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モノコックボディって・・・

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  • 質問No.55854
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最近(前から?)よく耳にする
「モノコックボディ」ってなんですか?
またどんな特徴なんですか?
教えてください。
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質問者が選んだベストアンサー

  • 回答No.4

 さまざまなご意見が出ている様ですが、自動車に於ける専門用語としての一般的な見解をお知らせ致します。(自分はフォーミュラからトラックまでのシャシ及びサスペンションの研究・開発を専門としております)。

 モノコックとは、基本的には骨組みを持たず、路面等から受ける応力を外皮が受け持つ構造を指し、それは自動車に限らず自転車でもバイクでも船舶でも飛行機でも適応可能です。

 さて今日の自動車の世界では、車体構造をモノコックとセパレートフレームとスケルトンの3種類に分けています。
 乗用車の様なフレームを持たず、鉄のハコに直接懸架装置やエンジン等を取り付ける構造は、全てモノコックと呼びます。応力を受ける外板はせいぜいルーフとリヤフェンダだけなので、厳密な意味ではモノコックではありませんが(学術的にはユニットコンストラクションと言います)、トラックやオフロード系RVに見られるセパレートフレーム構造と差別する為、モノコックと呼んでいます。
 スケルトンはジャングルジムを組んで、そこに鉄、アルミ、カーボンやガラスのFRP等の板を貼ったモノで、分離可能なフレームは持ちませんが、骨組みがしっかり入っています。今日の観光バスは、ほとんどこの構造です。(昔はスーパーレッジェラ構造とも呼ばれました。フェラーリF40やランボルギーニカウンタック等もこの構造に分類されます)。

 モノコックの構造的な特徴ですが、応力を外板或いはそれに近い板材の面剛性で受ける為、その板材に穴をあける(窓やドアも巨大な穴です)事を極力避けなければなりません。
 そぅ言った意味ではモノコック構造の最たるモノはレーシングマシンで、一見屋根とドアがある耐久レース用のレーシングカーでも、フロントウィンドゥやドアはモノコック内部ではなく、モノコック本体から突出した構造となっています。
 尚、バスタブモノコックとは’70年代に盛んに使われた、ペダル部分まで上部全体がポッカリ開いたアルミモノコックを指します。(リベットと接着剤で組みたてたモノで、当時使われたA2017とゆぅ材質とその溶接技術の問題から、特殊な例を除き溶接は用いてませんでした。これは見た目がホントに風呂オケで、ドライバは長々と風呂に漬かる様に着座する為、この名前で呼ばれています)
 しかしこれでは開口部が広すぎ、当然捻り剛性上不利なので、今日では開口部はドライバ周りだけで、ペダル位置からハンドル周りまでをスッポリ覆った構造になっています(バスタブモノコックに対しては、フルモノコック、クローズドモノコック等と呼ぶ場合があります)。

 ついでに。
 主に1人乗りのレーシング・フォーミュラではエンジンがモノコックに直接取りつけられているとお考えの方が多い様ですが、ちゃんとエンジンマウントがあります。
 量産車ではエンジンマウントはゴム製ですが、レーシングマシンでは板バネです(エンジンマウントを完全に剛体とすると、モノコックのエンジン取付部にヒビが入ります)。勿論、量産のゴム製よりは遥かに高剛性ですが、しかし他の部分(モノコックやエンジン本体)よりは低剛性の部品としなければなりません。
 その為、この手のレーシングマシンでのモノコックの最弱部は、エンジンマウントの位置、即ち、エンジンとモノコックの繋ぎ目となっています。
 斯様なワケで、レーシングカーと言えども、材料力学的、構造力学的には、モノコック構造の利点をフルに生かし切っているとは言えません。
 この辺りに、未来のレーシングマシンの構造のヒントが隠されているかもしれません。

 さて、自動車以外でお聞きになったとの事ですが、なんでしょう?
 これはkenkenkent様御指摘の通り自転車の可能性もありますし、一方、最近では閉断面構造の構造体を、何でもモノコック構造と称する傾向にありますので、意外に乗物等では無いかもしれませんね。
お礼コメント
noname#1186

専門家の方からの解説がいただけ光栄です。
ただ私のようなシロートには少し難しい話でしたが・・・
きっと私が耳にしたのはそういった特徴をもつ一般的な
構造体のことだったのでしょう。
ありがとうございました。
投稿日時 - 2001-03-26 18:17:01
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その他の回答 (全4件)

  • 回答No.1

モノコックボディーとはトラックなどのフレームの上にキャビンや荷台を載せるという構造ではなく、ボディー全体で強度を持たせるように設計されたもので、乗用車などは殆どがこの構造です。例えば、乗用車の下側を除いてみるとわかると思いますが、サスペンションの取り付け部分や、エンジンマウントの取り付け部分などがボディーそのものであり、独立したフレームを持っていないことが解ると思います。フレームとボディーをいったい構造としたものです。利点としてはフレームとボディーを別に作るより軽量化できることと、衝突時に全体が潰れる事により、衝撃を吸収することができる等でしょう。不利な点としては局部的に大きな荷重を受けると変形してしまうと言うことでしょう。従って、トラックのように荷重が一部に集中する(例えば荷台の中央に10tの積荷など)ような車種ではモノコックボディーを使用することはまずありませんし、オフロード車などの非常に大きな負荷が車体に掛かるような用途の車でもモノコックは採用されません。例えばジープや2t以上のトラックなどでは、動力系統(エンジン)、駆動系統(ミッション、ディファレンシャル、ドライブシャフトなど)、懸架(サスペンション)は全てフレームに取り付けられていて、フレームのみで十分な強度を持っています。その上に乗車や積載のためのキャビンや荷台を載せた構造になっています。
お礼コメント
noname#1186

ありがとうございました。
これで胸のつっかえがとれたような気がします。
投稿日時 - 2001-03-25 21:06:31


  • 回答No.2
レベル13

ベストアンサー率 30% (565/1854)

モノコック(monocoque)とはフランス語で『(馬車・
航空機などの)単殻胴体の、卵型胴体の』と言う意味の
単語です。つまり、メインになるフレームに対してボディ
パネルを取り付ける方式ではなく、外殻全体がストレス
メンバー(強度を受け持つ構造体)になっている物を
呼びます。私もずいぶん昔に読んだ本の中では、sailorさん
のおっしゃる様に、一般の乗用車もモノコック構造だと
書いてありました。キャビン(人が乗る部分)が単殻の
部分にあたり、そこから生えたフレーム部分にエンジンや
サスペンションが取付けられています。普通乗用車の場合、
事故でボディパネルなどが曲がっても、修復歴には残り
ませんが、外見上は小さなトラブルでも、このモノコック
部分の変形を修正すると『修復歴有り』とされる様です。
ただ、外殻だけではなく、そこから突出した構造体を持つ
と言う意味では、厳密に言うと、モノコック構造とは
ちょっと違うんじゃないか? と言う気もしなくはないですが・・・。

一般的には普通乗用車の事をモノコックと呼ぶ事は、
あまり多くはありません。
モノコックと言う言葉を一番よく耳にするのは、F1など、
レーシングカーではないでしょうか? F1などの場合、
車の本体部分にあたるモノコックは、ドライバーの爪先
から、背後数10cmのところまでの長さで横幅も、ドライバー
の左右20cmもないくらい小さなものです。その大きさや
形から、『バスタブ(湯舟)』とか『走る棺桶』などと
呼ばれたりもします。材料は軽量・強固なカーボン繊維
やケブラー繊維でできたシート(布?)を何層にも重ねた
物でできており、ドライバーを包み込む、その『殻』自体で
車にかかる強度を全て支えています。モノコックの素材に
カーボンが使われる様になってから、F1マシンの強度は
飛躍的に向上し、クラッシュ時にドライバーが死亡する
事が減りました。カーボンが使われる前はアルミモノコック
が主流だったのですが、アルミの場合はモノコックと言っても
アルミの棒や板を熔接して組み立てた構造の物で、事故
の時などには、モノコック自体が変形してしまったり、
熔接が剥がれてモノコックが粉砕してしまうなど、
安全性の面では、かなり不安な物でした。

さらにレーシングカーの場合は、一般車と違い、モノコック
に、エンジンを直接取り付けています。一般車の場合、
ゴムなどでできた『エンジンマウント』を介して、フレーム
にエンジンを取り付ける事で、エンジンはら発生する振動
がキャビンなどに伝わらない様にしているのですが、
レーシングカーでゴムマウントなどをしてしまうと、ゴムの
たわみのせいで、車のハンドリングなどがヨレヨレになって
しまいます。ですので、レーシングカーのエンジンマウントは
数本のボルトと、カーボンやチタン、アルミなどでできた
わずかなステー(支え板)だけでダイレクトに取付け
られています。同時に、エンジン自体もストレスメンバー
としての役割を果たす構造になっています。つまり、F1
を構造体だけの状態にすると、モノコック・エンジン・
ギヤボックスがあり、そこに取り付けられたサンペンション
とタイヤだけの状態になります。これにアンダートレーやカウル、ウイングなどを取り付けて行くと、見なれた
F1マシンの姿になる訳ですね。
お礼コメント
noname#1186

詳しい回答ありがとうございます。
そういえばF1でも聞いた覚えがありました。
たしか車以外(何だったか忘れましたけど)でも
モノコック採用といったフレーズがあったような・・・
投稿日時 - 2001-03-25 21:13:21
  • 回答No.3
レベル13

ベストアンサー率 30% (565/1854)

『車以外で聞いた』との事ですが、もしかして、自転車
じゃなかったですか? 違ったらごめんなさい。

自転車のフレームと言うのは、金属のパイプを熔接して
作るのが主流です。が、使われる素材が鉄だけでなく、
アルミ、チタン、カーボンと幅広くなって来た時に、
『ハテ? 金属はパイプにして熔接するのがベストだが、
造型の自由度が高いハズのカーボンまでパイプにする
必要があるのか?』となって、モノコック構造のカーボン
フレームが作られる様になりました。ただ、カーボン
モノコックフレームの欠点は、フレームサイズや角度を
変えようとすると、フレーム全体を作り直さなければ
ならず、サイズ毎に成形用の雌型(カーボンモノコックは
製品の形に凹んだ型(雌型)の中に、カーボンシートを
貼り込んで行く事で成形して行きます)が必要になる点
が挙げられます。原材料であるカーボンが高価な上、
型を作るのにもコストがかかりますので、必然的に価格
も上がってしまいます。また、設計が悪いと、強度を増す
為にカーボンの積層数を増やさなければならず、そうなると、
カーボンの特徴である『軽量』と言うメリットがスポイル
されてしまう事になります。もちろん、軽くする為に
カーボンを減らして、ペダルからのパワーを逃がす、
ヘナヘナフレームを作ってしまっては意味がありません。
さらに困った事に、数年前、国際自転車競技連合の規則
が変わり、使用できる自転車の規格が厳しくなりました。
この規則では、自転車のフレームの形状やサイズが細かく
指定されてしまい、その結果、カーボンモノコックの
最大の特徴・利点である『自由な造型』と言うのが、
事実上不可能になってしまいました。わざわざ高いコスト
をかけてまで、パイプ構造と同じ形のフレームを作る
メリットがあるとは思えませんから、今後、モノコック
フレームは下火になって行くものと思われます。

もしかして、雑誌か何かで『イタリアのコルナゴ社が
フェラーリと共同開発した、モノコックフレームの
ロードレーサー』を見たんじゃありませんか?
お礼コメント
noname#1186

ありがとうございました。
乗り物以外で聞いた覚えがあったのですが、
自転車でもこの構造が使われていることは
聞いたことがなく勉強になりました。
投稿日時 - 2001-03-26 18:10:35
  • 回答No.5
レベル13

ベストアンサー率 30% (565/1854)

=====loftybridge様=====
おおっ、専門家の御意見は、さすがに説得力ありますね!
とりあえず、普通乗用車=ユニットコンストラクションで、
厳密に言うとモノコックではないと言う、私の疑問が
割とクリーンヒットっぽかったので安心しました(笑)。
そう言えば、フェラーリのF40とかって、パイプフレーム
でしたよね。『なんでこんな構造にしてるんだろう?』
って思ってました。『スーパーレジェッラ』イタリア語
で言うところの、『超軽量』ですね(「スーパー」は
英語かな?)。確か、フェラーリだかランボルギーニだかの
フレームに使われている鉄パイプを作っているのは、
自転車フレーム用のパイプを作っているのと同じメーカー
なんですよね。イタリアの『コロンブス』だったかな?
いや、『レイノルズ』かも知んない(^^;

アルミモノコックの接合、熔接じゃなくて接着だったん
ですね。数年前に古いマーチのモノコック(多分F2用?)
を見た事があるんですが、接合部までは注目していません
でした。いや、不勉強でお恥ずかしい(^^;
それにしても、私としては逆に、70年代に熔接ではなく、
そんなに強力な接着剤があったと言う事の方が驚きです。
エポキシ系とかなんですかねぇ? 熔接しなかったと
言うのは、やはり、熔接時の熱による強度の低下を恐れて
の事なんでしょうか? アルミの熔接って難しいですもんね。

あと、フォーミュラーカーのエンジンマウントは板バネ
であるとの事ですが、見た目ではモノコックから生えている
4本のボルトで取り付けてある様に見えるのですが、あれは、
そのボルト自体がモノコックに内蔵された板バネから
生えている物と考えれば良いのでしょうか? 確かに、
カーボンに直接ボルトを通しただけでは、F1エンジンの
あの激しい振動を食らったらクラックが入りそうです
(私のバイクのカーボンサイレンサーも振動でリベット
部分の穴がバカになって落ちましたし)。

未来のレーシングマシン・・・エンジンブロック自体を
前方に延長して現在のモノコックの形にしてしまって、
そこに燃料タンクも人も載せて、フロントサスも付けて
・・・なんて事をやったら、鋳造モノコックになって
しまうからダメか(^^;
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