自動車
出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2024/03/30 01:20 UTC 版)
構造
自動車はその歴史のなかで様々な構造が現れ、変遷を繰り返してきた。ここでは現在市販されている自動車として一般的なものを示す。したがって、いくつかの自動車には例外があり、特に競技用や、特殊自動車などについては構造が大きく異なる例もある。
車体構造
車体の強度部材に用いられる材料は鋼鉄が主流で、近年では超高張力鋼板の使用部位が広範にわたっており、アルミニウム合金や炭素繊維強化プラスチックなどの複合材料を用いたものも市販されるようになってきている。骨格部材以外のパネル部分には合成樹脂を用いる例も増えてきている。
構造は大きく分けてフレーム形式とモノコック形式とに分けられる。フレーム形式は独立した骨格部材の上に、車室を構成する構造物が載せられたもので、古くから自動車の車体構造として用いられ、現在でも貨物自動車を中心に採用されている。モノコック形式は車室を構成する外殻自体が強度部材として作られた構造で、20世紀半ば頃から自動車の車体構造として普及しはじめ、現在の乗用車と小型商用車(LCV)のほとんどで採用されている。
現在は内燃機関か、電気モーターを用いるものが主流である。内燃機関では、ピストンの往復運動をクランクシャフトで回転運動に変換して出力するディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどのレシプロエンジンが一般的である。それぞれに4サイクルと2サイクルがあるが、現在では4サイクルが主流となっている。
火花点火内燃機関の燃料にはガソリンが用いられるのが主流となっているが、環境性能や単価を理由に液化石油ガス(LPG)や液化天然ガス(LNG)、エタノール等のアルコール燃料が用いられる場合もある。近年では、内燃機関と電気モーターを組み合わせたハイブリッドカー、電気自動車などが普及してきている。
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ガソリンエンジン
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ハイブリッドカー(ホンダ・インサイト)のエンジン
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蒸気自動車
動力伝達
動力は、ガソリン自動車の場合は、原動機が効率的に出力を発揮する回転速度から、走行に適した回転速度へと変速機によって減速あるいは増速される。変速機は、運転者が複数の減速比から選択して操作するマニュアルトランスミッション(MT)と、自動的に選択または変化するオートマチックトランスミッション(AT)に大別できる。MTは基本的に減速比を切り替える際などにはクラッチを操作する必要があるが、このクラッチ操作を自動化したものはセミオートマチックトランスミッションと呼ばれる。近年は、MTの基本構造を持ちながらクラッチ操作と変速操作が自動制御された、自動制御式マニュアルトランスミッション(AMT)も普及し始めている。
電気自動車の場合は、原動機の効率的な回転速度の範囲が広いため減速比を切り替えない変速機を採用し、原動機を逆回転させることが可能なので後退ギアを持たない場合がほとんどである。
マニュアルトランスミッションの場合、前進の変速比は3段から6段程度が一般的だが、副変速機を用いて変速段数を2倍とする例も貨物車を中心に少なくない。
オートマチックトランスミッションは、トルクコンバータとプラネタリーギアを組み合わせたものが広く普及している。日本の乗用車では、CVTと呼ばれる無段変速機の採用例が増えてきている。いずれの方式においても、運転者の操作によって「Lレンジ」などのように減速比の範囲を限定する機構や、「マニュアルモード」、「ホールドモード」、「スポーツモード」などと呼ばれる任意の減速比に固定できる機構を備えている。
セミオートマチックトランスミッションは日本の法規ではAT車に分類され、日本車の例ではトヨタ・MR-SのSMTがある。
操舵装置
操舵は前輪の方向を変えて車体を旋回させる前輪操舵方式が一般的で、その機構全体を指してステアリングと呼ぶ。操作部を「ハンドル」あるいは「ステアリング・ホイール」と呼ぶ。ハンドルの回転はボール・ナットやラック・アンド・ピニオンなどの機構を介して車輪を左右に押す作用に換えられる。近年は油圧や電動モーターを用いて運転者のハンドル操作を助力するパワーステアリングが広く普及している。
旋回時の各瞬間に、それぞれの車輪がその動いている方向を向くようにすると、前輪の左右では舵角が異なる。例えばハンドルを右に切ると右タイヤの方が舵角が大きくなる。これについての機構をアッカーマン機構と呼ぶ。
制動・拘束装置
主たる制動操作は、足踏み式のペダルで行うフットブレーキがほとんどである。ペダルに加えられた力は油圧や空気圧を介してブレーキ装置に伝達し、摩擦材を回転部分に押しつけ、運動エネルギーを熱エネルギーに変換して速度を落とす。市販車のほとんどが、エアブレーキ以外の液圧式では、エンジンの吸気管負圧や油圧を利用した、ペダル踏力を軽減する倍力装置を有している。
下り坂などで、フットブレーキに頼り過ぎるとフェード現象で制動力が著しく低下したり、ベーパーロック現象でペダル踏力が全く伝わらなくなってしまうことがある。これらを防ぐためにエンジンブレーキを利用することが運転免許教習でも指導されているが、車両総重量が大きくエンジンブレーキだけでは抑速や減速効果が得られにくい大型の貨物自動車では、排気ブレーキやリターダを搭載する車種も多い。
高速からの制動には、放熱性に優れるディスクブレーキが有効であるが、重量が大きい車両の制動や、勾配での駐車などには、自己倍力作用の働きで「拘束力」の大きいドラムブレーキが有利となる[25]。
駐車時に車体が動き出さないように拘束するパーキングブレーキはワイヤ式または空気式のものが多い。乗用車の場合はブレーキ装置を制動用のものと共用する構造がほとんどであるが、制動用のディスクブレーキの内周に拘束用のドラムブレーキを備えるものもある。従来貨物車ではトランスミッション(変速機)出力部にドラムブレーキを備え、プロペラシャフトを拘束するセンターブレーキが一般的であったが、法改正により常用ブレーキを兼用する「ホイールパーク式」/「マキシブレーキ」と呼ばれる、ホイールを直接拘束する方式に移行した。
運転装置
運転者の座席は座部と背もたれを備えた椅子形のものが主流である。運転席の正面には操舵用のハンドルとアクセルペダルとブレーキペダル、あるいはクラッチペダルが備えられているのが標準的な自動車の構造である。ハンドルは円形が一般的だが、オート三輪ではオートバイやスクーターのような棒状のハンドルも存在した。また、腿まわりの空間的余裕が増える楕円形のハンドルを採用している車種もある。駐車ブレーキを操作する装置は、レバーを引き上げる方式のものが主流であるが、古いトラックやワンボックスカーでは杖状のレバーを車体前方の奥から手前に引き寄せる方式のものもある。また、近年では足踏み式のものや電気的に作動する押しボタン式も採用されるようになった。変速機の操作レバーはMTの場合はシフトレバー、ATの場合はセレクトレバーと呼ばれる。いずれの場合も運転席の脇、車体中央側の床に設置されているフロアシフトが大半を占める。古いタクシーやトラック、ワンボックスカーではステアリングコラムにシフトレバーを設置したコラムシフトのMTも多く存在した。一時期のAT車ではミニバンを中心に、ステアリングコラムにセレクトレバーを備える車種は珍しくないものとなっていたが、近年はインストルメントパネルにセレクトレバーを配置したものが多い。
注釈
- ^ en:taxiなど。
- ^ 1907年には純国産の実用化されたガソリン車が開発されている。
- ^ 手前からBMW・328、アルファロメオ・8C。
- ^ 手前がジャガー・Cタイプ、左奥がジャガー・XK120、右奥がポルシェ・356。
- ^ 手前からアルファロメオ・TZ、マセラティ・250S、フェラーリ・250GT SWB、アストンマーティン・DB4。
- ^ 別名スラブサイド、フルワイズ、ポントンボディ。フェンダーとボディが独立せず、一体になっている構造のこと。
- ^ ボディ表面から突起や凹凸をなるべく少なくして、空力特性や見栄えを向上させる構造のこと。1970年代のウェッジシェイプ化に伴って注目されはじめ、1980年代から量産車にも普及。2020年現在までの主流となっている。
- ^ 1980年代から普及した、丸型や角型以外の形状をしたヘッドライトのこと。1980 - 1990年代までは、主に横長の長方形や台形、或いは楕円形のようなデザインが多かった。ヘッドライトカバーがガラス製から樹脂製に変わったことで、より複雑な形状が見られるようになる。
- ^ この場合の「自動車」とは、趣味・娯楽として利用される「自動車」のこと。
- ^ このサイトは、統計調査をやる場合に絶対に示すべき母集団に関するデータ(調査対象人数(わずか10~20人程度なのか、1000人なのか、1万人なのか)、調査対象の属性、調査場所(ウェブなのか、紙媒体なのか、店頭なのか))などを全く明かしていない。このような基礎データすら明かしていない状態で主張されている数値の信憑性はかなり低い。
- ^ ただし近年のF1については、レギュレーションの変更や技術の向上などによってエンジン音の静音化が進んでおり、この音の変化に対して否定的な意見を持つ者もいる[125]。
- ^ 出典元に記載がないため、記載されている台数と台湾の頁の人口より算出。
- ^ Google Mapでロサンゼルスの午前6時版から午前9時半、午後3時から午後7時の間のトラフィックを見るとピーク時には大半の高速道路で渋滞が見られる。
出典
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- ^ International Organization of Motor Vehicle (OICA) 2000 Production Statistics
- ^ OICA 2010 Production Statistics
- ^ OICA 2013 Production Statistics
- ^ The Wall Street Journal http://online.wsj.com/articles/SB10001424052702304858104579262412636884466 Global Car Sales Seen Rising to 85 Million in 2014]
- ^ a b c d 小野浩、「戦後の日本の自動車産業の発展」『經濟學研究』 1995年 45巻 1号 p.68-76, 北海道大学經濟學部
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- ^ a b 出典元、北海道大学、新潟大学、JAMA-日本自動車工業会で数値に開きあり。
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- ^ 日本自動車工業会 「世界各国の四輪車保有台数(2012年末)」
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- ^ a b 自動車検査登録情報協会 「自動車保有台数推移表」
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- ^ 経済産業省 「物流を取り巻く現状について」平成24年11月6日」
- ^ 日本自動車工業会 「二輪車保有台数」
- ^ 厚生労働省 「国民生活基礎調査(平成22年)の結果から」
- ^ 日本自動車工業会 「都道府県別自家用乗用車の100世帯当たり保有台数(2013年3月末)」
- ^ Huffingtonpost Number of cars worldwide surpasses 1 billion.
- ^ Renault Nissan Aliance Finaly Tops The World' Ranking
- ^ World Car Brand Ranking in 2016-Top50 Focus 2 move
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