自動車

自動車のデザイン

現代の自動車は、特定の設計機能を持つサブシステムを採用した複雑な技術システムである。 その中には、既存技術のブレークスルーや、電子コンピューター、高強度プラスチック、鉄や非鉄金属の新しい合金などの新技術から発展した、何千もの構成部品で構成されているものもあります。

乗用車は家族の主要な交通手段として登場し、世界中で14億台が稼働していると推定されています。 そのうちの約4分の1は米国にあり、年間3兆マイル（約5兆キロメートル）以上が移動しています。 近年、アメリカでは何百種類ものモデルが提供されているが、その約半分は外国メーカーのものである。 その約半数は外国メーカーによるもので、独自の技術的進歩を生かすため、各メーカーは新しいデザインの車を頻繁に発表している。

新しい技術開発は、競争を成功させる鍵であると認識されています。

これらの優れた技術的進歩は、経済的な影響なしに行われるわけではありません。 Ward’s Communications Incorporated の調査によると、1980 年から 2001 年の間に、アメリカの新車の平均コストは 4,700 ドル増加しました（2000 年のドルの価値に換算して）。これは、安全性と排ガス制御の性能要件（エアバッグや触媒コンバーターの追加など）が義務づけられたためです。 その後も新たな要求事項が実施され続けた。 コンピュータ技術の追加も自動車価格を押し上げる要因で、2009年から2019年にかけて29％上昇した。 これは、燃費の工学的改善に関連する消費者コストに加えて、燃料購入の減少によって相殺される可能性があります。

車両の設計は、その使用目的によって大きく異なります。 オフロード用の自動車は、厳しい過負荷や極端な動作条件に対して高い耐性を持つ、耐久性のあるシンプルなシステムでなければなりません。 逆に、高速で限られたアクセスしかできない道路システム向けの製品は、より多くの乗客の快適性オプション、より高いエンジン性能、最適化された高速ハンドリングと車両安定性を必要とします。 安定性は、主に前輪と後輪の重量配分、重心の高さと車両の空力的圧力中心に対する位置、サスペンション特性、および推進に使用する車輪の選択によって決まります。 重量配分は、主にエンジンの位置と大きさに依存する。 一般的なフロントマウントのエンジンは、このレイアウトで達成しやすい安定性を利用している。

ボディ

自動車のボディ デザインは、ドアの数、座席の配置、および屋根構造によって頻繁に分類されます。 自動車のルーフは、従来、ボディの両側にあるピラーで支えられていました。 ファブリックトップが開閉するコンバーチブルモデルは、フロントガラス脇のピラーで上半身の強度を確保しており、コンバーチブル機構やガラス部分は基本的に非構造である。

新しい工場設備はコストが高く、毎年まったく新しいデザインの車を生産することは現実的でありません。 完全に新しい設計は、通常、3 年から 6 年のサイクルでプログラムされており、一般に、サイクルの間にマイナーな改良が行われます。 以前は、全く新しい設計をするために、4年もの計画と新しい工具の購入が必要だったのです。 現在では、コンピュータ支援設計（CAD）、コンピュータシミュレーションによるテスト、コンピュータ支援製造（CAM）技術により、この所要時間を50％以上短縮することができます。 工作機械を参照。

自動車のボディは一般的に鋼板で形成されています。 プレス加工でしわや破れがなく、深い窪みに成形できるように、さまざまな元素で合金化されています。 鋼は一般に入手しやすく、安価で加工性も良いため、使用されている。 しかし、用途によっては、アルミニウム、ガラス繊維、炭素繊維強化プラスチックなど、特殊な性質を持つ材料が使われることもある。 ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレン、ポリプロピレン、エチレン系プラスチックは、より強靭で、へこみにくく、脆く変形しにくいように処方されています。 これらの材料は、ボディパネルに使用されています。

腐食性物質からボディを守り、強度と外観を維持するために、特殊な下地処理と塗装が行われます。

腐食成分からボディを守り、強度と外観を維持するために、特殊な下地処理と塗装が行われます。 その後、浸漬とスプレーの工程を何度も繰り返します。 塗装は、エナメルとアクリルラッカーが一般的です。 スプレー塗料に静電気を与え、高電圧で表面に引きつける電着塗装を行うことで、均一な塗膜と手の届きにくい部分をカバーすることができます。 工場での乾燥工程を短縮するため、コンベアライン付きのオーブンを使用。 腐食しやすいボディ部分には、亜鉛メッキや耐食性に優れたステンレスを使用

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