人とくるまのテクノロジー展2012:部品メーカーの出展取材報告(2)

内燃エンジン車の効率向上、小型化・軽量化、燃費向上、安全技術の出展

2012/06/25

要 約

 以下は、2012年5月23日~25日にパシフィコ横浜で開催された「人とくるまのテクノロジー展2012」における、部品メーカーの内燃エンジン車の効率向上、小型化・軽量化、燃費向上、快適性、安全およびカーナビに関連した技術についての出展概要である。

 アイシン精機は変換角度を拡大した中間ロック機構付きVVT、デンソーは最高300MPaの噴射を実現する第4世代コモンレールシステム、ZFは横置きエンジン用9速ATなど、内燃エンジン車のパワートレインと効率向上のための関連部品が出展された。

 小型化・軽量化に貢献する技術として、デンソーは薄型コンデンサを出展、旭化成は樹脂性オイルパンの試作品を出展した。アイシン精機は燃費を向上させるフロントグリルシャッターを出展した。

 安全性や快適性・利便性に資す技術も数多く出展された。エフ・ピー・エス(FPS)は、従来の球面波とは異なる平面波を発するスピーカーと車への応用例を紹介した。

 また、アイシンAWデンソークラリオンは、スマートフォンと連携するカーナビゲーションを出展した。

関連レポート: 人とくるまのテクノロジー展2012(部品メーカーの出展(1)


内燃エンジン車のパワートレインと効率向上の技術


アイシン精機が出展した、中間ロック機構付可変バルブタイミング
アイシン精機が出展した、中間ロック機構付可変バルブタイミング
(写真右奥が通常のVVT、右手前が中間ロック機構付VVT) (拡大


トヨタ86/スバルBRZが搭載する6速MT
トヨタ86/スバルBRZが搭載する6速MT(アイシンAIの出展) (拡大


ZFが出展した横置きエンジン用9速AT
ZFが出展した横置きエンジン用9速AT (拡大


デンソーが開発中の、第4世代コモンレールシステム
デンソーが開発中の、第4世代コモンレールシステム

 

内燃エンジン車パワートレインと効率向上の技術

アイシン精機 油圧式
中間ロック機構付き
可変バルブタイミング
 アイシン精機は、中間ロック機構付き可変バルブタイミング機構を出展した。薄板ベーン方式の採用により、コンパクトなシステムで、従来品と同一サイズで大変換角(最遅角から最進角まで65エンジンクランク角度)を実現した。
 従来の油圧制御式VVTでは、一般的に停止ロック位相がVVT変換角の最遅角であったが、ロック機構を改良することで中間位相で確実なロック・ロック解除動作を行える機構を備えた。
 展示された新しいVVTシステムはこれらの改良によって、(1)確実なエンジン始動と始動直後に発生する排ガス(HC)低減、(2)さらにこれまで使えなかった遅角領域を拡大することでミラーサイクルにより燃費を向上させる、などに貢献する。
アイシンAI 6速MT  トヨタ86/スバルBRZが搭載する6速マニュアルトランスミッション。シフト操作力を低減し、スポーツ車にふさわしい軽快なシフトフィーリングを実現した。
ZF 9速AT  世界初の、乗用車向け横置きエンジン用9速オートマチック・トランスミッションを展示。2013年より、米国サウスカロライナ州に新設する工場で生産する。ギヤレシオ幅9.8を実現し、従来の6速AT比で最大16%の大幅な燃費改善と快適な走りの両立が可能としている。
 素早いレスポンスと短い変速時間を実現、急加速や高速走行など、走行状況に最適なギヤを選択する。ギヤチェンジは、1段ずつ上下させるだけでなく、2段以上の変速が可能。

(注)ZFは既に、主に高級車が搭載する後輪駆動用8速ATを生産している。展示した9速ATは、主に前輪駆動車が搭載する横置きエンジン用で、より幅広い車種に適用が可能としている。Chryslerは、ZFの9速ATを搭載すると発表している(2013年に、Dodge Dartに搭載するとされる)。

デンソー 第4世代
コモンレールシステム
+
クローズドループ
噴射制御システム
 デンソーの第4世代コモンレールシステムは、250~300MPaという超高圧燃料噴射システムを使用し、より燃焼に適した噴霧の実現を目指し開発している。乗用車用は250MPaまで高め排気ガスをクリーン化し、大型商用車用は世界最高の300MPaまで高め、スモークを低減する。
 世界初の、クローズドループ噴射制御システムを採用する。インジェクタが圧力センサを内蔵し、噴射率をインジェクタにフィードバックして、低燃費と排気ガスクリーン化に貢献する。
 インジェクタは、ソレノイドタイプを使用する予定とのこと。また、理想的な燃焼を実現することにより、NOx後処理装置は装備しない計画。
住友化学 ディーゼル・パーティキュレート・フィルタ  住友化学は、耐熱性、耐久性に優れたチタン酸アルミニウムを開発し、それを活用したディーゼル・パーティキュレート・フィルタを開発した。高い「すす堆積限界量」と低い「圧力損失」という優れた特徴を持つとしている。

 資料:人とくるまのテクノロジー展2012の製品展示、パネル展示、配布資料。以下同様。

 



コラムタイプとデュアルピニオンタイプのEPS


コラムタイプEPS(トヨタ86/スバルBRZが搭載する)
コラムタイプEPS(トヨタ86/スバルBRZが搭載する)


デュアルピニオンタイプEPS(ダイムラーのAクラス/Bクラスに供給)
デュアルピニオンタイプEPS(ダイムラーのAクラス/Bクラスに供給)

コラムタイプとデュアルピニオンタイプの電動パワーステアリング(EPS)

ジェイテクト コラムタイプEPS  トヨタ86、スバルBRZに供給するコラムタイプEPS。コラムタイプを採用することで、ステアリングギヤ(左右両輪を操舵するギヤ)の搭載位置を下げ、車両の低重心化に貢献した(EPSのアシスト装置を、左右輪を操舵するステアリングギヤと連携する位置に設置しないですむため)。
デュアルピニオン
タイプEPS
 ピニオンをラック軸上に2箇所(ハンドルの動きを伝えるピニオンと、それとは別のピニオン・モータ・ECUによるアシスト機構部)に設置した。ハンドル軸とアシスト機構を分離することで、EPSの搭載が容易になり、車両のレイアウト性が向上。また同社の従来型ピニオンタイプ比で出力を20%向上させた。ダイムラーのAクラスとBクラス向けに量産中。
電動ポンプタイプ油圧
パワーステアリング
 電動ポンプで油圧を発生させるパワーステアリング。油圧式の力強い感覚を維持しながら、高速走行時や非操舵時のモーター回転速度を制御し、省燃費に貢献する。マツダ・アクセラに供給している。

 

 



小型化・軽量化に貢献する技術


写真手前が軽量・薄幅エアコン用コンデンサ、奥が従来タイプ
写真手前が軽量・薄幅エアコン用コンデンサ、奥が従来タイプ(デンソーの出展)


RFM成形した冷却パイプ
RFM成形した冷却パイプ(旭化成/RP東プラの出展)


樹脂製オイルパンの試作品
樹脂製オイルパンの試作品(旭化成の出展)


40%の軽量化が可能なCFRPシートフレーム
40%の軽量化が可能なCFRPシートフレーム(ニッパツの出展)


低トルク・軽量ハブユニット
低トルク・軽量ハブユニット(ジェイテクトの出展)

小型化、軽量化技術の提案

デンソー 軽量・薄幅エアコン用
コンデンサ
 デンソーは、エアコン用コンデンサを全面改良し、大幅小型化を達成した新型コンデンサ"Global Inner-fin Condenser"を開発した。チューブ内部のインナーフィンの高密度化により伝熱面積を拡大し、フィンのルーバーの形状を微細化して放熱性能を向上させ、従来16mmだった製品幅を11mmまで小型化した。トヨタが2012年5月に発売した新型カローラのエアコンに採用された。
 また本製品は、材料の海外現地調達性も考慮して開発した。また薄幅化したことでエンジンルーム内の設計自由度も向上し、現在トヨタが進めている各モデル間での部品共用化にも貢献するとしている。
旭化成/RP東プラ RFM
(特殊ガス射出成形)
 RFM(RP Topra Floating Core Molding)は、特殊なガスを使って球状のフローティングコアを移動させることにより製品内部の樹脂を排出して、パイプを成形する技術。デザインの自由度が高まり、金属製品に対して60%軽量化できる。欧州車に多く使用され、トヨタの欧州向け車も採用している。使用する樹脂を、旭化成ケミカルズが供給する。
旭化成 樹脂製オイルパン
(試作品)
 開発中の樹脂製オイルパンを展示した。旭化成ケミカルズ独自のCAE技術を活用し、エンジン耐久試験等様々な試験条件をクリアした。金属製オイルパンの重量は3.1kgだが、同サイズの展示品は1.2kgに軽量化した。
ニッパツ 中空スタビライザ用
内面ショット
ピーニング
 中空スタビライザは、これまでは中実品に対して30%の軽量化が限界であった。ニッパツ独自の内面ショットピーニングを開発し、それにより中実品比53%の軽量化が可能になった。(ショットピーニングとは、無数の小さい鋼球を対象物に強烈に打ち付けることで、ハンマーで叩くのと同じ効果があり、疲労強度を大幅に増加させる)。
 スタビライザの、折れ曲がる部分2箇所に集中的に内面ショットピーニングを施工し、5.07kgの中実品と同じ剛性を2.40kg(53%減)の中空材で実現した。
CFRPシートフレーム  シートフレームのサイドフレーム、ロアパネルにCFRP(炭素繊維強化樹脂)を適用し、現行品比40%軽量化、剛性を45%アップした。本展示品はコンセプトの段階とのこと。
ジェイテクト 低トルク・
軽量ハブユニット
 ダイハツ・ミラ・イースに供給する、低トルク・軽量ハブユニット(従動輪用)を出展。ホイール・ドラムロータ・軸受けの合計重量を640g/台に軽量化し、転がり損失とシール摺動抵抗のフリクション(の合計)を55%低減した。
小型軽量
ドライブシャフト
 ダイハツ・ミラ・イースに供給する、小型・軽量ドライブシャフトを出展。解析技術を活用した最適形状設計で小型・軽量化を実現。外径を4%小型化し、質量を200g(8%)減らした。

 

燃費向上の新たな対策


燃費向上に貢献するフロントグリルシャッター
燃費向上に貢献するフロントグリルシャッター(アイシン精機の出展)


低フリクションチェーンレバーガイド
低フリクションチェーンレバー・ガイド(NTNの出展) (拡大

 

燃費向上の新たな対策
アイシン精機 フロントグリル
シャッター
 フロントバンパーにシャッターを設置し、エンジン水温が低い時はシャッターを閉じて暖機を促進し、また高速走行時にはシャッターを閉じて空気抵抗を低減するなどして燃費を向上させる。水温や車速の情報に基づきシャッターを開閉する。新型レクサスGS450hの日本向けと欧州向け車に採用された。
NTN 低フリクション
チェーンレバー・ガイド
 現在タイミングチェーンは、樹脂性ガイド(支える台)上を滑らせているが、ベアリングを利用し滑り抵抗を転がり抵抗に変更することにより、フリクションを最大50%、平均22%低減して、燃費を約1%向上させる。(参考出品)

 

 



デンソー、アイシン精機、GENTEXの予防安全装備

 

予防安全向上の技術

デンソー ドライバ・ステータス・
モニタ
 車両のステアリングに搭載したカメラで写したドライバの顔画像から、画像認識技術を利用してドライバの状態、顔の向き、目の閉じ方・眠気度、頭部の位置などを検出または推定する。脇見、閉眼、眠気などに応じた注意・警報を発する。
アイシン精機 後方障害物監視  ステレオカメラで障害物の位置や種類(車、人、子供、自転車など)と動きを識別して、危険度を判断してドライバに伝え、衝突などの事故を未然に防止する。
車両周辺監視  ぶつけやすいコーナ部に存在する障害物を、ドライバに分かりやすくトップビュー(車全体を上部から見たイメージ)画面上に表示する。
ドライバ異常検出  シート内蔵センサで、心拍・呼吸異常を検出し、緊急性があると判断すれば外部に警報する。
脇見・居眠り検出  ドライバの顔画像から、顔の向きやまぶたの開度を検知し、脇見・居眠りを警告する。
GENTEX スマートビーム  CMOSカメラにより、車両前方および周囲の交通状況を確認し、ハイビームとロービームを自動切換えする。GENTEXは、このシステムをほぼ全自動車メーカーに納入。日本自動車メーカーでは、トヨタ・ホンダの欧州仕様車に供給。日本仕様新型カローラ(アクシオとフィールダー)が一部仕様に標準、一部仕様にオプション設定した。
 日本の安全法規では、ハイビームは前方100mと、ロービーム(40m)の倍以上先を照らすことが定められている。またGENTEXによると、ロービームのみで走る場合は、潜在的な危険に対応するために時速64km以下で走行しなければならないとの実験結果もある。
モニター付き
ルームミラー
 後退運転時に、車両後方の画面をルームミラーの左端に表示する。ドライバは、最小の視線の動きにより、後方の状況を確認できる。多くのドライバが、この位置は、インストルメントパネル中央より安全確保に適していると考え、また障害物を発見してからブレーキを踏むまでの時間も短いとの調査結果がある。
アプローチライト  ドライバが夜間車に近づくときに、運転席側ドアミラーに設置したライトを点灯し、車の周辺や足元を照らし乗車をアシストする。
サイドブラインド
ゾーンマネジメント
 米国の安全法規では、ドアミラーの面積の大部分を平面とする規制がある(距離感を優先する考え方)。安全法規上許容される範囲(ミラーの外側部分)を曲面とし、有効視界を広げた(平面鏡の後方視界は12度、「平面 + 曲面」鏡は22度に広がる)。

 

 



涼しさを感じるシートやクリアな音響のスピーカーなど


新型カローラが搭載する送風シート
新型カローラが搭載する送風シート(トヨタ紡織の出展)


カルソニックカンセイが出展した、射出成形で作ったインパネ表皮
カルソニックカンセイが出展した、射出成形で作ったインパネ表皮(日産Sylphyが採用)

涼しさを感じるシートやクリアな音響のスピーカーなど

トヨタ紡織 イルミネーティッド
ツインコンソール
 ダイハツ タントエグゼカスタムのフロアコンソールと天井コンソールが採用した。レンズに反射性と透過性を合わせ持つハーフミラーフィルム(東レ製)を使用し、昼間はメッキによる高級感と上質感、夜間点灯するとブルーのイルミネーションによる先進的な室内を演出する。
新型カローラ向け
送風シート
 新型カローラ・アクシオ(国内向け)1.5LUXELに標準装備する、運転席ベンチレーション&ヒーター付きシートを出展。背もたれと座面から爽やかな風がファンによって吹き出るベンチレーション機能を搭載。涼しく感じるまでの時間を60%短縮した。
 冬場は、内蔵したヒーターで寒い日に冷えやすい肩、腰、下肢を温める。送風機能付シートのコンパクトクラス車への採用は初。
スリムスタイルシート
(開発中)
 通気性に優れた新たなネット素材を開発し、また背もたれのウレタンパッド部品を無くすなどして、シートバック厚さを従来シート比40%低減し、シート全体で10%軽量化。夏場に涼しく感じるまでの時間を80%短縮することを目指す。
小型FRスポーツシート  トヨタ86、スバルBRZが搭載する。車両の挙動を感じ、高い操縦性が得られる高性能スポーツシートを開発した。またスポーツ車にふさわしいスリムで精悍なデザインを持たせた。
エフ・ピー・エス
(FPS)
Flat Panel Speaker  従来型箱型スピーカーの音はコーン型(球面波)と呼ばれ、干渉して原音から変質し、また20m離れると音量は4分の1に減ってしまう。FPSのフラットパネルスピーカーは、平面波を発するスピーカー。平面波は海の波のように直進し、原音再生率が高く、減衰しにくく、指向性が高い(音の広がる範囲をコントロールしやすい)。
 自動車、二輪車では、トヨタ・クラウン、スズキ・スカイウェイブに搭載されているとのこと。本展示会では、平面波を活用し、(1)天井を振動板に変え、天井から降りそそぐクリアな音響空間を紹介(トヨタ・ラクティスを改造、天井を製作するトヨタ紡織と共同開発)、(2)HV・EV用車両接近通報装置を出展。ボンネット、バンパーなどを振動させ、指向性と音圧の大きいアラート音を実現した。従来の球面波より高齢者の耳にも届きやすいとのこと。

(注)フラットパネルスピーカーは、現在国会議事堂の衆議院本会議場、大学の講堂、東京スカイツリー1F、120を超える駅ホーム(指向性が高いので、駅周辺の住居への騒音になりにくい)、などに使用されている。世界主要国での特許も取得済み。

高品質・低コストの、表皮射出成形技術
カルソニックカンセイ 射出成形表皮  カルソニックカンセイは、質感の高い表皮を射出成形で作る技術を開発した。旭化成、日産と共同で流動性の高い樹脂を開発し、溶融した樹脂を金型内の1mmの隙間に流し込んで固め成形する。
 従来は上級工法であるパウダースラッシュ工法(熱可塑性樹脂のパウダーを、加熱した金型に投入し、金型全体を回転させ、金型表面に接触したパウダーを溶融し成形する)で生産していた。新工法では、設備コストを1/4に、サイクルタイムを1/5に削減できる。
 日本で開発した技術を、新興国から導入する予定。2012年4月、北京モーターショーで発表した新型日産シルフィに採用された。汎用設備で作れるので、カルソニックカンセイの全世界の拠点で生産可能としている。

 

 



スマートフォンと連携するカーナビ

 

スマートフォンと連携するナビゲーション

アイシンAW NAVIelite  アイシンAWのナビのノウハウを凝縮した、本格スマートフォンナビアプリ。画面は、通常サイズのカーナビ画面は使用せず、スマートフォンをそのまま利用する。iPhone3GS、iPhone4、iPhone4Sに対応、また2012年3月からAndroid OS搭載携帯電話向けサービスを開始。使用料は、年額3,800円、年額2,800円の簡易版 mini も提供する。
 "Door to door"を掲げ、音声案内と拡大図表示で、目的地を視認できる30m手前まで確実に案内する。また、曲がるべき交差点をリアルな3D画像で表示し、取るべき進路にわかり易く誘導する。2カ月に1回地図データを刷新するので、最新状態の地図で運転することができる。
 なお、6月1日発売のトヨタ純正スマホナビ対応ディスプレイ「DAN-W62」とiPhone版NAVIeliteの連携が可能になった。NAVIeliteの地図を、7インチ画面で見て操作できる。
スマートフォン・
カーナビ連携アプリ
 スマートフォンとカーナビゲーションを、Bluetoothにより連携するためのアプリ smart nAVVi Linkをパネルで紹介。スマートフォンの検索結果や連絡先などからカーナビの目的地を設定、スマートフォンをカーナビのAVリモコンとして使用、カーナビの燃費情報やエコトライアル履歴をスマートフォンに取り出し、閲覧するなどの機能を提供。
 対応するハードウェアは、iPhoneおよびAndroidスマートフォン(予定)。連携可能カーナビ機種は、国内トヨタディーラーオプション向けカーナビ2012モデル(予定)。

(注)アイシンAWは、自動車メーカーのラインで装着する従来型ナビゲーションシステム(スマートフォンとの連携はない)もパネル展示した。地図差分(変更部分)配信システム、プローブ交通情報システム、高精度ロケーション(高精度に自車位置を検出)、ナビマチック(地図情報により、ATシフトやブレーキ操作をアシスト)などを網羅する。

デンソー NaviCon  NaviConは、スマートフォンのアプリで探した目的地をカーナビに転送するアプリ。目的地設定後は、通常のカーナビが案内する。スマートフォンの利用を、主に目的地の設定に限定し、それにより多くのアプリ(現在100種類以上、今後も拡大する見込み)と、トヨタ純正、富士通テン、JVCケンウッドの多くのナビでの利用を可能にした。
 NaviConは、iPhoneとAndroidスマートフォンに連携する(無料でダウンロードできる)。
クラリオン スマートアクセス  クラリオンは、iPhone(少し遅れてAndroidスマートフォンも予定)と連携するクラウド型テレマティクスサービス「Smart Access」を開発し、2012年6月から米国、日本でサービスを開始した。順次グローバルに展開を進める。
 日本では、6月に、Smart Accessにも対応するカーナビシステム「NX712」などの3機種を発売した。基本機能であるルート誘導機能では、年6回の地図データ更新に対応。iPhone連携では、インターネットラジオ、最新ニュース、天気予報などを利用できる。全てのメニューで、日・英・韓・中の4カ国語切替ができる。
 米国では、6月にSmart Access用車載表示装置兼コントローラ「Next Gate」を発売した。なお、米国では日本に比べカーナビの普及率が低いため、Smart Accessの米国版は、日本とは異なり、カーナビソフトである「InfoGation」を含む。米国では、主に家電量販店での販売を計画。

                     <自動車産業ポータル、マークラインズ>