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第11回シェフラーシンポジウム2018 内燃機関とトランスミッションの進化:シェフラー、量産セグメント向けソリューションを開発中

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電気機械式ベルトテンショナー:動作モードを動的に変更可能にするために、シェフラーはベルトテンショナー向けの新しいソリューションを開発しました。シンポジウムでは、電気的に作動するアクティブテンショナーを紹介します。

2018年05月07日 | Yokohama

自動車および産業機械分野のサプライヤーであるシェフラーは、第11回目となるシェフラーシンポジウムにおいて、内燃機関とトランスミッション向け、および費用対効果がますます高まるそれらのハイブリッド化用の革新的なソリューションを発表する予定です。一方で、パワートレイン全体で、またそのモジュールや部品でも効率化を進めて、実走行条件における排出量を低減し、規模が拡張された行政の検査サイクルに適合することが優先事項になっています。例えば、これはいわゆる回転気筒休止システムや、特にモーターやトランスミッション向けの低摩擦で動作する新世代のころがり軸受を利用することで達成できます。また、「マイルド」48V電化システムを備えた内燃機関をベースにしたパワートレインの補完も該当します。こういった目的の下でシェフラーが開発した部品やシステムは、エネルギーの回収、セーリング、ブーストといった運転ストラテジーを向上させることで、CO2や排出量をさらに大幅に削減することにフォーカスしたものです。

世界中で排出されているCO2のうち、約70%が化石燃料の燃焼によるもので、その約4分の1が輸送部門によって排出されています。意欲的なパリ協定の気候目標を達成するには今後、車両のパワートレイン分野で新しい技術が望まれます。そうは言っても、高効率の電動ドライブの開発を制限するだけでは十分ではありません。事実、シェフラーの計算では、2030年には新しく製造される乗用車の約30%が完全な電動パワートレインで駆動するようになります。しかし同時に、全新車のうち40%には、内燃機関とトランスミッションが重要部品として組み入れられるハイブリッドドライブが搭載されます。そして、10年以上の時が経ってさえ、内燃機関のみを動力とする車は世界市場の30%を占めているでしょう。

シェフラーは、48V搭載電気サブシステムによって駆動するマイルドハイブリッド車に関して、市場は特に堅固な成長を示すと見ています。電気モーターをベルトで内燃機関のクランクシャフトに接続する、いわゆるP0駆動は、2030年の年間生産量がおよそ2,000万台に上ると予測されています。この種のベルト駆動式スタータジェネレータによれば、ブレーキ時に失ってしまう運動エネルギーの大部分を回収できます。また、エネルギー貯蔵には、小型で費用対効果の高いリチウムイオン電池を用いています。回収したエネルギーは、スタート・ストップ機能やセーリングモードでエンジンを再始動する際や、さらに加速する際に利用できます。運転モードを動的に変更できるようにするために、シェフラーはベルトテンショナーの新しいソリューションを開発しました。今回のシンポジウムで、電気的に作動するアクティブテンショナーも披露する予定です。

48Vソリューションは、今後数年間でハイブリッドパワートレインの他のポジションへの適用が増えるでしょう。その目的は、電気出力を20kW以上に上げ、運転の全体効率や排出挙動をさらに改善することです。P1ハイブリッドモジュールと呼ばれる、48V電気モーターをクランクシャフト上に配置した方法なら、回転数を変化させることなく内燃機関に接続できます。エネルギー回収と省燃費の運転ストラテジーは、内燃機関とトランスミッションの間に配置した48VのP2ハイブリッドモジュールによって、さらに効率が良くなります。アクスルが小型の設計要件のフロント横置きドライブ向けに、シェフラーは、ベルトまたはチェーン駆動によってトランスミッション入力シャフト上で動作するアクスルと平行に配置した改良型を開発しました。ブレーキエネルギーの回収に加え、このシステムによれば、交通渋滞にはまっているときや駐車中・発進中など、低速度での電気走行が可能になります。その上、シェフラーの48Vハイブリッドモジュールは加速と省燃費セーリングをアシストします。つまり、車両は自由に内燃機関を停止し、ドライブトレインから切り離して走ることができるのです。内蔵型の自動化クラッチによれば、エンジンが始動後に素早く回転数を上げられるようにすることで、車両が再発進する際でも優れた乗り心地を確保できます。さらに、シェフラーのP2モジュールは、費用対効果の高い形でマニュアルトランスミッションをハイブリッド化できます。

高効率化の可能性は、従来の非電動化内燃機関という点にまだまだ広がる余地があります。そのためシェフラーは、3気筒エンジンで気筒休止を行うスイッチャブルローラーフィンガーフォロワーを開発しました。今後、フォードの量産車両に搭載される予定です。加えて、ローリング気筒休止を備えたテストエンジンによる試験も実施しました。この設計では、停止するシリンダーを絶えず変更します。つまり、通常動作での4行程後、シリンダーはもう一回4行程を繰り返すのをスキップします。プロトタイプは、吸気側にフル可変バルブトレインシステムUniAir、排気側に切り替え式バルブトレイン部品を備えたことで、充填サイクルでの損失を低減することもできます。シェフラーシンポジウムで初披露されますが、サイクル次第では、ローリング気筒休止によってエンジンの排出挙動に悪影響を及ぼすことなく、静的な休止と比べてさらに2%の燃料消費率を抑えることが可能なことが分かります。

トランスミッションシステムでの効率向上を目指す技術もまた、シェフラーシンポジウムでは重要な役目を担います。例を挙げると、遠心振り子式アブソーバーは、パワートレイン内のねじり振動を減衰するという点で非常に効果的です。しかしながら、アクティブセーリングのトレンドには、従来の遠心振り子式アブソーバーがもはや機能しない極めて重要な動作上のポイントを伴います。ドライバーが内燃機関の停止と再始動に応じるために、シェフラーは、ダンパーがばねによって円周方向で互いに支持し合う新しい連成振り子を開発したのです。その上、シェフラーは特に低摩擦のトランスミッションの軸受向けに、「アンギュラローラーユニット(ARU)」と呼ばれる新設計も開発しました。これは、円すいころ軸受と似て、高負荷容量と長い定格寿命の双方を実現しています。ただし、円すいころ軸受とは異なって軸力を2方向で吸収できるため、固定側/自由側軸受どちらとしても利用できます。この配置は低摩擦を特徴とし、それによって従来のパワートレインの効率を向上させます。

*本リリースは、2018年4月16日にドイツ・バーデン=バーデンで発表されたプレスリリースの抄訳です。

発行者: Schaeffler Japan Co., Ltd.
国: 日本

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