●9代目カローラのメカニズム

十数年ぶりにプラットフォームが一新された9代目カローラでは様々な新しい技術が採り入れられた。 ボディシェルは、ねじり剛性を30%アップさせ、サイズも大きくなったにも関わらず ホワイトボディの重量は従来と同じ300kgに抑えられている。 また衝突安全性にも配慮して従来GOAよりもより厳しい フルフラップ55km/h、側面衝突55km/h、40%ラップオフセット64km/hの厳しいトヨタ独自の基準が設けられて 新GOAを名乗っている。 対策としては主にに各部材配置及び結合構造を最適化するとともに主要骨格のストレート化や高張力鋼板 の積極的な採用であり これらの技術により軽量で強靱なボディ構造を持つこととなった。 また防錆性能を向上させるために新開発された軽量な耐チッピング性に優れた塩ビゾルを使用した アンダーコーティングを採用している。 また静粛性確保の点においても発泡剤や樹脂成形型発泡剤を採用しエンジン、タイヤからの透過音を低く抑えている。 新技術という点ではフロアを曲面パネルとすることでそれぞれの共振周波数の分散とも相まってロードノイズ及びパターンノイズの 発生や増大を抑制する構造となっている。曲面パネルの採用によりサイレンサー(アスファルトシート)の使用量を削減して 軽量化にも貢献している。

足回りは1983年デビューの5代目カローラ以来、前/後サス形式はマクファーソン式ストラットを採用していたが、 9代目カローラからはプラットフォーム一新に伴ってFF車は前/後マクファーソン式ストラット/イータビーム式 トーションビーム式となり、4WD車はマクファーソン式ストラット/ダブルウィッシュボーン式なった。 前輪に採用されたマクファーソン式ストラットサスペンションは従来と同じL型ロワアームを持つなど同じ様なメカニズムであるが 実際には全くの新設計で、構成部品の見直しや配置の最適化によるサスペンションジオメトリーの最適化によって 直進安定性と操縦応答性の線形性(一定の法則に乗っ取った応答性)、穏やかさを確保している。 ショックアブソーバーはリニアコントロールバルブ付き低圧ガス(窒素)入りショックアブソーバーを新たに開発し、 ピストン速度に対する減衰力変化を一定にすることでステアリング操作などに対する車両挙動を穏やかにし、 優れた操縦性・安定性を実現している。また中高速域を低減衰力化することで路面の凹凸に対する車両振動を 軽減し、しなやかな乗り心地を確保している。 また全車にスタビライザーを標準設定して、十分なロール剛性を確保したという。 2004年5月のマイナーチェンジでは、2ZZ-GE型エンジン搭載車のサスペンションをローダウン化した上に、 新たに新発想のパフォーマンスダンパーが採用された。従来から左右のストラットとバルクヘッドを 固定棒で固定して剛性を高めるパフォーマンスロッド(ストラットタワーバー)は広く採用されてきているが、 それによって乗り心地が悪化するという難点があった。そこでロッドではなく減衰器を付けたダンパーとすることで 通常走行時は必要十分なたわみを有し、スポーツ走行時の急な入力(速度 大)では減衰器が抵抗となって しっかりボディを支えるというメカニズムになっている。

FF車のリアに採用されたイータビーム式サスペンションは1997年のプリウスから採用がスタートしたサスペンションで、 基本的にはFF小型乗用車などに使用されているトーションビーム式サスペンションの一種である。 U字型断面をしたアクスルビーム(イータビーム)のねじれにより、同位相時(両輪ともバウンドするとき) および逆位相時(左右で違った動きをしている)のキャンバー角の変化や、トー変化が異なる点を利用して直進時と旋回時の安定性 を両立させることに成功したサスペンションである。 同位相時は左右のトレーリングアームブッシュの中心軸を結んだ線を回転中心として作動し、 逆位相時はアクスルビームのせん断中心を回転中心としてねじられる。 このときはほぼセミトレーリングアームとほぼ同じアライメント変化が起きるようになっている。 またトーコレクトブッシュによりトレーリングアームがトーアウト方向にずれてしまわないようにステア角の最適化を図る工夫もみられる。

4WD車に採用されたリアダブルウィッシュボーンサスペンションは既にビスタやセリカに採用されているものとほぼ同じ サスペンションである。 このリアダブルウィッシュボーンサスペンションはパイプとプレス鋼板の組み合わせによるL型ロワアームと鋼板製のV型アッパーアーム による全高の低いダブルウィッシュボーンとなっている。

ステアリング系部品も新たに設計しなおされ、1979年に初めてパワーステアリングが設定されて以来 、パワーステアリングが全グレードにに設定された。 従来ではパワーステアリング車とマニュアルステアリング車で区別されていたキャスター角も、 パワーステアリング装着車に適した一種類となったことで、 ボディのストラット取り付け部の取り付け穴は一箇所になった。 (キャスター角自体も2°から3.5°に寝かされた) 特にNZ系エンジン搭載のFF車には新設計の電動式パワーステアリングが採用されている。 電動式パワーステアリングにはいくつかの種類があるが、カローラに採用された 電動式パワーステアリングはコラムシャフト部に取り付けられたモーターと減速機の働きにより、 操舵時にアシストトルクを発生させステアリング操作力を軽減させるものである。 アシスト力は操舵時のみ発生させるため優れた低燃費維持性を実現している。 この他のメリットとしては、油圧回路を引く必要がないため構造が単純化でき、それによる軽量化が可能となる点が 挙げられる。 ただし、電動式パワーステアリングは未だ発展途上の技術であるために、自然なフィーリングと言った点では 油圧式にアドバンテージがある。他社製品ではラック側をアシストするものやセンサーを工夫して自然なフィーリングに 近づけているものもあるが、カローラのそれは未だ洗練されているとは言いがたく、 ノウハウの充実によって自然なフィールとなることが期待される。 このほかのモデルには油圧式パワーステアリングが採用された。 2002年の改良時には1ZZ-FE型のFF車にも電動式パワーステアリングが拡大採用されている。 これは、4代目カローラのときのボールナット式をラックアンドピニオン式に変更した時を彷彿とさせる。

トランスミッションも進化を遂げている。MT車はギア比が見直された以外は、2ZZ-GE型エンジン搭載車 のクラッチカバーにリブが追加された程度の改良しか施されていないが、ATは大幅に進化し、 新開発の電子制御式4速ATとなった。 SuperECTと呼ばれるこのATは、高精度なクラッチ油圧コントロールシステムを採用して スムースで高レスポンスな変速フィールを実現したという。 SuperECTの構成要素としては、登降坂制御、フレックスロックアップなどがある。 これらを搭載しつつ、クラストップレベルのコンパクト化とそれに伴う軽量化、 高いレスポンスと変速フィールの両立、、低フリクション技術による 低燃費特性の実現を推し進めたものをSuperECTと呼んでいる。 SuperECTは初代ヴィッツで初登場して以来、新世代トヨタ車に数多く搭載されているATであり、 CVT化が進む中、カローラは従来型機構のATをしっかりと改良して現代レベルに通用する レスポンスと燃費性能を得ることに成功している。 カローラに積まれたATは大まかに分けて3種類である。2NZ-FE型エンジンに組み合わされる U441E型、1NZ-FE型エンジン1ZZ-FE型エンジン、3C-E型エンジンに組み合わされるU34#E/U34#F系、 最後は、ステアマチックを搭載した2ZZ-GE型エンジン専用のU240E型である。

U441E型オートマチックはヴィッツと基本設計を共有するトランスミッションである。このU441E型の特徴は 4速変速機構としてトヨタ独自のラビニオ式プラネタリーギアを採用した点にある。 ラビニオ式プラネタリーギアとは、通常のプラネタリーギアと比較して より多くの変速比を発生させることが出来るよう 異なった二つの径を持つサンギア・プラネタリーピニオン対を一つの プラネタリーギアに組み合わせたものである。 従来のオートマチックでは3つのプラネタリーギアを組み合わせて4種類のギア比を得ていたが、 このU441E型では一つのラビニオ式プラネタリーギアで4種類のギア比を得ることができる。 この機構によりコンパクトなトランスミッションとなっている。 この他、登降坂制御とフレックスロックアップが採用されている。

U34#系オートマチックはU441E型の上級のトランスミッションである。 先ほどのU441E型に採用されたラビニオ式プラネタリーギアとは違い、 CR-CR式プラネタリーギアを採用している。この場合2ユニットで構成される CR-CR式プラネタリーギアで前進4段、後進1段の変速を行う。 これにより、従来型よりもコンパクトなトランスミッションとなっている。 その他の制御はU441E型と変わらない。 このU34#系オートマチックにも登降坂制御とフレックスロックアップが採用されている。

U240型オートマチックは、従来通りの3つのプラネタリーギアを用いて変速する トランスミッションである。最もたる特徴は、ステアシフトマチックが装備されていることである。 ステアシフトマチックとは、走行中にMレンジに入れ、 ステアリングスイッチを操作することでドライバーが任意のレンジに固定して スポーティな走行が出来るというものである。 ATの普及率が高まり始めた頃からATのイージーさとMTの愉しさを共存させられるような ATの開発が進められ、欧州メーカーや国産メーカーからも同様のATが登場する中、 トヨタでは1997年にフルモデルチェンジされたカルディナやアリストに初めて採用され、 トヨタのスポーツモデルに広く採用されている。 今回カローラに採用されたU240型のステアシフトマチックでは従来のレンジ固定ではなく、 ギア段固定が出来るようになっていることが大きな改良点である。 この他、フレックスロックアップは採用されないが、従来型ロックアップと登降坂制御が採用されている。

登降坂制御とは、山道を走行する際にスムースに走行できるように考えられた制御である。 分かりやすいように例を挙げると従来のAT車が長い上り坂を走行する場合、例えば3速で走行していたとする。 この時アクセルは強めに踏み込まれているが上り坂の斜度が緩やかになったり、カーブのためアクセルを戻すと 従来のAT車ではODにシフトアップしてしまう。こうなると再び斜度がきつくなったり カーブが終わり再加速するような場面では、ODでは駆動力が足りずに失速するためにドライバーは アクセルを踏み込んで再び3速にシフトダウンする。このようなことが繰り返されると絶えず変速を 繰り返すこととなる。これを「ビジー感」がある、と表現するが登坂制御ではこのビジー感を無くすために ODへのシフトアップを規制し、3速以上のギアにシフトアップしないように制御することで力強く スムースな走りを実現するのである。降坂制御とは、先程とは逆に長い下り坂を走行している際に アクセル開度が非常に少ない為にODへシフトアップされ、 エンジンブレーキが効かず車速がどんどんと上がってしまう。 このためブレーキを使って速度を落とすのだがこれではブレーキ依存度が高くなってしまい危険である。 降板制御では、アクセルオフ時の速度変化(下り坂ではスピードが落ちない)を検知しつつ、 ブレーキペダルを踏むと自動的にODから3速へシフトダウンされる。このためにエンジンブレーキが 有効に効き、ブレーキペダルを踏む回数を低減できる。そればかりではなく、スロットルオフ時の フューエルカットも有効に利用できて燃費向上効果も期待できるのである。 最近では、カーナビゲーションシステムと連動して上り坂や下り坂だけでなく、急カーブ時にシフトダウンする NAVI AI SHIFTというメカニズムも高級車には採用されている。

フレックスロックアップとは、従来のロックアップクラッチにスリップ制御を組み込んだものである。 AT車の特徴として滑らかな加速フィーリングが挙げられるが、これはトルクコンバータが 流体を介した動力伝達方式であることによるメリットであるが相応の動力損失を前提としていた。 そのため、高速域ではトルクコンバータ内のロックアップクラッチを接続させて直結状態となることで 最大の伝達効率を得ていたのが、ロックアップである。しかし、市街地走行時などの低速時には エンジンの燃焼に伴うトルク変動が大きく、内蔵のダンパー機構(ショックを低減させる)ではそうした変動成分 を吸収できないため、車両振動の面から低速ではロックアップの恩恵を受けられなかったのである。 スリップ制御は、所定のスリップ回転を定常的に与えた状態でロックアップクラッチを使用してロックアップ領域を 拡大する技術である。スリップ制御実行時には動力はトルクコンバータ流体部とクラッチ部の両方を経由して 動力が伝えられる。この分担比率は車両振動の要求上容認できるギリギリのところまでクラッチ部の分担割合を 高めている。こうすることで、快適性を犠牲にすることなく動力伝達効率を向上させることができる。 フレックスロックアップの採用で加速時のロックアップ領域も低速側へ拡大することができたが、 アクセルオフ時にもロックアップを効かせる事ができる為にフューエルカットをより有効に 活用できるようになった。10・15モードで計測した場合、ロックアップ作動率は11.2%から52.7%へ大幅に向上した。 伝達効率は作動領域では全て向上しているが、特に加速時の方が伝達効率は向上している。 このための制御システムは従来からの主流であるPID制御(比例・積分・微分を掛け合わせた制御)から H∞制御理論を応用したコントローラを量産品としては世界で初めて採用している。さらに、定常的な スリップ状態に置かれるためATFは耐久性に優れる専用品が開発された。このため社外品と交換された場合 に十分な性能が発揮できないばかりか故障の原因となるためにATFの交換を検知するとフレックスロックアップは 作動を制限する。

ブレーキは、従来型から大きく進化した。全車のホイールサイズが14インチにサイズアップされたことを 受けて、フロントブレーキのロータは14インチのベンチレーテッドタイプとなった。 リアブレーキは、従来どおり標準タイプにはリーディング・トレーリング式ドラムブレーキが、 VSC装着車と2ZZ-GE型エンジン搭載車にはディスクブレーキが奢られている。 今回、ブレーキは構成部品を最適化することによりより自然で安定感のあるフィーリングを実現したという。 ABSは従来型同様に全車に標準装備されているが、ABSにはEBD(Electronic Brake force Distribution:電子制動力配分装置)が 追加され、BA(Brake Assist:ブレーキアシスト)と含めて全車標準装備されていることが新しい。

EBDとは、ABSに追加された機能で積載状態に関わらず、前後左右の制動力を適切にコントロールする制御である。 前後への制動力分配制御によって積載状態や減速による前後荷重の変化に応じて後輪への制動力を 有効に活用できるようになるために、特に積載時における制動踏力を軽減し、優れたブレーキの効きを確保したという。 また左右への制動力分配制御によって旋回制動時に車両安定性を確保しながら 優れたブレーキの効きを確保するものだという。(例えば右旋回制動の場合、左前輪の制動力を大きくし、 反対側の制動力を小さくすると、安定方向へコントロールモーメントが働くことになる)

BAとは急ブレーキ時に急ブレーキであることを検知してより多くの制動力を 発揮させる装置である。トヨタが行った実験によると、多くのドライバーが緊急時に十分に 急ブレーキを踏めていないという結果が出ている。仮にブレーキ性能を高めていったところで、 緊急時にしっかりとブレーキ操作ができなければ、ABSも無用の長物となり効果を発揮しない。 そこでマスターシリンダ圧力センサの出力からブレーキペダルの踏み込み速度と踏込み量を 演算して、緊急と判断された場合には操作力をアシストしてブレーキ性能を最大限に発揮させることができる。 この条件は、高速道路での「チョイ踏み」からサーキット走行でのコーナー前の減速など 様々な条件から選び出された条件だという。また、ドライバーが意識的にブレーキを緩めたと 判断された場合はアシスト量を減らしてドライバーの意思に沿うような制御が組み込まれている。

安全対策という点では、アクティブセーフティの観点からは、 ヘッドライトのレンズを工夫することにより35%程明るさが向上している。 この他、タイヤ空気圧警告灯やレインクリアリングドアミラー、助手席シートベルトウォーニング、 EBD付きABS、BAは全車標準装備である。 またラグゼールのみにオプションとしてVSCが設定されている。これは車両の横滑りを 検知すると4輪の出力を調整して安全なコーナリングを実現するもので1995年にクラウンに 装備されて以来、10年の間にカローラ、ヴィッツクラスにまで採用が拡大されている。 パッシブセーフティの観点からは、SRSエアバッグ&プリテンショナー・フォースリミッター付きシートベルト 新GOAやWIL(Whiplash Injury Lessening:頸部障害低減)コンセプトシートが 採用されている。これは低速で後方から追突された際にシートバックが沈み込むことで 乗員の頭部と胴体の角度を保持し、頭部と頸部の相対的な動きを抑制して首への衝撃を緩和するものである。 またソフトアッパーインテリアは頭部衝撃吸収緩和構造と日本名に改名されて継続採用されている。 また、リアシートベルトはチャイルドシート固定機構が装備された上に、ISO-FIX対応のチャイルドシート 固定専用バーも設定されている。 マイナーチェンジではSRSサイドエアバッグがオプション設定、 また太陽光により近い白い光を出すことができるディスチャージヘッドライトも追加、後席中央ヘッドレスト の追加が行われた。 その後の2004年のマイナーチェンジでは 先進のSRSカーテンシールドエアバッグも設定された。これはサイドエアバッグでは保護できない乗員の 頭部を保護するエアバッグである。ディスチャージヘッドライトは当初のマニュアルレベリングから、 オートレベリング機構と進化している。 (これに伴い通常のハロゲンヘッドランプ車にもマニュアルレベリング機構が追加された)

また、環境への配慮としてフロントバンパー、カウルルーバー、インストゥルメントパネル、 センターコンソール、メータークラスター、ピラーガーニッシュなどにリサイクル材であるTSOPを採用している。 また、ラジエーター、ヒーターコア、ワイヤーハーネス皮膜から鉛使用量を大幅に低減する事に成功している。 更にフィールダーのリアバンパーは欧米で車両保険の額が、その車両の修理のしやすさで決まるという事に 対応して衝突でバンパーが損傷してもコンビランプに当たる事が無いように、取り付けピンとバンパー取り付け部を 工夫して積極的に外れるような構造になっている。

2002年、2004年の改良では、快適装備の充実が図られた。バリエーション毎のタイミングの差はあれど、 全席オート機構付き挟み込み防止パワーウィンドゥが装備された(キーオフ後作動タイマー付き)。 更に、ラグゼールには雨滴感知式ワイパーが採用された。これはインナーミラー前方に装着された雨滴センサーが雨を感知すると ワイパーが作動し、雨の強さに対応して間欠動作の間隔を調整すると言う快適装備である。 センサーの感度はワイパースイッチを操作することでドライバーの意思に沿うように調整することができる。 またコンライトがGグレード以上に装備された。コンライト自体は10年以上前にカローラに 採用されているが、最上級モデルではなく主力モデルにまで採用が拡大されている点が時代の進歩を感じさせる。 また、カーナビゲーションシステムを核とするバックガイドモニターや、ブラインドコーナーモニターなど エレクトロニクスの進歩によってドライバーの操作を支援するシステムが非常に充実している。 このほか、IR(赤外線)カットガラスを採用するなど、最新モデルではアクセサリーが高級車並みに充実している。

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