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TFC2013 - Tokai Formula Club
Tokai For mula Club TFC2013 2013年度参戦プロジェクト 東海大学チャレンジセンター 目次 Tokai For mula Club 1. Formula SAE 2. 大会概要 3. Tokai Formula Club 4. 活動目的・目標 5. マシンコンセプト・車両概要 6.1 シャシー班（足回り部門） 6.2 シャシー班（ボディ部門） 7. エンジン班 8. メンバー紹介 9. 活動場所 1. Formula SAE Tokai For mula Club Formula SAEはアメリカ自動車技術会（The Society of Automotive Engineers）が1981年 より開催している自動車競技の大会です。この大会は「モノづくりによる実践的な学 生教育プログラム」として、将来の自動車業界で活躍するエンジニアを養成するとい う目的で始まりました。アメリカ、イギリス、ドイツ等欧米を中心に世界で開催され ています。日本では2003年から開催されており2012年度大会で10回目を迎えました。 また、この大会では学生自身が主体となりチームマネジメントを行います。１から 車両の企画・設計・製作を経験することで、机上の理論だけでは得ることの出来ない 実践力を身に付けることを目的としています。Formula SAEでは車両の製作以外にも、 スポンサーとの交渉能力やプロジェクトのスケジュール管理能力、海外を含む他チー ムとのコミュニケーション能力などを必要としています。そのため、工学技術だけで はなく将来に役立つスキルも身に付けることが出来ます。 ～車両の主な特徴～ ・フォーミュラスタイルである事（タイヤがカウルに覆われていない） ・610cc以下の4サイクルのエンジンであること ・1525mm以上のホイールベース 2012年度参戦車両 1 2. 大会概要 Tokai For mula Club Formula SAEの大会では、主に静的種目、動的種目の大きく2種類に分か れています。静的種目では、製作した車両のコスト、プレゼンテーション 等の合わせて計3種目、325点。動的種目は、競技車両の動的性能を競う計5 種目、675点。以上、合計1000点満点で争われます。内容と配点は以下の表 の通りです。 大会概要 採点 マシンがルールに適合しているかを検査します。 車検に通過した車両のみ、動的種目の走行が許可されます。 車検 静 的 審 査 動 的 審 査 大会内容 コスト審査 100 車両に掛かったコストを審査します。 事前にコストレポートを提出し、車両と適合しているか審査します。 デザイン審査 150 設計、製作の工夫採用した技術を発表します。 主に解析結果を用いて製作パーツの優れた点を説明します。 プレゼンテーション 75 製作した車両の特徴から、顧客のニーズを想定したプレゼンテーショ ンを行います。 アクセラレーション 75 0-75mの加速タイムを競います。 エンジン、マシンの性能が試されます。 スキッドパッド 50 8の字区間を走行しタイムを競います。 オートクロス 150 主に、直線、コーナー、スラロームで構成された 約800mの周回コースで1周のタイムを競います。 エンデュランス 300 オートクロスのコースをつなぎ合わせた周回コースを 約20km走行します。最も配点の高い種目です。 燃費 100 エンデュラス時の燃料消費量を競います。 合計8種目 1000点満点 2 3. Tokai Formula Club Tokai For mula Club Tokai Formula Club（以下:TFC）は、東海大学チャレンジセンターの下 2004年4月に創設されました。以来、毎年9月に行われる全日本学生フォー ミュラ大会に参戦しています。 TFCは「1からのものづくり」をテーマとして活動を行っているため、 各学年で特色のあるマシンづくりを毎年行っています。マシン設計、製作 だけでなく、指定された書類やスポンサー対応を経験することで、普段で は学ぶことの出来ない知識、経験を積むことが出来ます。 過去の成績についてですが、TFCは2010年度参戦プロジェクトの日本大 会総合5位がこれまでの最高成績となっています。またアメリカ大会、 オーストラリア大会にも参戦した経歴があります。TFCの参戦成績は以下 のようになっています。 参戦プロジェクト 2004年度参戦プロジェクト 2005年度参戦プロジェクト 2006年度参戦プロジェクト 2007年度参戦プロジェクト 2008年度参戦プロジェクト 2009年度参戦プロジェクト 2010年度参戦プロジェクト 2011年度参戦プロジェクト 2012年度参戦プロジェクト 日本大会総合順位 27位 7位 （アメリカ:91位） 40位 11位 （オーストラリア:17位） 26位 7位 5位 11位 18位 2008年度参戦車両 内容 初参戦 オートクロス1位 アメリカ大会出場 CAE特別賞 省エネ賞 オーストラリア大会出場 CAE特別賞2位・燃費3位 総合優秀賞 燃費2位 スポーツマンシップ賞 2010年度参戦車両 3 4. 活動目的・目標 Tokai For mula Club ～活動目的～ 「将来に活かせる知識、技術力を身に付ける」 学生フォーミュラという実践的な場において活動をすることで、マシン を製作する知識、技術力を身に付けます。更に、組織的な活動を経験す ることで様々なフィールドにおいて活躍できる人材を目指します。 ～活動目標～ 「日本大会総合優勝」 将来に活かせる知識・技術力を身に付けるために、日本大会総合優勝を 成し遂げる事が一番自分たちの成長に繋がると考えました。この目標を 実現させるために、車両走行の基本である加速、旋回性能を高め、動的 種目の更なる得点向上を目指します。静的種目では、種目中で1番配点の 高いデザイン審査で高得点を獲得することで、日本大会総合優勝を実現 できると考えています。 第10回 全日本学生フォーミュラ大会 4 5. マシンコンセプト・車両概要 Tokai For mula Club ～マシンコンセプト～ 「基本性能の向上」 私達のマシンコンセプトは「基本性能の向上」です。「アクセラレー ション」「スキットパッド」の速さを追求することで、基本性能の向上を 達成できると考えています。 車両は「ホイールベース」「トレッド」共にコンパクトにし、荷重移動 量を増やしてタイヤの性能をより引き出します。またカーボンモノコック に挑戦することで、車両の軽量化と高剛性化を図ります。エンジンは直列 4気筒エンジンを採用することで馬力、トルク共に向上させます。 ～車両概要～ ～車両スペック～ 搭載予定エンジン 目標重量（kg） ホイールベース（ｍｍ） トレッド(F/R)（ｍｍ） サスペンション（F/R） 前後重量配分 目標最大出力（kW/rpm） 最大トルク（Nm/rpm） ブレーキ形状 タイヤサイズ（inch） 駆動方式 制御 シフト 5 SUZUKI GSX-R600 K5 210 1530 1200/1200 ダブルウィッシュボーン 50：50 58.8/9000 63.8/8500 アウトボード4枚式 13 チェーンドライブ MoTeC ｍ400 シーケンシャルシフト 6.1. シャシー班 (足回り部門) Tokai For mula Club コンセプト 「スキッドパッド0.5秒短縮」 ・旋回時に最適なジオメトリー ・高剛性なアーム ・各パーツの低重心化 私達はスキッドパッドで1位を取ることによって、車両の基本性能であ る「曲がる」の向上に大きく貢献できると考えました。 第10回大会のスキッドパッドのタイムリザルトを比較したところ、東海 大のタイムは1位の4.922秒と比べて、+0.466秒の差がありました。 主に以下3つの内容で0.5秒短縮し、スキッドパッド1位を目指します。 ジオメトリーでは、タイヤのたわみも考慮した上でロール時の外輪タイ ヤのキャンバー変化量0を目指します。これにより旋回時のタイヤの接地 面積を確保し、グリップ力の向上を目指します。またアーム長を長く取る ことで、トレッド変化を抑えます。これは旋回時の横方向の力を減らすこ とでマシンの安定性をねらい、ドライバビリティの向上を目指します。 アームにおいて、TF2012は剛性が不足していました。走行前後でアライ メントが大きくずれ、正確なセッティングができませんでした。改善策と して、アームの開き角やパイプの内外径を見直して剛性を確保します。 各パーツについては、低重心化を目指すことで旋回時の荷重移動量を減 ら し、タ イ ヤ 4 輪 の 荷 重 を 確 保 し ま す。具 体 的 に、ダ ン パ ー、キ ャ リ パー、ステアリング機構等の搭載位置を下げ、低重心化を目指します。 これらを実行し「スキッドパッド0.5秒短縮」を達成します。 活動内容 ・サスペンション,アームの設計,製作 ・ハブ,アップライトの設計,製作 ・ステアリング機構の設計,製作 ・ブレーキの制動力計算,選定 ・ペダルの設計,製作 ・タイヤ,ホイールの選定 ・ドライブトレインの設計,製作 6 6.2. シャシー班（ボディ部門） Tokai For mula Club コンセプト 「軽量化と高剛性の両立」 ・軽量高剛性カーボンモノコックフレーム ・ノーズ部とインパクトアッテネータの一体化 ・軽量CFRPカウル ・ボディ底面の空力デバイス チームのコンセプトを実現するために私達は、軽量かつ高剛性であるこ とが重要であると考えました。 前年度までのパイプフレームでは、軽量化と高剛性の両立は相反するも のでした。これらを両立させるため、カーボンモノコックフレームに注目 しました。TF2012と比較し、フレーム重量では26％減の20kg、ねじり剛性 において60％増の7000deg/Nmを目指し、軽量かつ高剛性を実現します。 カーボンモノコックの採用によりパイプフレームと比べ、走行によるフ レームの歪みを低減し、足回りパーツの機能を活かします。 コックピット部はカーボンモノコック、エンジンマウント部はパイプフ レームで製作します。これにより、製作期間の短縮を図ります。 カウルはノーズ部分のみでインパクトアッテネータと一体構造にし、材 質にCFRPを採用することで、前年比38％減の0.8kgを実現します。 タイヤの接地性向上を図るために、ダウンフォースを効果的に利用しま す。そこでボディ底面での空力デバイスに注目しました。ボディ底面の空 気を利用し、40km/hにおけるダウンフォース値15kgfを実現します。 これらを実行し、「軽量化と高剛性の両立」を達成します。 活動内容 ・フレームの設計,製作,試験 ・カウルの設計,製作 ・アンダーパネルの設計,製作 ・シートの設計,製作 ・ファイヤーウォールの設計,製作,試験 ・インパクトアッテネーターの設計,製作,試験 7 7. エンジン班 Tokai For mula Club コンセプト 「アクセラレーション0.5秒短縮」 ・SUZUKI社製 GSX-R600エンジン ・フリクションの低減 ・吸排気の追及 ・MoTeC社製m400の採用 私達はアクセラレーションのタイムアップに貢献できると考えました。 そこで第10回大会のアクセラレーションの1位(4.016秒)と東海大(4.454秒) のタイムを比較したところ、タイム差は0.438秒でした。私達は、タイムを 0.5秒短縮し、3.945秒を目指します。そのため、エンジンは高出力である SUZUKI社製 GSX-R600を使用します。目標スペックを達成するために私達は 以下のことを実行します。 エンジン内部では、タペット、ピストンのスカート、オイルシール、オ イルパンの一部にドライルーブ加工を施し、フリクションを低減すること で、馬力の向上を図ります。 吸排気では、7500rpm～9500rpmでのトルクを増やし、加速性能を向上さ せます。そのためTF2010と比べ、インテークとエキゾーストのマニホール ド管長を長くし、サージタンクの容量を大きくします。またシャシーダイ ナモを使用し、目標の数値が得られるようにセッティングします。 電装では、MoTeC社製m400を使うことで燃料噴射量の詳細な調節を行いま す。また、トラクションコントロールシステムを採用することで、加速時 に、タイヤが空転しない最大のエンジン出力を発揮させます。 これらを実行し、「アクセラレーション0.5秒短縮」を達成します。 活動内容 ・吸排気の設計,製作,テスト ・ドライルーブ加工 ・ラジエーター,ラインの設計,製作 ・燃料タンクの設計,製作 ・燃料,点火のマッチング ・トラクションコントロールシステムの採用 8 8. メンバー紹介(シャシー班) Tokai For mula Club 前見 旭人 プロジェクト リーダー 下河辺 一聡 シャシー班 リーダー モノコック・ フレーム担当 インパクト・ アーム担当 市原 多根 一輝 大樹 サスペンション・ ジオメトリ担当 ステアリング・ ドラトレ担当 森川 渡辺 拓哉 眞通 ブレーキ・ ペダル担当 シート・ ボディ担当 府川 加藤 祐介 ハブ・ホイール タイヤ担当 直也 アップライト担当 9 8. メンバー紹介 (エンジン班) Tokai For mula Club 冨士原 龍之介 佐藤 エンジン班 リーダー 勇太郎 電装担当 吸気担当 多胡 知仁 沼尾 貢弥 排気担当 冷却担当 小峰 松本 創人 燃料担当 知之 エンジン内部担当 10 9. 活動場所 Tokai For mula Club ○活動場所 東海大学 湘南キャンパス ものつくり館 ○交通 ・小田急線（新宿より急行約70分、小田原 より約25分）東海大学前駅下車徒歩約25分 ・JR東海道線平塚駅下車東海大学行または 秦野駅行バス（約30分）東海大学正門前下 車徒歩約5分 ものつくり館１F 連絡先 Tokai Formula Club 2013年度プロジェクトリーダー 前見 旭人 [email protected] webサイト http://formula.shn.u-tokai.ac.jp 11