■アルミ合金が主流だが、高性能バイクではチタンやCFRPなど最先端材料を使用

●軽量化とともに高機能、低コスト、耐久信頼性、見た目などが求められる

軽量化を進める上で技術の要になるのが素材です。バイクの素材としてはアルミ合金が主流ですが、高い信頼性が重視される部品にはスチールが使われ、新しい技術にはチタンやCFRP(カーボン繊維強化プラスチック)などの先端素材も使われます。

バイク軽量化技術を支えるバイクの材料について、概説していきます。

●スチールとアルミ

安価で加工しやすく、信頼性の高いスチールですが、軽量化を重視するバイクでは比重がスチールの1/3のアルミ合金が主流です。アルミ合金は、エンジンやトランスミッションの大物部品で多用されます。一方のスチールは、エンジンのクランクシャフトやギヤ類、サスペンションのバネやアクスルシャフトなどに使われ、最近は軽量で強度の高い高張力(ハイテン)鋼も使われています。

軽量化素材の強度とコスト
軽量化素材の強度とコスト

バイクの骨格を形成するフレームは、そのバイクの基本特性を決定付け、強度と剛性とともに軽量化が求められます。材質としては、一般的にはアルミ合金かスチールで、形状はパイプ状やプレス成形されたものが一般的です。

アルミ合金は、軽い分同じ質量にすればスチールより剛性を高くできるので、スペースに余裕があって高い剛性が求められるバイクにはアルミフレームが採用され、剛性がそれほど必要でない場合は安価なスチールフレームが使われるケースが多いようです。

●チタンとマグネシウム

チタンは、高温で高い強度を維持する金属、マグネシウムは最も軽量な金属で、ともに高価な金属のため使用は限定的ですが、特殊な用途で高い機能を発揮します。

チタンは、優れた耐熱性に加えて軽量で高強度の特徴を生かしてマフラーやエンジンの吸排気バルブへ適用されます。一方マグネシウムは、金属中最も軽い特性を生かして、レース車などのホイールに使用されています。

●プラスチック、CFRP

加工が容易で安価なプラスチックは、カバーや配線カプラーなどに使われる汎用的なプラスチックから、最近は耐熱性や強度を高めたエンプラ(エンジニアリングプラスチック)やスーパーエンプラ(スーパーエンジニアリングプラスチック)まで用途が拡がっています。

プラスチックの種類
プラスチックの種類

軽量で耐熱性や耐衝撃性に優れ、透明度の高いポリカーボネート(PC)は、フロントスクリーンに使用。電気や熱の絶縁性や難燃性に優れているフェノール樹脂(PF)は、ブレーキのディスクパッドやライニングなどに使われます。耐熱性と強度を上げたポリアミド(AD)ナイロンおよび熱可塑性ポリイミド(TPI)は、エンジンの吸気マニホールドやロッカーカバーなどに適用されます。

CFRPの特性
CFRPの特性

またコストと生産性に課題はあるものの、軽量かつ高強度で現在最も注目されている先端材料はCFRP(炭素繊維強化プラスチック)です。レース車のカウルやホイールから採用が始まり、最近はボディフレームやスイングアームに適用した量産モデルも出現しています。炭素繊維でなくガラス繊維を樹脂で固めたFRRP(ガラス繊維強化プラスチック)は、ヘルメットのシェル(外殻)に適用されます。

●その他

触媒の構造
触媒の構造

排ガス低減ために使われる三元触媒には、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)などの「貴金属」が使われ、電動化技術のモーターの磁石にはネオジムやジストプロシウムなど希土類に属する「レアアース」が、リチウムイオン電池にはリチウムやコバルト、ニッケルなど希少な「レアメタル」が使われます。


軽量化は、バイクの走行性能や操縦性、燃費性能などに大きなメリットをもたらします。本章では、バイクの軽量化に大きく貢献している素材について、詳細に解説していきます。

(Mr.ソラン)