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軽量なプラスチック製の乗用車用エンジンマウントの大規模な供給契約を獲得【ゼット・エフ・ジャパン】
2013年3月21日
● ゼット・エフ社の革新技術が、ルノー・日産が製造する小型乗用車に加えて電気自動車にも初めての採用
● 最新のプラスチック製エンジンマウントは最高の性能と、既存のゴムと金属を接合した設計に比べて約25％の重量軽減を兼備
● プラスチック製エンジンマウントを生産する最新の製造プロセスが環境保全にも貢献
軽量化を実現する設計は、自動車のエネルギー消費を削減するためのキー・テクノロジー（鍵を握る技術）となっています。とはいえ、自動車メーカーとサプライヤーは特許として記述されるような単純な技術的解答によって、それを達成できるわけではありません。ここで直面するのは、乗用車を形作る多数の部品のそれぞれについて細かく重量を削り取り、それを積み重ねてゆくことが成功への鍵を握る、という現実なのです。そこで、ゼット・エフ・フリードリスハーフェン社は世界に先駆けてプラスチック製のブラケットにゴムを接合した構造のエンジンマウントを開発し、それが今回、ルノー・日産グループに採用されました。このエンジンマウントは従来の金属のブラケットにゴムを接合した構造とまったく同様に振動を減衰する機能を実現しつつ、重量は約25％も削減されます。
その量産は始まったばかりですが、ゼット・エフ社の新しいプラスチック製エンジンマウントは、ルノー・日産グループが生産するベーシックカーからコンパクトカーまでの小型車6モデルの特定の仕様と、そして電気自動車にもすでに搭載されています。それは特別な製法で作られたブラケット、その内側に接合されたゴム、そしてサポートアームというエンジンマウントを構成する要素を組み合わせたものです。「私たちが目指したのは、標準的なエンジンマウントに構造面の軽量化をもたらす最大の可能性を具現化し、その機能と信頼性の両方を最適化することでした。」とシャシ・テクノロジー事業部の防振ゴム部門の責任者であるトーステン・ブレマー博士は解説します。
ゼット・エフ社の技術者たちは、従来はアルミニウムの一体鋳造で作られていたエンジンマウントのブラケットを、ガラス繊維を混入して強化したポリアミド樹脂に置き替えることで、この挑戦を成し遂げました。全体の重量が25％削減されたのは、このプラスチック製ブラケットによるものです。しかしながらこれが実用化されるためには、既存品と同等の機能と安定度、耐久性を有していることが重要です。さらにまた、この部分はまったく腐食することがなく、100％リサイクルが可能です。
このゼット・エフ社のプラスチック製エンジンマウントは、モジュラー化された構成によって、様々なタイプのエンジンと車両に対してどのようにも組み合わせることができる設計となっています。「今、自動車産業において、プラスチックを用いた軽量化構造やダウンサイズが際立ったトレンドとして現れていることに、我々は着目しています。それは同時に、環境保護対策が一段と強まる傾向にも結びついています。そのために他の自動車メーカーも我々の各新技術を彼らの製品に適用するために集中的なテストを行っているところです。」とトーステン・ブレマー博士は明かします。
エンジンマウントは、車両の中で異なる要求を実現するために重要な働きをします。それはエンジンと車体を連結するものであり、クルマが止まっている時にエンジンと駆動機構から好ましくない振動が伝わるのを防ぎ、同時に音の伝達も確実に遮断します。その上で、荒れた路面を走る時でも、さらには衝突の衝撃が加わった時でも、エンジンが車体の中のあるべき位置にきちんと収まっているのに十分なだけ強くなければなりません。
ポリアミド樹脂を用いたデザインでこれらの特質を実現するために、自動車の要素技術の専門企業であるゼット・エフ社は、革新的な数値解析手法と製造プロセスを連携させた軽量化構造に関する専門知識を駆使しました。まず始めに複雑なCAD（コンピューター援用設計）によるモデルを構築し、最新の統合されたシミュレーション・ツールを使って、様々な角度から広範な解析を行い、最適な解答を導く作業が行われます。この目的のため、形状の最適化解析、流動解析、構造強度解析などのシミュレーションが駆使されました。その結果、ゼット・エフ社は試作と実験を繰り返すことなしに量産品に近い部品を生み出すことができるようになり、開発のサイクルは劇的に削減されました。これによって開発に費やす時間とコストの両方が節約されます。微細構造の形や方向が一様なものではない、いわゆる「異方性」を再現したシミュレーションを駆使することで、重量を削り落とす部位やガラス繊維の配列が決定され、必要に応じた使い方をされています。プラスチック素材を使いこなし、軽量化構造を理解するには、こうしたシミュレーションを「読み解く」ことが欠かせません。それには高レベルのノウハウが必要です。
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