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UTFF09
第6回学生フォーミュラ大会出場マシン




[ コンセプト | 3大目標 | マシン概要 | エンジン系 | シャシー系 | カウル系 ]


メインコンセプト
「Easy Drive~楽に、速く走れるフォーミュラカー~」

UTFF09の企画会議では、前回大会4位ということで手ごたえも感じており、従来までのコンセプトを踏襲することが決定しました。
エンジンは、引き続きSUZUKIのSkywave650を採用し、サイドエンジンレイアウト、電子制御CVTによるAT・2ペダルの車両開発を行いました。
サブコンセプト
「低速コーナーを速く」

前年度マシンUTFF08では、テスト走行を多く行うため、3月にシェイクダウンを行いました。また、エンジンの熟成を十分に行なった結果、63PSから82PSまで向上させることができ、学生フォーミュラでもトップクラスのエンジン出力を実現しました。
しかしその一方、原因不明のエンジン・電装トラブルが頻発し、解決できないまま臨んだ第5回大会のエンデュランスでも同様のトラブルが発生してしまいました。

大会におけるマシン走行動画を解析したところ、低速コーナーでのタイムロスが全体のタイム差として効いていることが判明しました。このことから、UTFF09ではサブコンセプトを「低速コーナーを速く」と設定し、そのための改善策として次の3つを目標としました。
達成すべき3大目標
  • コーナリング性能の向上
  • UTFF08を使用したトラブルシュート
  • ドライバビリティの向上
1.コーナリング性能の向上
この目標に向け、まず第一にヨー慣性モーメントの削減を行いました。例としては、吸排気レイアウトの見直しや、バネ下の軽量化、フレームレイアウトの見直しを実施しました。

また、電子制御の4WSユニットを採用し、ヨーの積極的な制御にも踏み切りました。

更に、大会での強アンダーステアも踏まえ、アッカーマンステアの採用、コクピットからのスタビライザ、バランスバー調整機構、直結デフのFCC製小型デフへの変更なども行われました。
2.UTFF08を用いたトラブルシュート
UTFF08ではテスト走行の段階からエンジン・電装トラブルが頻発し、原因が究明されないまま大会に臨むことになってしまいました。そしてエンデュランスではエンジンが吹かないというアクシデントが発生し、エンジン・電装トラブルの原因究明が非常に優先度の高い課題となりました。

そこで、前年度マシンのUTFF08を使用し、多くのテストをこなすことで、この課題をクリア―することとなりました。
電装制御パートは、新たに採用した4WSの開発に加えて、このトラブルシュートに多くの時間を割かなければならず、エンジンパートと共に非常に多忙な1年となりました。

その結果、大会ではエンジンはとてもいい動きを見せ、動的審査に大きく貢献し、歴代マシンと比べても非常に完成度の高いエンジン・トランスミッションとなっています。
3.ドライバビリティの向上
サイトエンジンレイアウトという、学生フォーミュラでは珍しいパッケージを採用していることから、これまではドライバーの視界が必然的に制限されてきました。これを改善し、良好な視界を確保することでドライバーの能力を最大限に発揮させるため、シートの背を立て、それに伴ってフレームのレイアウトを変更しました。

この変更は、マスの集中化も兼ねており、ヨー慣性モーメントの低減にも貢献しました。


1年間の車両開発の結果、慣性モーメントはUTFF09では約102kg・m²と、約15kg・m²削減を実現し、4WSユニットやデフの搭載したことも相まって、コーナリング性能は格段に上昇しました。
また、エンジン・電装トラブルも改善され、大会当日はマシンの性能を十分に引き出すことができました。
さらに、ドライビングポジションは、シート背面を40度から65度と角度を起こし、視点をUTFF08より105mm上昇させました。これによって十分な視界が確保され、パイロンタッチに過剰に気をとられることなく、コース幅を最大限に活かした走行が可能となりました。
UTFF09の特徴
●マシン概要
UTFF09の特徴は、チーム結成時より変わらない、電子制御式CVTの搭載とサイドエンジンレイアウトです。

電子制御式CVTを用いて、プログラムによる自由な変速を可能にし、誰でも簡単に運転することのできる、AT・2ペダルのフォーミュラカーを実現しています。

エンジンはSUZUKIの大型スクーター、Skywave650のエンジンを使用しています。このエンジンは細く長いため、ドライバーの右側にエンジンを配置することで、ホイールベースが極端に長くならないようにしています。
●エンジン系

排気量610cc以内というレギュレーションに合わせ、エンジンはSkywave650用エンジン(638cc)を604ccにボアダウンして使用しています。ピストン、コンロッドにはフリクション低減・耐久性向上のため、WPC加工を施しました。
吸気温を下げるため、市販車のインタークーラーを加工して搭載しました。

出力向上のためのターボチャージャーは、ベンチテストとGT-Powerを用いた解析から、ダイハツストーリアX4用IHI製RHF4を選定し、ブーストコントローラを用いて制御しています。トルクは日本で最大の11.0kgf・mを発揮し、馬力は86PSまで到達しています。


トランスミッションには、電子制御式CVTを採用し、これを制御するために自作の基盤を用いた制御回路を搭載しています。プログラムを自作することで電子制御CVTを自由に動かすことを可能としています。
そのため、アクセル全開時には最大出力点を維持して加速することや、ステアリング上のスイッチで簡単にエンジンブレーキの強さを変更することが容易に実現できます。
●シャシー系

フレームは、軽量化とヨー慣性モーメントの削減、ドライビングポジションの改善を目指し、大きく構造を変更、単純化しました。
衝撃吸収体には、ケプラハニカムコアを用いたカーボンコンポジットスキン構造を採用し、1.5kgと軽量で強度のあるものに仕上げました。


サスペンションはドライビングポジションの適正化を最優先とし、ダブルウィッシュボーン、プッシュロッド式を採用しています。アップライト、ステアリングラック&ピニオン、タイロッドは自作しました。
ダンパーにはストロークセンサーを搭載し、四輪のストローク量を計測することで、サスペンションのセッティングに大きく貢献しています。

また4WSを新たに搭載し、低速コーナー進入時には逆相、コーナー脱出時や高速時には同相に動作させて、ヨー運動を積極的に制御しています。

ホイールは13インチ、レイズアルミホイールをNC旋盤による肉抜き加工しました。
仕上げに磨きを入れて使用しています。

タイヤはブリヂストン製スリックタイヤを装備しています。




デフは、昨年の直結デフから、「低速コーナーを速く」というサブコンセプトに合わせ、小型軽量なFCC製LSDを採用しました。スプロケットは歯数やサイズの合うように自作しています。

ディスクブレーキは四輪に搭載、キャリパーは対向型2potを装備しています。


UTFF09ではセッティングの容易さにもこだわりました。
キャンバは、アップライトのブラケットにシムを挟む方式で調整することで、他のパラメータに影響を及ぼすことなく調整が可能となりました。
フロントスタビライザはインパネ上に設置されたつまみを回すことで、剛性を調整することができます。
ダッシュパネル上にはバランスバー調整機構、Pバルブを搭載し、ドライバによる路面状況に合わせたセッティングが容易となりました。
●カウル

UTFF09のカウルはメス型成型、分割構造としました。分割面ではあえて大きく隙間を空け、チリ合わせ不足による審美性の低下が起こらないようにしました。
型はスタイロフォームを用いて作成し、FRPで積層して製作しました。塗装には、塗装専用ブース、自動車用塗料を用いて、太陽の光に反射して輝く、美しいカウルを実現しました。


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