フォーミュラ・ステューデントは、世界中の大学チームが独自のフォーミュラ・レーシングカーを開発、製作、発表、運営する国際的な学生設計競技である。ドレスデン工科大学のELBFLORACE Formula Studentチームもそのひとつだ。2006年に登録団体として設立され、毎年約80人の学生が積極的にプロジェクトに参加しており、2025/26シーズンにはすでに18台目の車両を製作している。これはヨーロッパのレーストラックを完全電動で走行する。世界的な比較では、彼らの成績は何年にもわたって上位10％に入っている。こうした結果は、ACEをはじめとする大学や産業界のスポンサーの支援なしにはありえない。

前シーズンの車両、EFR17ed05（通称「ZoE」）は、重量わずか約168kgで、各35kWの4つの水冷式ホイールハブモーター、自社開発のインバーター、カーボンファイバー強化プラスチック（CFRP）製のモノコックを搭載し、2025年夏に停止状態から時速100kmまで2.3秒以下で加速した。レーシングカーのスピードをコントロールするために、ドライバーはアクセルペダルとブレーキペダルを自由に操作できる。さらに、タイヤのスリップを監視したり、トルクベクタリングによってより俊敏なコーナリングを可能にするなど、いくつかの自社開発の制御装置によって駆動がサポートされている。

特別な要求に応えるペダルデザインとガススプリング

一般的な乗用車と比較して、ペダルは車両に接続される方法が大きく異なり、ペダルトラベルが異なるだけでなく、ドライバーに適切なドライビング体験を提供するために、より高い要件を満たしています。例えば、より大きな振動、車両の動的応答、ドライバーの肉体的疲労を可能な限り軽減することなどが考慮されなければならない。両ペダルは、ドライバーの変化に合わせて最適な位置に調整できるよう、それぞれの台車に取り付けられています。

レーシングカーを加速させるために、ドライバーはCFRP製のペダルを持ち、このペダルは、CFRPチューブレール上を移動するために、同じくCFRP製の3Dプリントされたソリに取り付けられている。ペダルの支点はドライバーのかかとにあり、磁気ドープされたボルトの形をしている。ペダルとボルトの回転は、異なる設計の2つのホールセンサーによって冗長的に決定される。平行に配置された2つの工業用ガス圧スプリングがペダルトラベルを安定させ、ライダーにライディングエクスペリエンスのための付加的な機械的抵抗を提供する。この抵抗はドライバーのフィードバックに合わせることができる。ACE Stoßdämpfer GmbHは、レーシングカー設計のこの分野における主要なサポーターであり、GS-10-20-AD-100NとGS-12-20-AD-100N工業用ガススプリングを使用してELBFLORACE e.V.のスポンサーを数年間務めています。同社との連絡は常にスムーズで、礼儀正しく、貴重な情報を提供してくれる。

コンパクトで軽量な機械要素で最適な統合を実現

フォーミュラ・ステューデントのレギュレーションとそれに伴う安全要件により、ブレーキペダルの設計自由度は制限されている。そのため、ペダル、キャリッジ、レールはアルミニウム合金EN-AW-7075製で、フットガイドのみCFRP製となっています。ブレーキペダルが踏まれると、直列に取り付けられたダイヤフラム力センサーが、個々のガス圧スプリングによって規定された力まで作動します。レーシングカーは制動され、ロードセルの出力信号と4つの電気モーターの回生によってエネルギーが回収されます。機械的なブレーキは、離脱力を超えてガス圧スプリングが大きく動いた場合にのみ、フロントとリアのブレーキ回路用の2つのマスターブレーキシリンダーを介して開始されます。

特に、ピストンロッドが伸びたときの挿入力と、それに達するまでのわずかな距離が、フォーミュラ・ステューデント・チームELBFLORACEのガススプリングの使用を正当化しています。これにより、メカニカルブレーキングプロセスとそれに伴うエネルギーロスは、設計されたペダル踏力でのみ開始されます。ELBFLORACEに加え、ガスストラットは他の数多くのチームのフォーミュラ・スチューデント車両にも採用されています。どのチームもガススプリングが他のスプリングタイプに比べてコンパクトで軽量であることを利用しています。そのため、フォーミュラモータースポーツカーの狭いフロントエンドに使用することができます。

ELBFLORACEは、充填バルブによってガス圧を個別に調整でき、スプリング全体を簡単に交換できるため、ペダルの後付けにも柔軟に対応できます。ガススプリングの寸法は、アプリケーションの範囲内で伸縮力に依存しません。ACE Stoßdämpfer GmbHのガススプリングはメンテナンスフリーで、その寿命は集中的な使用でも1シーズンをはるかに超えます。

将来、軽量素材のガススプリングが登場？

まとめると、ELBFLORACE Formula Student Team TU Dresden e.V.は、革新的なテクノロジーと的を絞った開発プロセスが、学生という環境でいかにトップパフォーマンスを達成できるかを示しています。非常に意欲的なチームと最先端の素材や技術の使用により、軽量構造、駆動技術、制御工学の面で基準を打ち立てる車両が毎年開発されている。理論的な知識と実践的な応用の組み合わせは、学生を職業的な将来に向けて最適に準備させるだけでなく、電気モータースポーツと自律走行モータースポーツの分野における技術進歩を促進する。

軽量構造をさらに最適化するためには、ELBFLORACE e.V.が軽量材料で作られたガススプリングの開発に参加し、将来的に自動車に搭載することが望ましい。ACEのような産業界のパートナーとの継続的な支援と緊密な協力関係は、世界中の大学における教育とイノベーションの精神に対するプロジェクトの重要性を強調している。