自動車において、乗り心地などの快適性だけでなく、
走行性能などにも影響を及ぼす振動。
さまざまな現象が複雑に絡み合う振動のメカニズムを
解析し、制御することができれば、
自動車はまだまだ快適に進化する
ことができるはずです。
電気電子工学を中心に、機械工学や情報工学など、
さまざまな分野を行き来しながら
振動を制御する研究に取り組み、より快適な
クルマの開発に挑戦する研究室を紹介します。
世の中に自動車が登場してから100年以上、自動車は走行性能はもちろん、安全性や乗り心地においても目覚ましい発展を遂げてきました。自動車メーカーをはじめ、さまざまな研究者たちが、あらゆる部品の改良を続け、電子制御なども組み込みながら、自動車を快適で便利な乗り物へと進化させてきたのです。そして現在も、日々さらなる改良が続けられています。大同大学工学部電気電子工学科の川福 基裕先生も「より快適なクルマ」への挑戦を続けるひとり。川福先生は、ハンドル操作に電子制御を加えることで、誰でも乗り心地のよい運転ができるクルマを目指しています。「山道の悪路を走るテストドライバーのクルマに同乗したときのことです。彼が『今から助手席の人が快適な運転から後部座席の人が快適な運転に変えますね』と言うと、それまでロデオマシンに乗っているようだった後部座席の人の揺れがピタッと止まり、反対に快適そうだった助手席の人の頭がみるみる揺れだしました。運転者の操舵でこうも違うものかと驚きました。そしてテストドライバーが感覚で行っているハンドルの微調整を電子制御でできるようになれば、より乗り心地のよいクルマが開発できるのではと考えたのです」こうして川福先生は、車の操舵と振動の関係を解析し、振動を抑える研究を始めたと言います。
川福研究室の大きな特長のひとつが、机上計算やソフト上での数値シミュレーションだけでなく、実際に無線駆動車両（ラジコンカー）を用いて、解析や検証実験を行うこと。学生たちは自らが設計やプログラムをした電子制御部品を自作ラジコンカーに組み込み、車両バネ上※の制振制御など、それぞれの課題に取り組んでいきます。研究を通して、電気電子の知識だけでなく、ものづくりに必要となる力を幅広く磨いていくことができるのです。「自動車と聞くと電気電子工学よりも、機械工学などの分野をイメージする人が多いかもしれません。私も昔はそうでした。もともとはロケットやロボットなどにも興味があり、学生時代は機械工学を専攻していたのです。しかし、現代のクルマはたとえガソリン車であってもバッテリー（電気）やたくさんの電子部品がなければ動きません。機械も電気電子の知識も両方大切なのです。現代のものづくりは、ほかにもさまざまな分野の知識や技術が結集されています。みなさんには広い視野をもって、ものづくりのプロセスを幅広く学んでほしいと思っています」
※車両バネ上…車体の振動を吸収するバネ部品「サスペンション」より上部の部分を指す
さらに近年のものづくりには情報工学系の知識も欠かせません。川福研究室でも画像認識をはじめ、AI・人工知能なども取り入れた研究も積極的に行っています。「振動を抑える電子制御ができるようになれば、人が操作するときだけでなく、昨今研究が進んでいる自動運転で車両の振動を抑えることにも活用できるはず。さらに雪道走行時の安全性向上など、多方面での応用が期待できます」スリップには、当然ながらタイヤと路面との間の摩擦力が関係しています。この摩擦力の大きさは、タイヤを地面に押し付ける力である垂直抗力の大きさに比例します。川福先生によると、車体が垂直方向に揺れて車体が浮き上がったりすると垂直抗力が不安定になるため、摩擦力が低下してスリップしやすくなると考えられると言います。つまり車体の振動を抑えることはスリップ低減効果など、乗り心地以外の面でもさまざまな効果が期待できるのです。このように電気電子工学を中心に、機械工学や情報工学など、さまざまな分野を行き来しながら研究を進める川福研究室の研究は、ものづくりのおもしろさを存分に体験できる機会にあふれています。自分で考え、自分なりの工夫を繰り返しながら、自ら制作したラジコンカーが思い通りに動いたときの達成感は格別なはずです。
