自動車についての質問です、 (1)なぜ自動車には、「軽い材料」が必要なのかという理由と (2)自動車の材料は、「軽い」だけじゃダメな理由 この2つを教えてください

Answer 1

mas********さんへ

>なぜ自動車には、「軽い材料」が必要なのか
車の使われ方が、長く定速運動・走行するのでは無くて、加速の繰り返しが日常だから、です。

「車軽けりゃ七難隠す」

は私の造語ですが f(^^;)、軽ければ、加速も良く成るし、燃費も良く成る。し、減速も良く成る。
速くするのが目的に成る競技車を作成する場合でも、要らない物を外して軽量化する事から始めます。
ゴテゴテとパーツを後付けするの何か、愚の骨頂。d(^。^;)

>自動車の材料は、「軽い」だけじゃダメな理由
そのパーツが受け持つ役割によって、求められる性能や評価軸・項目は変わって来ます。
例えば、幾ら性能が良いと言ったって、スペースシャトルを作るに当たっては、「鉄」を排除出来ませんでした。適材適所、が有る。
チタンとカーボン、は解りますが、それで全てを賄える、という物でも無いのです。d(^^;)

一例。
スピーカーの振動板には、軽い事、高い剛性を持つ事に加えて、適度な内部損失が不可欠です。
内部損失を持たないと、物体やおパーツの形状から来る、固有の振動、自己共振の周波数での「鳴き」が耳に付いて、使い物に成りません。
だからと言って、鉛の様に内部損失ばかりじゃ、「鈍い音」に成ってそもそも成立しない。

「スピーカー何て後付けパーツ、車の本質じゃ無いじゃん。」
というのは解ります。ので、この話を他に広げてみる。
ホンダのアコードだったかなぁ。フロアの共振、ブルブル振動が取れなかったんでしょうねぇ。制振鋼板を起用した事が在りました。
薄板の間に樹脂板を挟んで接着した物が製品化されていて、簡易なオイルパン等では、これでベコベコ音を抑えてたりします。が、これをモノコックに起用したんですねぇ。
残響音を抑えるだけでも、騒音に対するイメージは随分変わります。
アンダーコート塗って、粗毛フェルトのカーペットを当てるのでも随分静かに成りますが、それじゃ物足り無かった、という事なんでしょう。

競技車では、カーボンで製作されたパーツが多用されます。が、場合によってはケブラーを混紡します。
衝撃に対して一気に割れる様に破断するカーボンに対して、防弾チョッキに使われる位、諦めの悪い切れ難さを示すのがケブラーの持ち味だったりします。ので、F-1のモノコックでも、衝撃で壊れちゃ困る所にはケブラーを混ぜたりする訳です。

で、、、
「鉄」と言っても、様々です。一般的な鉄材は、純度100%とも、鋳物の銑鉄とも違います。鋼(はがね)です。し、熱処理が効くかどうかでも大きな違いが在ります。
アルミやチタンを使うよりも、鉄の方が丈夫で、信頼性高く作れる。
作り易くて安いなら、多数作って誤差を計測して選別して、クリアランス最小の組み合わせで組み立てる事も出来る。(選択嵌合、とか)

挙げて行くとキリが有りませんので、一先ずこの辺で。
何か有りましたら補足なさって下さいな。

Answer 2

軽さは、燃費と、運動能力の向上を図ることができます。
但し、軽さを求めると、強度が悪くなりますので、そのバランスが必要とされると思います。

Answer 3

１．
軽量化すれば燃費が向上する。
運動性能も向上する。
基本的には軽ければ軽いほど良い。

２．
ただし、軽いと跳ねる。
下手すりゃダウンフォースを真剣に考えないと宙を舞う。
また、乗り心地を良くしようと思ったらある程度重いほうが良い。
それに駆動輪に荷重がかかっていないとトラクションがかからない。
（MRやRRが有利な理由）