「現行車(4代目)よりもさらに走行性能を高めた」とトヨタ自動車が胸を張る5代目の新型「プリウス」(図1)。走行性能を高めたという技術的な根拠は、熟成度合いを深めたボディーにある。ボディー剛性(以下、剛性)を高めつつ振動を減らして、「気持ちの良い走り」(同社)を実現した。
新しいプリウスは、モジュラーデザインを施したトヨタ・ニュー・グローバル・アーキテクチャー(Toyota New Global Architecture:TNGA)プラットフォームのうち、中型車向けの「GA-C」を採用している。「カローラ」や「カローラクロス」、「C-HR」などでも使っているが、新しいプリウスにはその進化版である第2世代を採用した(図2)。
第2世代GA-Cプラットフォームを使った新ボディーの特徴の1つは、剛性を高めたことだ。まず、接合力を強化するために、溶接に加えて接着剤の塗布範囲を広げた。加えて、溶接の打点を増やしている。それに大きく貢献したのが、4枚の鋼板を重ねて同時に溶接する、いわゆる「4枚打ち溶接」技術の採用だ。
レーザー溶接を使わずにコストを抑える
トヨタ自動車は、抵抗スポット溶接(以下、スポット溶接)によって4枚打ち溶接を実現した。採用したのは「オープニング」と呼ぶ、ドアを開けると見えるボディーの乗降口の部分(図3)。3枚の鋼板で造るボディー骨格と、1枚の鋼板(外板)の合計4枚の鋼板で構成されている。溶接時には、電圧の大きさや電圧をかける時間、電圧をかけるタイミング、溶接ガンで4枚の鋼板を把持する力(加圧力)などの条件を最適化し、スポット溶接でありながら同時に4枚の鋼板を確実に接合できるようにした。
従来のスポット溶接では、鋼板を3枚までしか溶接できなかった。そのため、4枚の鋼板が重なった部分には、外板に切り欠きを設け、その切り欠きの部分で3枚の鋼板を溶接ガンで挟んでスポット溶接。これにより、ボディー骨格を形成していた。要は、切り欠きによって外板をよけてスポット溶接していたのである。当然、切り欠きの部分は接合されていないので、その分、剛性が低くなっていた。
現行のプリウスで採用して話題となったレーザー溶接(レーザー円形走査溶接法)「レーザースクリューウェルディング(LSW)」は、新しいプリウスでは使っていない。LSWには片側からの溶接が可能(溶接ガンで挟む必要なし)で、高速に溶接できるといった利点がある半面、コストが高い。そこで、コスト低減と最適な剛性を実現するという両面から新しいプリウスでは採用を見送った。