UACJ Technical Reports Vol.2 No.2（2015年度）

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1 UACJ Technical Reports, Vol.2 pp 技術展望技術解説新倉昭男 * Recent Trend of Automotive Lightweighting Akio Niikura Keywords: aluminum, automobile, fuel consumption regulation, light-weighting, multi-material １はじめに F-15 は年間 8 万台程度を販売する全米トップセールスのモデルであり金属産業に与える影響も大き 188 年代にガソリンを燃料としたエンジンを搭載しい 2 これまでエンジンなどにアルミニウム鋳物が使た自動車が誕生して約 13 年がたち 198 年に初の量用されていたがフードなどのパネル類バンパー産自動車である T 型フォードが発売されてから 1 ビームなどのアルミニウム押出材サスペンションな年余が経過した当時は電気自動車ハイブリットどのアルミニウム鍛造材などに加え構造部材におい車などもあったが長い歴史の中でガソリンエンジンてもアルミニウム展伸材の適用が進展している 4 7 が主流となり自動車は大きく発展してきた 1 現在本稿では自動車の生産動向軽量化へ駆動力となの先進国では自動車普及はほぼ完了したと考えられっている法的規制の概略について触れその後それぞるが人々の生活に密接関わる自動車の潜在的な改良れの軽量化素材の開発動向軽量化素材使用に関するニーズは依然として強く自動車産業は新たなイノベ周辺技術動向について解説するなおアルミニウムーションを生み出し続けている近年では資源価格材料の詳細な開発動向周辺技術動向に関しては本の上昇や地球環境問題の対応が必要であり燃費が自動車特集号に個別の解説記事があるのでそれを参自動車のイノベーションにおける重要なキーワードに照されたいなっている燃費改善のためにハイブリッドや燃 2 料電池などパワートレインの技術開発が進められてい 2 自動車生産るが車両重量の軽量化も有効な手段の一つであり 1 kg 軽量化により 1 km/l の燃費向上の効果がある 2.1 といわれている 3 一方衝突安全基準の強化や搭載乗用車と商用車をあわせた世界の生産台数は Fig.1 電子機器の増加などにより車両重量は年々増加する傾に示すように 197 年代から 1995 年頃までは約 3 千万向にあり車両の軽量化は自動車メーカーの重要なテ台から約 5 千万台であったが 1995 年頃より大きく増ーマである自動車の軽量化において最も有効な手法加傾向となり 213 年には約 8,8 万台に達した 8 はアルミニウムマグネシウムハイテン CFRP 29 年以降世界最大の市場がアメリカから中国へとなどの軽量化素材を用いることであり年々軽量化素代わり中国インド ASEAN などの新興国の市場材の使用比率が増大しているアルミニウムは比重がが急速に拡大したためである長い間自動車需要の鉄の約 1/3 2.7 で実用構造用金属としては Mg に次中心を担ってきた北米西欧日本などの先進国市場いで小さく軽量化に非常に有効な材料である北米では既に自動車が広く普及しているため自動車ので発売された 215 年モデルの Ford F-15 ではオール保有率は大きく変わらず自動車販売は買い替え需要アルミニウム製のボディが採用されアルミニウムボが中心である一方で新興国市場では自動車の保有ディの本格的な普及に向けた第一歩となった Ford 率が低く自動車販売は新規需要が中心となる自動 * 32 世界の自動車生産株 UACJ 技術開発研究所第六研究部 No. 6 Research Department, Research & Development Division, UACJ Corporation

97 車生産の伸張によりエネルギー消費の増加や大気ている自動車用アルミニウム部品の採用は 8 年代汚染交通渋滞などの自動車保有台数増加による弊害後半から急速に進みバブル経済崩壊後にその伸びはが顕在化している各国政府は燃費規制排ガス規制鈍化したかのように見えるが 2 年以降アルミニウ安全規制などの規制強化を行いこのような弊害に対ムの需要量は急速に伸びている

2 97 車生産の伸張によりエネルギー消費の増加や大気ている自動車用アルミニウム部品の採用は 8 年代汚染交通渋滞などの自動車保有台数増加による弊害後半から急速に進みバブル経済崩壊後にその伸びはが顕在化している各国政府は燃費規制排ガス規制鈍化したかのように見えるが 2 年以降アルミニウ安全規制などの規制強化を行いこのような弊害に対ムの需要量は急速に伸びている自動車向けアルミニ応しているウム生産量を自動車生産台数で除した値を１台あた 9, 1 りのアルミニウム使用量として Fig.2 中に示した 1 台 2.2 日本の自動車生産あたりのアルミニウム使用量は年々確実に増加してきており今後も自動車向けアルミニウム製品の需要は Fig.2 に日本国内の自動車生産台数と自動車向けアルミニウムの生産量の推移を示す高まっていくと予想されている日本の自動車の国 11 内生産数は 199 年ごろから漸減傾向にあるが自動車に用いられるアルミニウム材の需要は順調に伸びてき 1, 9, Others Production (x1) 8, China 7, South Korea 6, Mexico 5, India Russia 4, Brazil 3, France Spain Germany 2, Japan 1, Canada United States Year Fig. 1 Forging, die casting Extrusion Sheet Cast Motor vehicle production Passenger cars production Aluminum volume per a passenger car ,7 1,6 1,5 1,4 12 1,3 1,2 1 1,1 8 1, Production vehicles Aluminum volume per a vehicle/kg Aluminum production for vehicles/ 1 ton World production of motor vehicles passenger cars and commercial vehicles Year Fig. 2 Japanese production of passenger cars and aluminum production for vehicles

98 ンチマークとする燃費目標が設定され 215 年度 16.8 3 自動車の規制 3.1 km/l 22 年度 2.3 km/l である 22 年度基準に自動車の燃費規制おいては欧米同様の CAFE 方式が採用された 12 中日欧米の各地域における燃費基準を Fig.

3 98 ンチマークとする燃費目標が設定され 215 年度自動車の規制 3.1 km/l 22 年度 2.3 km/l である 22 年度基準に自動車の燃費規制おいては欧米同様の CAFE 方式が採用された 12 中日欧米の各地域における燃費基準を Fig.3 に示す国では中国で販売される乗用自動車の平均重量は年々自動車の燃費規制は 197 年代のオイルショッ増加しているが重量の大きい車両にはより厳しい体ク期に端を発している日米では原油を中心とする系になっている自動車の燃費規制の導入および強化エネルギー消費削減を目的として燃費規制が行われてで CAFE 方式によって車両群全体に規制の網をかけきた米国では 1975 年にエネルギー政策保存法るようになり自動車メーカーは電気自動車や燃料電 Energy Policy and Conservation Act で乗用車と小池車などを開発するだけでなく台数で大部分を占め 11 型トラックは企業別の平均燃費の改善目標 CAFE 規る内燃機関車での燃費底上げが求められている制が設定された CAFE Corporate Average Fuel Economy 規制は自動車メーカー別の平均値に規制 3.2 をかける方式である米国の CAFE 方式では 27 年国土交通省と自動車事故対策機構では 1995 年度よから車両を投影面積 footprint 左右両輪間の距離と前り自動車アセスメントを実施している 13 乗員保護後軸の距離の積で区分することが導入されている重性能評価としてフルラップ前面衝突試験オフセッ量を軽くすれば車体が大きくても基準燃費が高くてト前面衝突試験および側面衝突試験の三つの衝突試験済むため大型車志向の米国自動車需要を反映した制の実施があり感電保護性能試験後面衝突頚部保護度である 225 年までに平均燃費が 23.2 km/l 乗用車性能試験などもあるまた歩行者保護性能試験としおよび小型トラックとなる目標を設定している一て頭部保護性能試験脚部保護性能試験およびブレ方欧州においては燃費規制ではなく CO2 排出規制ーキ性能試験などがあるこれらは年々試験項目が 12 自動車の安全規制を敷いている自動車の CO2 排出量は燃費に反比例す増えており歩行者脚部保護性能試験および衝突後のるため 2 つの規制は同じ効果を持つ EU と ACEA 感電保護性能評価は 211 年度から採用され 214 年度欧州自動車工業会の間で乗用車に対し 215 年のからは予防安全性能評価も開始されている衝突安全 13 g/km 17.8 km/l と 22 年の 95 g/km 24.4 km/ 基準の厳しい北米では米国道路安全保険協会 L で 2 つの CAFE 方式による規制を導入し 215 年時 Insurance Institute for Highway Safety, IIHS が点で世界で最も厳しい規制となっている日本では 212 年から Fig.4 に示すようなスモールオーバーラッ改正省エネ法でその時の最高の性能を持つ車両をベプ衝突の試験を始めた 14 ベンツ C クラスアウディ *1 Fuel consumption/ km /L*1 *2 Estimated fuel consumption EU: Regulations on gasoline-powered vehicles Fig Fuel consumption regulation of Japan, USA and Europe 11.

99 A4 などが低評価になるなど衝突安全性はほぼ横並び及の妨げとなっている燃料電池を搭載する電気自動だと思われていたものに差が出ている 15 このような車である燃料電池 FCV 車は価格の引き下げと水素イ衝突安全基準の強化に伴いこれらの試験に対する高ンフラの普及が需要拡大の鍵であるエンジンの小排い評価を得るためには車両重量がさらに重くなる気量化と同時に

3 自動制御運転と安全規制 74 万台程度 FCV 車 99 万台程度ダウンサイジン現在 22 年までの自動運転の実用化を目指して日グ車 25 万台程度の需要が予想されている 18 本米国および欧州において技術開発が進められている 16 自動運転には緊急時にドライバーの運転を支 4 各種素材の技術動向援する技術と完全な無人運転をする技術がある前者は

4 99 A4 などが低評価になるなど衝突安全性はほぼ横並び及の妨げとなっている燃料電池を搭載する電気自動だと思われていたものに差が出ている 15 このような車である燃料電池 FCV 車は価格の引き下げと水素イ衝突安全基準の強化に伴いこれらの試験に対する高ンフラの普及が需要拡大の鍵であるエンジンの小排い評価を得るためには車両重量がさらに重くなる気量化と同時に走行性能の低下を過給機で補うダウこれらの基準に対応した安全性の高い車両を設計しンサイジング車はハイブリッド車と比べると改善幅かつ車両重量を増加させないためにさらなる自動が少ないがディーゼル車などの内燃機関車の中では車の軽量化が求められている大部分を占めていく可能性がある需要拡大の可能性として 23 年には HV 車 1,49 万台程度 PHV 車 3.3 自動制御運転と安全規制 74 万台程度 FCV 車 99 万台程度ダウンサイジン現在 22 年までの自動運転の実用化を目指して日グ車 25 万台程度の需要が予想されている 18 本米国および欧州において技術開発が進められている 16 自動運転には緊急時にドライバーの運転を支 4 各種素材の技術動向援する技術と完全な無人運転をする技術がある前者は安全上の問題も少ないのでより高度化しており Fig.5 に車両重量と燃費の関係を示す 15 車両重量を後者は大きく進歩しているが事故時の責任問題など軽減させると燃費は向上することがわかる特にハの法整備も課題である将来自動運転機能をもつ自イブリッド車 HV は軽量化による燃費向上効果が大動車が市場の多くを占めた場合多くの自動車が衝突きい自動車の軽量化には軽量材料への置換が効果的を回避できるようになる可能性がある仮に自動車のでありボディおよび部品の鉄鋼からアルミニウムへ安全基準が変更されるようになれば自動車の安全設の転換さらに樹脂や CFRP 炭素繊維強化プラスチッ計も変更となるがまだ将来のことである安全確保クなど軽量化素材への置換が検討されている自動車のために追加された部品を減らし車体の軽量化の可用材料は鉄鋼主体からアルミニウムマグネシウム能性を秘めているため動向には注目が必要であるや複合材などの軽量化素材の比率を増加させて多様化マルチマテリアル化に向かうと考えられる 16 国際 3.4 自動車の規制とパワートレインの動向世界の自動車生産は 225 年には 1 億台に到達する生自動車工業連合会 OICA Organisation Internationale des Constructeurs d'automobiles は欧州車を例に取り産になるとみられているが世界が環境配慮型シナ Fig.6 に示すようにマルチマテリアル化を予測していリオを選択しエンジン車の乗り入れ制限などの環境る 2 現状では鉄鋼が圧倒的に多いがアルミニウム負荷低減策が強く推進されると自動車の電動化が急がその比率を増大させつつマグネシウムと CFRP が速に進む可能性がある実用化を目指して開発中という段階である今後 8 エンジンと電気モーターを 17 組み合わせたハイブリッド HV 車は多くのメーカ各材料において高性能化やコスト低減などの開発が進ーがその重要性を認識し将来のプラグイン化によっめられるとともにこれら材料の組み合わせによる最て燃費の大幅な向上を図ることができるという拡張性適化が図られることになるまずこれらの材料ごとが魅力であるハイブリッド車に充電機能を搭載したの個別の技術動向を示すプラグインハイブリッド PHV 車は電池価格の低下などが進めば燃費の向上には有力な選択肢である二次電池を搭載し電気モーターのみを動力とする電 25 of vehicle width Vehicle centerline Fig. 4 Vehicle overlap with Flat 15 small overlap barrier small overlap barrior crash test 14. Fuel consumption/km/l 気自動 EV 車は現時点では電池の性能が足りず普 45 MT AT CVT HV 215 regulation 22 regulation Vehicle weight/kg Fig. 5 Weight of passenger cars and fuel consumption

5 1 PLAST /COMP Other Metals Other MAT Glass ALUM PLAST /COMP 4.1 アルミニウム合金 Estimation Other MAT Glass Other Metals ALUM 22 - Estimation STEEL STEEL Fig. 6 Average European material weight distribution 2). Table 1 にアルミニウムと他の素材と特性の比較を示すアルミニウムは, 比重 2.7 と鉄の7.8 より軽く, 表面にできる酸化被膜のため耐食性に優れ, 熱伝導率が高く, 鋳造性がよいなどの特性がある鉄鋼と比較すると, 伸びや形状凍結性が悪く, 成形性が劣っている面もあるしかし, アルミニウムは, 他の軽量化材料と比較では, 強度と延性のバランスに優れ, 塑性加工用の材料として適しているたとえば, 自動車の外板に使われるパネル類では, 張り剛性が重要となるこの張り剛性は, ヤング率 Eと板厚 tの3 乗をかけたEt 3 に比例するしたがって, 引張強度によらない値であるので, 鉄鋼を高強度化しても張り剛性は変化しないため, アルミニウム化による軽量化効果が大きいこれに対して, 構造部材においては, 部材剛性や耐久性が重要となる部材剛性は,Etに比例するので, 比重の小さいアルミニウムを使用しても, 張り剛性と比較して軽量化効果は少なくなるしかし, アルミニウムは押出や鍛造によって製造できるため, 断面の形状を様々に設定できるリブをつけるなど断面形状を工夫することによって, 部材剛性を向上できるメリットがある耐久性は引張強度に比例するので, 航空機に使われている7 系高強度合金などの高強度化の開発も進んでいる多くの板厚決定要因において, アルミニウムは軟鋼と比較して,1/2 ~ 1/3の軽量化が可能と考えられている Fig.7にアルミニウム合金の自動車ボディの適用例を示す 21) アルミニウム板材の特性向上や成形加工方法の進歩により, フード ( ボンネット ), トランクリッド, ドアなどのボディパネル類のほとんどにアルミニウム板材が適用されている Fig.8にドライブトレーンパワートレーンの1 例を示す 21) 全体として鋳造材が多く, エンジンブロック, サスペンションアーム, サブルレームなどにアルミニウムが使用されている自動車へのアルミニウム合金の適用は, エンジン部品, ホイールなどのコストパフォーマンスの大きい鋳物やダイキャスト品から始まった板材としては, アルミニウムの持つ軽量性, 熱伝導性, 耐食性などの優れた諸特性により熱交換器 ( カーエアコン, ラジエーターなど ) 用途への歴史が長い軽量化ニーズの高まりと共に, 運動性能が向上するサスペンションアームなどの足回り部品に鍛造品が使われ, 重心から遠いバンパーレインフォースに押出材が使われたフード, トランクリッドなどでは板材がスポーツ車および高級車で採用されている衝突エネルギー吸収性の必要なドアインパクトビームなどには, 任意の断面形状を取れる利点のある押出材が多用されているさらに, 軽量化が主な利点のサブルレームやサイドドアのアルミニウム化が行われているこれらアルミニウム部品は, 現有設備が活用できる後付け部品であり, 鉄鋼用に構築された自動車生産ラインを大幅に変更せずに適用できるメリットがある車体構造部材をアルミニウム化する場合は, 生産ラインを変更する設備投資が必要である点が課題である近年では, 構造部材へのアルミニウム板材適用の検討も活発化しており, さらなる用途拡大が期待される Table 1 Properties of aluminum alloy and other materials. Materials Tensile strength MPa Yield strength MPa Elongation % Young s modulus (E) kn/mm 2 Specific gravity Specific strength (T.S./p) 1 6 mm Specific rigidity (E/p) 1 6 mm Aluminum 5182-O Magnesium MDC1A Resin SMC Steel SPCC UACJ Technical Reports,Vol.2(2)(215)

6 マグネシウムマグネシウムは比重 1.8 と実用金属中最も軽く比強度比剛性および熱伝導率が高い振動や衝撃を吸収しやすい電磁波遮蔽能が高いなどの特徴を有している実用に際してはアルミニウムと亜鉛を基本添加元素とし強度や耐熱性などの特性を高めた合金が用いられている 25 年時点での車 1 台当たりの使用量は欧州で 6 kg 日本では 2 kg とごくわずかにとど Fig. 7 Examples of aluminum upper body. 21 まっている 17 燃えやすい耐食性が低い加工性がアルミニウムよりも劣る高価であるなどが普及の進まなかった理由である価格低減も達成すべき課題の一つであり板材でまずは 1 kg 当たり 2, 円以下さらには 1, 円以下が目標価格となるもようである 17 最近ではマグネシウムの鋳物が Mercedes-AMG GT のフロントモジュールおよび Jaguar XF のフロントモジュールに使用されている 23 開発のハードルは多くまた高いがマグネシウムの軽さは魅力の一つである 4.4 Fig. 8 Examples of aluminum drivetrain and powertrain 21. CFRP CFRP carbon fiber reinforced plastics は炭素繊維と樹脂を複合した炭素繊維強化プラスチックであり鉄鋼と比較して比重が 1/4 強度が 1 倍と優れた材料 4.2 鉄鋼である 17 CFRP は自動車よりも航空機や圧力タン強度耐食性成形性表面処理性など様々な要素クなどでの採用が多く樹脂には熱硬化性樹脂を使用が求められる自動車材では主として鉄鋼が用いられしオートクレープ工法で成形されているオートクレてきた 2 年頃には 8 割といわれた比率は現在 7 割ーブという加圧可能な窯を利用し炭素繊維と樹脂を程度と推測され今後も比率低下の傾向と考えられ予め馴染ませてある部材プリプレグなどをオートクる炭素などの元素を.1 単位で添加し組織レーブで加熱し硬化し成型する工法である熱硬化性の制御などを行って高強度化したハイテンによって薄樹脂によるオートクレープ工法はコストが高く硬化肉化および軽量化が進み日本では車に使用される鉄時間が長いため大量生産を必要とする自動車には適鋼中のハイテン比率は 215 年で 6 割近くまで高まってしていない自動車では成形時間の短い熱可塑性樹いる欧米がホットスタンプを採用する一方日本脂を使用して短時間で成形を適用することで成形コは鉄鋼メーカーが成分制御と安定した生産を行えるストを下げる開発が進んでいる CFRP は自動車軽量技術力により冷間プレスのハイテンを供給し自動車化に大きく貢献する材料であることから自動車ボデメーカーもそれに対応する設備投資を行ってきたためィへの適用において大きなメリットがあり今後数量ホットスタンプを採用する方向になかったホットスが増加していくと考えられるがコストが課題のためタンプはハイテン材の課題である形状凍結性の低下自動車材料として一定比率を占めるまでにはまだ時間を改善しアルミニウムめっきによるスケール酸化皮がかかると思われる最近では BMW 7 シリーズに膜発生の抑制加熱炉と冷却方法の工夫などでコスト CFRP が採用されている 23 CFRP をピラーなどのフ高も改善されてきて日本でも採用が始まっているレーム構造に多用して軽量化したことが特徴であるホットスタンプの課題は材料面では耐水素脆化特外板はアルミニウム骨格は基本的にスチールで補性や疲労特性の低下製造面の課題としては質量と強材として CFRP をパッチワーク的に使用して前モもに十分なホットスタンプ部品を供給できるサプライデル比で 13 kg の軽量化を実現した CFRP はこれヤーが日本にないことなどがある鉄鋼は自動車の主まで i3 のように外板やキャビンフレームに使われたケ要材料であるが徐々にその比率を下げてきているースはあるが BMW では補強材として CFRP を使い

7 12 剛性確保と軽量化を両立させた 4.5 接合技術これまで述べてきたように, 自動車材は鉄鋼主体から, アルミニウムをメインとして, マグネシウム, 複合材などの軽量化素材の比率を増加させたマルチマテリアル化が検討されている各材料において高性能化などの開発が進んでいるが, これら材料の組み合わせによる最適化および異種材料を接合する技術が重要な課題となっているアルミニウムは熱, 電気伝導度および線膨張率が高く, 溶接はやや難しい面があるまた, 同じ素材で特性の異なるものを複層化することや, 異種材料を複合化やサンドイッチ化することによりおのおのの長所を兼ね備えさせることも検討されているアルミニウム合金の接合においては, 高速回転の摩擦熱で塑性流動を起こして接合する摩擦撹拌接合 (FSW: friction stir welding) などの固相接合や FDS *1) (flow drill screw) に代表される機械的接合などが使われ始めているまた, レーザー溶接, アーク溶接とレーザーを複合したハイブリッドレーザーなどさまざまな接合方法も開発されている米国 Fordが, アルミニウムボディとした, ピックアップトラックの代表的車種であるF-15では, 従来 7,あったスポット溶接が 4,のリベット接合になった 23) アルミニウムと鉄鋼, アルミニウムと樹脂の異材接合技術も多種多様である詳細は, 本誌の自動車用アルミニウム合金の接合技術を参照されたい 5. 自動車におけるアルミニウムの現状と予想化適用事例を示す 11) 日本の自動車メーカーはいずれも, ボディの一部にアルミニウムを使用している車種をもち, そのほとんどはフードである国内でのアルミニウムパネルは,1985 年にマツダ ( 株 )RX-7 のフードに初めて採用されて以降, スポーツカーや高級車を中心に適用が進展した本田技研工業 ( 株 ) は199 年, 世界で初めてオールアルミニウムボディ車 NSXを発表したその後, トヨタ自動車 ( 株 ) のレクサスやプリウス, 日産自動車 ( 株 ) のフーガやリーフ, 富士重工業 ( 株 ) のレガシーなど量産車へのアルミニウム採用も本格化している適用部位もフード以外に, バックドア, トランクリッド, ルーフ, ドアなどにも拡大している最近では, マツダ ( 株 ) の新型ロードスターで, フェンダーにアルミニウムを採用している Table 3は, 欧州の自動車ボディパネルへのアルミニウム化適用事例を示す 11) 欧州は, フード以外の部位へ適用拡大しており, オールアルミニウム車も実用化されるなど自動車のアルミニウム化が最も進んでいる AudiはR8などでスーペースフレームを使ったオールアルミニウム車を,Jaguarはモノコック構造のオールアルミニウム車を採用している欧州車では2 割以上がアルミニウムのフードとなっている 17) Fig.9 に212 年の欧州車の自動車メーカーごとのアルニウムの平均使用量を示す 25) JagureやPorsheなど高級車にアルミニウムの使用量が多いまた,14 kgのアルミニウムを使う車の部品ごとの内訳をfig.1に示す 25) 今後, ボディへのアルミニウム適用が増えて, その比率が増加すると考えられる Table 4は, 米国の自動車ボディパネルへのアルミアルミニウムボディの採用は, 量産ベースでは1994 年のAudi A8がエポックメイキングとなった 215 年モデルのFord F-15にアルミニウムボディが採用され, アルミニウムボディの本格的な普及に向けた第一歩となったと考えられるピックアップトラックの代表的車種であるF-15は, アルミニウムボディなどの採用によって32 kg の軽量化を図った 17), 23) 塗装乾燥工程においては, 従来のスチールボディ+アルミニウムフードが, 新型ではアルミニウムに一本化されるため簡潔化された Ford F-15 は, 年間 8 万台程度を販売する全米トップセールスモデルのため, 材料供給面でも課題が出ている Table 2は, 日本の自動車ボディへのアルミニウム *1)EJOT 社の商標 Table 2 Examples of aluminum closure panels in Japan 11). TOYOTA PRIUS SAI 86 LEXUS LS LEXUS GS LEXUS IS LEXUS HS LEXUS CT LEXUS NX SUBARU BRZ FORESTA LEVORG MAZDA ROADSTER Application parts, Back door, Back door, Trunklid, Fender NISSAN FUGA CIMA SKYLINE SKYLINE Coupe GT-R Fairlady Z LEAF Application parts, Door, Door, Door, Trunk-lid, Door, Back door, Door MITSUBISHI LANCHER Evo., Fender, Roof AUTORUNDER Roof HONDA LEGEND ACCORD (HEV PHV), Trunk-lid 38 UACJ Technical Reports,Vol.2(2)(215)

8 13 ニウム化適用事例を示す 11) 北米は, 日本と同様にフード, バックドアなどのアルミニウム化が主であった Ford F-15のアルミニウムボディ車が発表され, 今後は, フード以外の部位へ適用拡大していくものと考えられるボディパネルはアウタパネル ( 外板 ) とインナパネル ( 内板 ) に大別されるアウタパネル用には, 耐デント性確保のための高耐力, デザイン自由度向上のためのプレス成形性, ヘミング加工のための曲げ加工性, 良好な表面品質, 耐糸錆性などが求められるインナパネル用には, 複雑形状を成形するための高いプレス成形性と良好な接合性が求められる 24) アルミニウム合金は添加元素によって分類されるが, ボディパネル用としては, 主に5 系 (Al-Mg 系 ) 合金と6 系 (Al-Mg-Si 系 ) 合金が使用されている構造部材へのアルミニウム材料の適用は, 複雑な断面形状を容易に製造できる押出材に限定されてきたしかし, 板材のプレス成形に比べてコストが高くなる場合があることから, 板材の検討が進められている構造部材に求められる主な特性は, 高強度, プレス成 Table3 Examples of aluminum closure panels in Europe 11). Audi R8 A8 A5 TT S5 S7 A6 A3 Q7 Q5 Q3 BMW 7series 6series 5series 4series 3series M3 M5 Z4 X5 Mercedes Benz SLS(AMG) SL SLK CLS S-Class E-Class C-Class B-Class Application parts All aluminum(space frame) All aluminum(space frame) Fender All aluminum, Fender, Door fender, Trunk-lid, Door fender, Trunk-lid, Fender, Fender, Roof, Door, Back door, Back door, Door, Fender, Trunk-lid, Roof, Door, Fender, Door, Fender, Door, Fender, Fender, Door, Fender, Fender All aluminum(space frame) All aluminum(monocoque), Fender, Door, Fender, Trunk-lid, Door, Fender, Trunk-lid, Fender, Trunk-lid, Door, Fender, Trunk-lid, Roof Renault Clio(Lutecia) Peugeot Citroen DS4 DS5 Volvo S8 C7(cabriolet) S7/V7 S6 V5 Saab Station Wagon Jaguar XJ XK F type XF VW Phaeton Exclusive Lamborghini Aventador Gallardo Application parts, Fender, Trunk-lid, Roof, Back door, Back door All aluminum(mono coque) All aluminum(mono coque) All aluminum(mono coque), Fender, Trunk-lid Fender, Door trunk-lid, Door fender All aluminum(speace frame) Kilograms per vehicle Fig Jaguar Porsche Land Rover Mercedes BMW Audi Volvo Honda VW PSA Ford GM Toyota Renault Fiat Average weight of aluminum content for tentative European cars 25). Others 16% Crash management 3% Steering and brakes 7% Sub frames 5% Bonnets, doors boot lids 5% Heat exchangers 8% Transmission 1% Wheels 2% Engine blocks 8% Engine cylinder heads 8% Other engine parts 1% Fig. 1 Distribution of aluminum in European cars 25). UACJ Technical Reports,Vol.2(2)(215) 39

9 14 Table4 Examples of aluminum closure panels in USA 11). Application parts Ford Ford F-15 Fusion Mustang Explorer Expedition All aluminum, Back door Lincoln LS MKZ MKS Town Car Navigator, Fender, Trunk-lid, Trunk-lid, Back door Chrysler Chrysler 3, Trunk-lid RAM RAM15 RAM C/V JEEP Cherokee Wrangler Dodge Dart Durango Journey Charger Challenger Magnum Honda Acura RLX PILOT Odyssey Subaru Subaru Outback B9 Tribecca, Back door, Door(OTR), Fender, Back door Application parts GM Chevrolet Tahoe Surburban Colorado Silverado LT Impala Malibu Travers Camaro, Back door, Back door GMC Yukon XL Acadia Siera Denari, Back door Buick Lacrosse Regal Enclave Caddilac ATS CTS SRX Escalade CT6, Door, Back door, Fender, Door Tesla Tesla Model S All aluminum Mazda Mazda B2 Nissan INFINITY FX G37, EX Nissan Altima Maxima, Door, Trunk-lid 形性, 接合性, 耐応力腐食割れ性などである 24) この中で,6 系合金は応力腐食割れが発生し難く, 良好な成形性も兼備しているが強度が低い 2 系 (Al-Cu- Mg 系 ) 合金は, 強度は高いが耐食性の改善が必須である 7 系合金は, 超高強度 ( 耐力 5 MPa 以上 ) を目指したAl-Zn-Mg-Cu 系合金と, 溶接性と焼入性に重きを置いたAl-Zn-Mg 系合金とに分けることができる構造部材用としての大きな課題は, 高強度と耐応力腐食割れ性の両立であり, 研究開発が進められている今後の開発の軸となっていくのは, 最も強度が高い7 系合金の可能性が高く, 北米欧州では各アルミニウムメーカーから自動車用 7 系板材が提案されており, 車両への適用の検討が行なわれている一方, 215 年モデルの米国 Cadillac CT6 では, サイドシル ( ロッカー ) とフロントメンバーに7 系押出材を使用している 23) 現状でのアルミニウム材料の使用比率は車両重量の約 1 割程度とみられているが, 今後大きく伸びることが確実視されている 4.1で述べたように, 鋼板をアルミニウムに置き換える場合, 比重が鉄鋼の約 3 分の1と軽いアルミニウムは, 剛性を考慮して鋼板の1.4 倍の厚さとしても5% の軽量化が図れる自動車向けアルミニウム需要は年間平均約 5% 以上の伸び率で増加,225 年には現在の約 2 倍の使用量になると予測されている 17) エンジンやホイールといった用途はほぼ開拓されており, 今後はバンパーやボディへの適用である米 Alcoaでは,Fig.11に示すようにボディをフロンティア領域と位置付け,225 年の自動車用アルミニウム需要 2,48 万トン,1 台当たりのアルミニウム使用量 25 kgを見込んでいる 26) また欧州でも同様にFig.12 に示すように1 台当たりのアルミニウム使用量が増加することを見込んでいる 25) このような中,215 年モデルのAudi Q7では, アルミニウムとスチールのハイブリットボディを採用した 23) アルミニウムはホワイトボディの52%, 冷間鉄鋼は38% およびホットスタンプは1% であるフロアパンやセンタートンネルのアルミニウム化によって, 前世代から3 kgの軽量化を実現したまた, ダイキャスト部品の多様により部品点数削減も成功し, サスペンションモジュールでは,6 kgの軽量化を実現した米国のCadillacでは製品ラインのトップになる CT6に, ボディフレームにアルミニウムを多用し,38 % がアルミニウムとなっているキャビンのフレームをスチールにして, フロントとリアの主要構造部品をアルミニウムにしているまたダイキャスト部品も多用しており, 部品点数削減と軽量化を実現している構造部品の中では, アルミニウム製サスペンションタワーを採用が目立っている鉄鋼で製造する場合は複数部品を組み立てていた部品を, アルミニウム鋳物で一体製造して, 部品点数を減少する試みがなされてい 4 UACJ Technical Reports,Vol.2(2)(215)

る強度の必要な部位はリブを立てるなど形状で工夫しているまたバンパーリーンフォースのアル Table ５ Body in white of the next frontiers by aluminum 27.

10 る強度の必要な部位はリブを立てるなど形状で工夫しているまたバンパーリーンフォースのアル Table ５ Body in white of the next frontiers by aluminum ミニウム化はプレミアムブランド車に限られるがマツダ株が新ロードスターに 7 系押出材を採用するなど 28 採用車種が増加してきている EV 車では Tesla が ModelS でオールアルミニウム車を採用しているアルミニウム製シャシーとしてホイールベース間の床下にフラットに格納されるバッ CD EF AB CD EF AB segmenet segmenet segmenet segmenet segmenet segmenet Trunk Door Roof Fender テリーパッケージを置き丸型リチウムイオン電池を立てた状態で多数配置しているボディは B ピラー以外にアルミニウム板材押出材をフロントサイドム化しても軽量化効果が少ないので外板をアルミニフレームとドアのクロスメンバーにアルミニウム押出ウム化骨格はマルチマテリアル化すると予想される材を採用し軽量化をはかっている Table 5 に自動車ボディのセグメントごとの 22 年 6 おわりにのアルミニウム採用率の予想を示す 27 これからはフードは比較的小型車セグメント AB にも採用さ自動車の生産動向軽量化へ駆動力となっている法れるようになり大型の商用車やライトトラックなど的規制の概略について触れてそれぞれの軽量化素材はオールアルミニウム化していくと考えられる一の開発動向および軽量化素材使用に関する周辺技術動般的な乗用車セグメント CD はオールアルミニウ向について述べてきた今後アルミニウムの使用量は増加するとともに特に構造部材ではアルミニウムを中心にマグネシウムハイテン CFRP などの軽量化素材を用いることが増えマルチマテリアル化 The next frontier for aluminum Pounds per vehicle 6 55 lbs 5 4 していくと予想されるそれぞれの素材についてさらなる実用レベルの材料が開発され製品製造の工程においても材料置換や部材の厚み変更はもちろん 343 lbs 部品の形状そのものの変更や新たな成形加工方法の導 3 入などがなされていくと予想される Ford F-15 の影 2 響を受けてピックアップトラックをはじめとする多 1 くの自動車がどのように進化するか 22 年が楽しみである Year Fig. 11 Body in white of the next frontiers by aluminum 26. Average aluminium content per car/kg 参考文献 Year 22 Fig. 12 Evolution of average aluminium content per car produced in Europe たとえば荒井久治中日本自動車短期大学論叢安藤裕康 : エコカー及び自動車先進技術の開発動向と需要予測 Economic review 丸紅経済研究所経済調査チーム近藤敏弘自動車技術会材料フォーラム細見彌重住友軽金属技報吉田英雄池田洋渋江和久西村嘉彦住友軽金属技報 Y. Baba Sumitomo Light Metal Technical Report, , 宇都秀之住友軽金属技報 U. S. D e p a r t m e n t o f T r a n s p o r t a t i o n, B u r e a u o f Transportation Statistics: National Transportation Statistics, 216 P49, table statistics/ 41

16 9 みずほ銀行産業調査部 : みずほ産業調査 42 213 173185. 1 日本貿易振興機構海外調査部海外調査計画課主要国の自動車生産販売動向 214 1-1. 11 Report of the automobile committee, the Japan Aluminum Association: 215 homepage, http://www.aluminum.or.jp/jidosya/japanese/index.

11 16 9 みずほ銀行産業調査部 : みずほ産業調査日本貿易振興機構海外調査部海外調査計画課主要国の自動車生産販売動向 Report of the automobile committee, the Japan Aluminum Association: 215 homepage, 12 西野浩介世界で強化される自動車燃費規制とその影響, 三井物産戦略研究所産業調査第一室 13 独立行政法人自動車事故対策機構自動車アセスメント部衝突安全性能評価詳細版 Insurance institute for highway safety; Small overlap frontal crashworthiness evaluation crash test protocol Version III, 214, 日経テクノロジーオンライン nikkeibp.co.jp/article/news/214731/36831/ 16 須田義大青木啓二情報管理大榎恵美自動車構造材の軽量化と多様化, 三井物産戦略研究所戦略レポート, 自動車構造材の軽量化と多様化安藤裕康 : エコカー及び自動車先進技術の開発動向と需要予測, Economic review, 丸紅経済研究所経済調査チーム, 国土交通省自動車燃費一覧乗用車の燃費 CO2 排出量 Patrick Blain: Steel perspectives for the automotive industry, OICA UACJ UACJ の自動車材料富士キメラ総研次世代自動車関連マテリアル総調査 Proceeding of Euro Car Body 215: Automobile circles. 24 稲葉隆アルトピア European Aluminum Association Aluminum in cars, Unlocking the light-weighting potential Mike Murphy: Aluminum Growth in Auto Body Today to 22, Alcoa, 鈴木諭也 NextStageVol7 デロイトトーマス 28 内堀佳橋本学池田敬山内一樹マツダ技報新倉昭男 Akio Niikura 株 UACJ 42 技術開発研究所第六研究部

121025　資料４　国民年金保険料の後紊制度の実施状況等について

121025　資料４　国民年金保険料の後紊制度の実施状況等について平成 24 年 10 月 25 日国民年金部資料 4 国民年金保険料の後納制度の実施状況等について高齢期の年金権の確保等を目的とした国民年金及び企業年金等による高齢期における所得の確保を支援するための国民年金法等の一部を改正する法律 ( 平