オープンカーの効率的な補強について考えてみた

ヴィヴィオ軽量化

ヴィヴィオが手元にないので、いかにして重量を増やさずに剛性を高めるか考えてみました。

ヴィヴィオに限らずオープンカーは屋根がないため相対的に床の強度を高めていて、結果的に重量が増えてしまうという欠点があります。

ということでまずは「どこをどう補強すれば効率的か?」を調べるためにフリーソフトのFreeCADを使ってみました。

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FreeCADでCAE解析

FreeCADは名前の通り無料で使えるCADなんですが、簡易的ながらもFEM(有限要素法)による解析機能が備わっています。

 

ヴィヴィオ

というわけで早速超簡易的なヴィヴィオのモデルを作ってみました。

あえてドアは作らず、最も負荷のかかる状態で、フロアに200の荷重をかけて応力を見ていきます。(面荷重に単位の表記がありませんでしたが、2000にしても傾向は同じだったのでとりあえず大丈夫かと……)

で、このモデルでTバールーフとか、前後にパイプを貫かせるとかサイドシルの補強とか色々試した結果、この形になりました。

 

ヴィヴィオ

ヴィヴィオ

フロア中央部に薄いステンレス(解析では厚さ5mm、高さ100mm)を追加してあります。

一枚目の画像を見るとよくわかるんですが、上の方ほど青い(圧縮応力が強い)んですよね。

つまり、圧縮応力がかかる→補強した部分が効果を発揮しているということになります。

サイドシルだと乗降性の悪化、Tバールーフだと高重心化の割に効果が薄いなどの結果からセンターフロアの強化に落ち着きました。

ヴィヴィオT-topの整備解説書を読むと、「サイドシル部の断面係数を約1..6倍、フロア中央部を約2.1倍補強し、ルーフのオープン化に対応している」という記述があります。

しかもフロアが二重構成っていう……だからベースと比較して車高が若干上がるんですね。

とにかく、ヴィヴィオは断面積を稼ぐことで補強していたようですが、その補強した部分に応力が分散されなければ意味がないので、高さのない補強は撤去しようと考えています。

というか、補強とか考えず、邪魔なもの取っ払って、センターにリブ追加して溶接してほぼ1枚板の状態にすればかなりの軽量化になりそうですね。

もちろん剛性は落とさないようにします。

 

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オープンスポーツカーのフロアセンター(コンソール)を調べてみた

上記の結果にたどり着いた後に、本屋で車の雑誌を立ち読みしていたら、その雑誌に掲載されている車はほとんどフロアセンターが高くなっていました。

……というか自分が軽自動車ばっかり乗ってるからそう思うのかもしれませんが。

 

まぁ間にコンソールとかレバーとかがある以上、人が行き来することはないですから高くしても問題ないですしね。

でもこれって、結果的に車の剛性向上にも寄与してますよね。

ちなみに、フェラーリの「MONZA SP2」、「Portofino」などはかなりフロアセンターが高いです。

Portofinoに至っては、センターコンソールが後席を完全に分断しています。

とはいえ、オープンだからって必ずしもフロアセンターが高いわけでもなさそうでした……。

 

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最後に

結論、オープンカーの剛性を高めるならフロアセンターを高くする。

ヴィヴィオが帰ってきたら、この方法で補強&軽量化を行っていきます。

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