エンジン クランクシャフトの曲げ振動とその対策
回転運動を動力源とする乗り物には、ほぼ必ず動力発生装置から回転力を伝えるための軸が備わっています。この軸は、一般的に「回し軸」と呼ばれ、動力発生装置の回転力をタイヤなどの駆動部分へと伝達する重要な役割を担っています。しかし、この回し軸は、回転中に様々な力を受け、まるで鞭がしなるように曲がったり、たわんだりする現象が発生します。これが「曲げ振動」です。回し軸の曲げ振動は、動力発生装置のピストン運動や、回し軸自身の回転によって発生する力によって引き起こされます。ピストンが上下に動くたびに、その力は回し軸を介して伝えられます。同時に、回し軸自身の回転によっても力が発生します。これらの力が組み合わさって、回し軸を曲げる方向の力が発生し、回転と共に力が繰り返し加わることで振動が発生するのです。この振動は、回転数が一定の値になると特に大きくなることがあります。これは「共振」と呼ばれる現象で、ちょうどブランコを漕ぐように、タイミング良く力が加わることで振動が増幅されるのです。ブランコをタイミングよく押すと大きく揺れるのと同じように、回し軸の回転数と振動の周期が一致すると、共振が発生し振動が大きくなります。この共振状態では、回し軸にかかる負担が非常に大きくなり、最悪の場合は回し軸が折損してしまうこともあります。回し軸の折損は、乗り物の走行に重大な支障をきたすだけでなく、大きな事故につながる可能性もあります。そのため、乗り物の設計段階では、この曲げ振動をいかに抑えるかが重要な課題となります。回し軸の形状や材質を工夫したり、振動を吸収する部品を追加するなど、様々な対策が施されています。これにより、回し軸の耐久性を高め、安全で快適な走行を実現しています。
