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LFAテクノロジーの特長 Part 1

CARBON FIBER  CHASSIS

The LFA employs a unique, in-house designed Carbon Fiber Reinforced Plastic (CFRP) cabin to achieve exceptional integrity and light-weight construction, yielding a weight savings of 100kg.
  1. 独自開発の炭素繊維強化プラスチック(CFRP)キャビンを採用し、優れた一体性と軽量構造を実現。
  2. 洗練された3つのCFRP成形工程がシャシー構造の65%を構成、重量が100kg軽量化。
  3. 新CFRP技術の独自研究により、CFRPと金属合金による先進の接合工程を開発。
  4. 社内開発のため、世界水準のCFRP技術を他のレクサスモデルの量産に展開することが可能に。

LFA開発のチーフエンジニアである棚橋晴彦によれば、このクルマの最も基本的な要件の1つは、総重量を最小限に抑えること。そのためにチームが開発工程の初期段階で下した大胆な決断――アルミ製のボディ構造から先進の炭素繊維強化プラスチック(CFRP)キャビンに切り替えること。これにより、100kgもの軽量化を達成しました。

CFRP成形工程

LFAのシャシー構造全体に占めるCFRPの割合は65%に上ります(35%はエンジンとサスペンションを支持するアルミ合金ブレース)。LFAの構造設計では、3つのCFRP成形工程が採用されました。

工程1
プリプレグは、熱硬化性樹脂を含浸した炭素繊維シートを使用する手動の敷設工程です。これによりきわめて硬性の高い安定した構造をつくり上げます。LFAでは、主にメインキャビンフレームの成形に使用されます。
工程2
RTM(樹脂注入成形法)では、事前成形された炭素繊維部品を使用。この部品にはその後熱硬化性樹脂を含浸させます。この工程は、LFAトランスミッショントンネル、フロアパネル、ルーフ、ボンネットに使用されます。
工程3
C-SMC(炭素繊維強化シート成形複合材料)にはダイスで成形した短い炭素繊維が用いられます。この工程は、LFAのCピラーとリヤフロアで使用されます。

CFRP

現在のところCFRPの導入例は限られており、高性能自動車での採用は極めて希少です。この高度なCFRP構造を100%社内で開発するという決断を下したことこそ、LFAが他のスーパーカーと一線を画している理由の1つなのです。

このアプローチによるメリットを最も顕著に示すのは、レーザースレッドセンサーを使用した自動織込み工程の開発でした。これによって複雑なCFRP部品であっても、繊維の完全性を維持しながら生産時間を大幅に削減することに成功しました。

LFAチームはまた、炭素繊維と金属部品を結合するための高度な接合技術も開発しました。従来の接合工程では、CFRPで包まれたねじ状アルミインサートを使用していました。一方LFAでは、2つの素材を結合するフランジ付きのアルミカラーを採用。インサートまたはCFRPへの直接接触を必要としない革新的なシステムを導入しました。

CFRP技術の完全社内開発により、レクサスの厳密な基準を満たすLFAボディのみならず、画期的な軽量化技術を将来他のレクサスモデルにも展開することが可能になりました。

4.8L V10 ENGINE

4.8L V10 ENGINE

  1. 圧倒的な性能を備えた新開発の専用4.8L V10エンジン
  2. アイドル状態から0.6秒でレッドライン(限界回転数)の9,000rpmに達するきわめて応答性の高い設計
  3. 低摩擦のモータースポーツ用部品により、最大出力および最大トルクは412kW(552hp)/8,700rpm、480N・m(354 lb-ft)/7,000rpm
  4. 通常のV6エンジンと同等の重量、従来のV8エンジンと同等のコンパクト設計で、85.7 kW/L(1.9hp/立方インチ)の出力を達成。
  5. 究極のパワーと超軽量の組み合わせにより、100km/h(62mph)までの加速時間はわずか3.7秒、最高速度は325km/h(202 mph)※日本モデルでは180km/h。

ドイツのニュルブルクリンク24時間レースでの経験を基に、LFA開発チームはレース仕様のV10エンジンをLFAに搭載。このエンジンは、コンパクトさ、軽量性、パフォーマンスにおいて新基準を打ち立てました。

この専用1LR-GUEエンジンは、プライマリー/セカンダリーバランスの最適化のためバンク角を72度のワイドアングルに設定。チタンバルブとコネクティングロッド、鍛造アルミピストン、ダイヤモンドライクカーボン(シリコン含有)コートのロッカーアームなどに、特殊軽量素材を採用しています。

潤滑システム

LFA V10エンジンの特徴は、ドライサンプ潤滑システムです。このシステムは、エンジン室内の奥にブロックを配置して車両の重力と慣性の中心を下げるだけではなく、強いGがかかる高速コーナリング時でもエンジンのオイル潤滑を維持することができます。

これにより、超高性能エンジンのサイズ/重量特性の定義を一新する、比類なき動力装置が生み出されました。従来のV8と同等サイズのコンパクト化と、V6エンジンと同等の軽量化を両立したLFAのV10エンジン。最大出力および最大トルクはそれぞれ、412kW(552hp)/8,700rpm、480N・m(354 lb-ft)/7,000rpmです。これに車両の軽量化と最新の空力設計が加わることで、100km/h(62mph)までわずか3.7秒という加速時間と最高速度325km/h(202mph)を実現しています。※日本市場向けモデルの最高速度は180km/hです。

エンジンベンチマークテスト

この革新的なエンジンは、ヤマハと共同で開発されました。エンジニアリングにおける日本のスペシャリストとレクサスとの長年のチームワークによってもたらされた成果です。

Dramatic Sound

Dramatic Sound

  1. LFA V10エンジンの音響調整により、F1を彷彿とさせるドラマチックなエンジンサウンドを創出。
  2. 最適な音響を生み出すために綿密に調整されたサージタンク。
  3. チタンデュアルステージリヤサイレンサー内を走る調整済み大口径等長エキゾーストマニホールド。
  4. LFAキャビンを重厚な吸排気音で満たす3つの音響調整サウンドチャンネル。

「Lexus LFAは、思わず鳥肌が立つような比類ないパワーと排気音が味わえるクルマです」(棚橋晴彦チーフエンジニア)。F1のレーシングカーがレブリミットで生み出す紛れもないF1エンジンサウンドにインスピレーションを受け、棚橋とそのチームは、LFAの革新的なV10パワープラントのサウンドをさらに改良、綿密な調整を施しました。優雅でありながら低く重々しいアイドリング音から、もの悲しい叫び声にも似た背筋を刺激するようなトップスピード音まで、キャビン内外を問わず聞く者を圧倒する強烈なサウンドを響かせます。

棚橋とそのチームはLFAエンジンの2次燃焼数を重視し、その後1次、2次、3次の燃焼共振を導入。自らがつくり出した他の乗用車とはまったく異なる特徴的な排気音を「オクターブハーモニー」と呼んでいます。複数ステージの排気システムを綿密に調整することで実現したオクターブハーモニーにより、加速感とスピード感が大幅に向上しました。

サージタンク

エンジン音を生成するために不可欠な部品であるサージタンクは、最適な音響を生み出すために綿密に調整されています。実際の楽器のデザインを採り入れてサイドの剛性を高め、水平リブを前部に追加することで、より強力な吸気をつくり上げました。

燃焼後、エンジンの左右バンクから別々の大口径等長エキゾーストマニホールドを通じて排気を行うことで、トルクレベルを高めながら明瞭な音質を実現しています。触媒コンバーターを通過した後、それぞれの排気は2本のサブマフラー内を流れ、車両後部のギヤボックスの後ろにある多段階チタンサイレンサー内で合流します。

チタンサイレンサーには、エンジンのスピードに応じて排気フローをチャンネル化するバルブ作動機構が組み込まれています。3,000rpm以下の状況では、バルブを閉じたまま複数のチャンバーを通じて排気を行い、品のある落ち着いたサウンドをキープします。ひとたび3,000rpmを超えると、排気は開いたバルブから1つのチャンバーを通過し、高オクターブのソプラノ音を響かせます。

エンジンの吸気音と排気音は、綿密にチャンネル化されてLFAのキャビンへ。メインチャンネルは、サージタンクからメインダッシュパネル下のキャビンにまで通じています。これを補完するのが2つの追加チャンネルで、1つは上部カウル開口部、もう1つは下部リフレクタに設置されています。これらのチャンネルによって、ドライバーは運転席にいながら、まるでコンサートホールにいるような3Dサラウンドのエンジンサウンドを堪能することができます。

6-Speed Automated  Sequential Gearbox

6-Speed Automated  Sequential Gearbox

  1. ドライバーの意のままのコントロールが可能な高レスポンス6速オートメーテッドシーケンシャルギヤボックス(ASG)。
  2. 独特のパドルシフトフィーリング。7つのシフトスピードから選択可能。
  3. リヤアクスル上のトランスアクスルレイアウトにより、コーナリング時の俊敏性と高速制御性を向上。
  4. 200ミリ秒の超高速アップシフトをコンピューター制御による回転数に一致したダウンシフトで補完。
  5. あらゆるニーズに応える4つの運転モード ― 「オート」、「スポーツ」、「ノーマル」、「ウェット」。

高速走行には、とぎれない爆発的加速を瞬時に行うギヤボックスが必要になります。6速オートメーテッドシーケンシャルギヤボックス(AGS)は、軽量・コンパクトでありながら、エンジンの幅広い出力帯に確実に対応。さらに、これまでにないドライビングフィーリングの提供を目指し、ドライバーとパワートレーンのダイレクトなかかわりを体感できるよう設計されています。

このASGはステアリングコラムに装着されたパドルシフトにより操作され、エンジンと連動して作動。悪条件下でも車両の十分なコントロールを可能にします。

ドライバー重視の設計を象徴しているのがパドルシフト機能です。右側のアップシフトパドルと左側のダウンシフトパドルは、それぞれ操作するために必要な力が異なります。アップシフトでは、ほんの少し指ではじくだけですが、ダウンシフトではドライバーとトランスミッションの機械的なリンクを強化するため、より強い力を必要とします。

T6速ASGは、トルクセンシングリミテッドスリップディファレンシャルを通じて後輪を駆動させます。リヤアクスル上のトランスアクスル構成により、車両の最適な重量配分にも寄与しています。この最先端のトランスミッションは、ミクロンレベルのギヤ研磨によりシフト精度を高めるとともにギヤの異音を低減。ドライビング感覚の明確に異なる7つのシフトアップスピードを選択できます。シフトアップにかかる時間はわずか200ミリ秒。一方ダウンシフト時には速度に対応したスロットルブリッピングが働き、車両を最適にコントロールします。さらに、ASGには「オート」、「スポーツ」、「ノーマル」、「ウェット」の4つの運転モードを設定。各モードはそれぞれ独自のシフトプログラミングとエンジン/ブレーキ制御のロジックシステムを備えており、路面条件に合わせたシステム調整が可能です。

DYNAMIC BALANCE

DYNAMIC BALANCE

  1. ミッドフロントエンジンとリヤトランスアクスルレイアウトにより、最適な走行バランスをもたらす48:52という理想的な前後重量配分を実現。
  2. フロントエンジンとリヤトランスアクスルをつなぐ剛性トルクチューブでバランスのとれた強靭なシャシー構造で必要とされる、エンジンとトランスミッションの柔軟なリンクが可能に。
  3. すべての主要補助部品の重量を最適化。慣性モーメントを抑制し俊敏性を高めるためホイールベース内側に部品を配置。

「LFAでは、主役を演じるのは常にドライバーであり、クルマはそれをサポートするのです」(棚橋晴彦チーフエンジニア)。LFAプログラムに着手する前、棚橋の開発チームは、自動車の基盤となる構造がその動力性能を左右することを切実に認識していました。ハイレベルの動力バランスを備えたクルマだけが、レクサスの名にふさわしいスーパーカーとなるのです。

高性能スーパーカーの理想的な重量配分は50:50。これが一般的な考えとされますが、完璧な重量比とは、クルマが潜在的な動力性能をフルに発揮できる比率のことです。これを念頭に置いたLFA開発チームは48:52の重量配分を目標としました。

LFAがフロントミッドシップエンジン/リヤトランスアクスルレイアウトを採用したのは、フロント/リヤの完璧な重量配分と高剛性の構造を実現するためです。この構成により、FRレイアウトがもつコントール性能や直線安定性と、MRプラットフォームがもつ高いハンドリング性能やコーナリング時の機敏性が融合しました。

V10エンジンと6速ASGトランスアクスルは、剛性トルクチューブで接続されています。この強固な連結により、パワートレーン全体の剛性が大幅に強化されました。

主要部品は可能な限りホイールベース内側の低位置に配置。燃料タンクは、リヤトランスアクスルをまたぐ鞍形状としました。アルミ製ブレーキキャリパーは、自動車の重心に近づけて配置し、ディスクには低重量のカーボンセラミック材料(CCM)を使用することにより、従来の鋳鉄ディスクと比較して20kgの軽量化を果たしました。

Suspension and Brakes

Suspension and Brakes

  1. アルミ合金構造のダブルウィシュボーン式フロントサスペンションと、マルチリンク式リヤサスペンションで構成される独自のレイアウトが、高い俊敏性と軽量化を実現。
  2. LFAレース仕様車から受け継いだ、専用のリモートリザーバーモノチューブ式ショックアブソーバー。
  3. 鍛造アルミ製ナックルと空洞アンチロールバーにより、ばね下重量をさらに低減。
  4. 20インチ鍛造アルミホイール+非対称ブリジストン製タイヤ(フロント265/35ZR20、リヤ305/30ZR20)。
  5. フロントに6ピストンキャリパー、リヤに4ピストンキャリパーを備えたカーボンセラミック製(CCM)2ピースブレーキディスクにより、最高速度でもきわめて安定した制動性能を発揮。
  6. フルフローティング構造のディスクにより熱膨張を防止。

ウィッシュボーン式フロントサスペンション

ニュルブルクリンク・ノルドシュライフェでの徹底的な開発作業によって生まれたLFAは、高性能のダブルウィッシュボーン式フロントサスペンションおよびマルチリンク式リヤサスペンションレイアウトを採用。ドライバーに対するステアリング/シャシーの確実なフィードバック、限界域での優れたバランス性能、卓越したグリップ力、確かな高速安定性を実現しています。

ダンパーは、あらゆる速度域で直進/コーナリング時の減衰特性を確保するために専用設計されました。ダイヤモンドライクカーボン複合材でコーティングされたピストンロッドと、ニッケルシリコンでプレートされたシリンダーウォールを特徴とし、摩擦抵抗のない優れたレスポンスを実現。リモートリザーバーシリンダーには、ベースバルブ経由でメインシリンダーに接続された伸縮性金属ベローズを採用しています。

マルチリンクリヤサスペンション

限界まで軽量化を目指したサスペンションは、鍛造アルミ製ナックルとサスペンションアームに、ばね下重量を低減する空洞アンチロールバーを組み合わせています。ニュルブルクリンク24時間レースでの経験から生まれたLFAは、極端なGに対応できる高剛性プラットフォームを実現するため、シャシー構造の下部にそってクロスブレーシングを採用。フロントとリヤのクロスブレーシングは、格子スタイルの中央ブレースを介して接続。これらのブレーシングは、シャシー前部のCFRP製パフォーマンスロッドとアルミデルタブレースにより補強されています。

カーボンセラミック製ブレーキディスク

2008年と2009年のニュルブルクリンク24時間レースを完走したLFA開発車は、従来の鋳鉄ブレーキディスクを採用していました。しかし量産車のLFAには、最新のカーボンセラミック素材(CCM)を用いたブレーキディスクが使用されています。各CCMディスクは従来の鋳鉄ディスクよりも5kg軽量化されており、ばね下重量の大幅な低減により、ステアリングの精度と機敏性を向上させています。従来のスチールブレーキディスクに比べ、フェードフリーの卓越した制動力を備えたCCMディスクは、過酷な運転状況でも信頼のおけるパフォーマンスを約束します。

直径390mm(15.4インチ)のフロントブレーキディスクには、6ピストンアルミ対向モノブロックキャリパー、直径360mm(14.2インチ)のリヤブレーキディスクには、4ピストンアルミ対向モノブロックキャリパーを使用。さらにブレーキ温度に左右されない制動力を確保するため、ディスクを挟み込むレクサス独自の高摩擦ブレーキパッドも設定しました。フルフローティングディスクを採用し、高温下でのディスクの変形を容易に吸収できる設計とすることで、冷却効率を20%改善しています。

LFAのホイール部には、20インチの鍛造アルミBBSホイールに専用のブリジストン製非対称タイヤ(フロント265/35ZR20、リヤ305/30ZR20)を採用しました。

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LFAテクノロジーの特長 Part 1
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