセント減。電子制御カップリングユニット34パーセント減。リアデファレンシャル46パーセント減。プロペラシャフト40パーセント減。

雪上ドライブで実感した“踏ん張り感”

こうした小型化の象徴は、とりわけリアデファレンシャルによく現れている。使用材料の持つ強度と特性を使い切るという設計の考え方と、必要なときに必要なだけ駆動力をかける、最大トルクに合わせて余裕を持たせる強度・大きさにはしない(しかし耐久性は十分に確保する)という発想によって、軽自動車並みの小型のユニットに仕上がった。

毎秒200回という高い頻度で、スリップを検知し駆動力配分の演算をしていることの効果は、システムの軽量化やその機械抵抗低減と相まって、総合的なエネルギー・ロスの低減にも大きく貢献している。マツダの社内測定によれば、従来のCX-7との比較では、79パーセントも低減しているという。

理屈はわかった。しかし、現実にはどんな製品に仕上がっているのか?

幸いなことに、12月下旬、このマツダ独自の発想から生まれたAWDメカニズムの性能を実際に試してみる機会があった。ところは、北海道旭川市から北にクルマで1時間ほどの剣淵町にある同社の剣淵試験場。もちろん、12月の北海道、雪上のドライブだ。性能を確認するための試乗車は、昨年12月に発表されたばかりの新型CX-5ディーゼルエンジン仕様のAWD車。

試験場のコースを、4つのタイヤがスリップすることなく路面(雪面)をつかんでいる、という感覚は雪道での経験があまりない筆者にもよく実感できるもので、それは、駆動力をかけることに主眼を置いたAWD車とは異なる心地よい安心感を抱かせた。とくに、下りのカーブを降りていくときの“踏ん張り感”は 今まで味わった記憶がない上質なものだった。

カーブのときだけではない。直進時のステアリングの修正がほとんど必要ないことも実感できた。現実の運転では、意識していなくても知らず知らずのうちにドライバーは真っ直ぐ走らせようと微妙にステアリングを操作しているものだ。ところが、新型CX-5のAWDは、雪上の直進でステアリングの修正をほとんどしなくてすんだ。とにかく真っ直ぐ走る。これはマツダの新しい発想のAWDメカニズムに加え、Gベクタリングコントロールの効果によるところが大きい。(「マツダの新技術!『Gベクタリングコントロール』で運転がプロ並みに?」

参照 http://president.jp/articles/-/20368)

スリップの制御ができるというメカニズムのおかげで、路面が刻々と変化するような状況でも、安心してドライブができる、というのは決して不当表示ではない。

剣淵の試乗会では、タイヤが常に接地してクルマの駆動力を常に的確に無駄なく伝えることの重要さ、そしてそれを実現することがクルマの性能、そしてドライバーの安全運転に大きくかかわっていることを教えられた。

「AWDはマツダ」という評価が得られるか

実は、このマツダが開発したAWDのメカニズムは、2012年2月に登場した先代のCX-5にすでに搭載されている。発売当時、マツダは新技術の「スカイアクティブ」を市場に浸透させることを重点にした広報・販売活動をしたため、この新開発AWDが強く打ち出されていたわけではなかった。しかし、それにもかかわらず、ユーザーの間では高く評価され、受け入れられた。その証拠が、CX-5のAWD比率に如実に表れている。発売から2016年10月までの累計販売台数約15万台のうち、AWDの占める割合はなんと、39パーセントにまでなっている。つまりCX-5ユーザー5人のうち2人がAWDに乗っているのだ。

これまで高く評価されてきたマツダのAWDに新たにGベクタリングコントロールという独自技術が加わり、他社のAWDとの違いがより鮮明になった。

「1センチたりともタイヤをすべらせるな」

タイヤをスリップさせることなく、しっかりと接地させ駆動力を無駄なく路面に伝えることによって、AWDに必要な機構やユニットの重量増による燃費の低下を上回る効率を得られれば、FFに優るとも劣らない、いや、越えるかもしれない燃料消費性能が得られるはず。同時に操縦安定性も進化する。

この発想が「AWDはマツダ」という評価を市場に定着させられるかどうか、注目したいと思う。そして蛇足ながら、このAWDが、この2月、新たに市場に投入されるCX-5を成功に導くための強力な武器になるかどうか。この点にも目を向けていたい。

(ジャーナリスト 宮本喜一氏の文を引用)





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