騒音低減 | クルマのAtoZ

静かな乗り心地を実現する技術

二層構造軸、別名二重管構造軸は、静粛性に優れた画期的な駆動軸です。名前の通り、中心軸となる管を覆うようにさらに大きな管が設けられ、二層構造となっています。この二つの管の間には、特殊なゴムが隙間なく充填されています。このゴムは、単に挟まっているだけではなく、圧力をかけて押し込み、さらに接着剤で固定されています。これにより、内側の管と外側の管は一体化することなく、それぞれ独立して回転運動を行うことができます。この構造の利点は、駆動軸から発生する振動を効果的に吸収できる点にあります。従来の一層構造の駆動軸では、回転に伴ってどうしても振動が発生し、その振動が車体に伝わり、車内騒音の原因となっていました。二層構造軸では、内側の軸が回転する際に発生する振動を、二つの管の間に充填されたゴムが吸収します。ゴムは、その弾性により振動エネルギーを熱エネルギーに変換し、振動を効果的に減衰させます。その結果、車体に伝わる振動が大幅に軽減され、静粛な車内環境を実現できるのです。この二層構造は、例えるならば、建物の免震構造と似ています。建物と地面の間に免震ゴムを挟むことで、地震の揺れを吸収し、建物へのダメージを軽減するのと同様に、二層構造軸は内側の軸と外側の軸の間にゴムを挟むことで、回転振動を吸収し、車内への騒音伝達を抑制しているのです。まるで静かな森の中を滑るように、快適な乗り心地を提供することに貢献しています。近年では、この二層構造軸は様々な車種に採用されており、自動車の快適性向上に大きく寄与しています。

2024.12.16

駆動系

エンジンの覆い：ロッカーカバーの役割と進化

車の心臓部である発動機の上部は、様々な部品が精巧に組み合わされて動いています。まるで生き物の体の中のように複雑な構造をしています。その中で、吸排気バルブを開閉する重要な役割を担う部品の一つに、ロッカーアームがあります。このロッカーアームを保護し、潤滑油の飛散を防ぐのが覆いの役割です。この覆いは、ロッカーカバーと呼ばれ、発動機内部の精密な部品を外部の塵や埃から守る防護壁の役割を果たしています。もし塵や埃が入り込んでしまうと、部品の摩耗や損傷を招き、発動機の性能低下に繋がる可能性があります。ですから、ロッカーカバーは、発動機の正常な動作を維持するために不可欠な部品と言えるでしょう。また、ロッカーカバーは、潤滑油が飛び散るのを防ぐ役割も担っています。高速で回転する発動機内部では、潤滑油が飛散しやすく、エンジンルーム内を汚してしまう原因になります。ロッカーカバーは、潤滑油の飛散を抑制することでエンジンルーム内の清潔さを保ち、他の部品の劣化を防ぎます。さらに、ロッカーカバーは、発動機から発生する騒音を抑える効果も持っています。ロッカーアームの作動音や、その他の機械音が外部に漏れるのを防ぎ、車内の静粛性を向上させています。快適な運転環境を提供するためにも、ロッカーカバーは重要な役割を果たしているのです。特に、OHVと呼ばれる形式の発動機では、ロッカーアームとプッシュロッドと呼ばれる部品を使ってバルブを開閉するため、これらの部品全体を覆う大きなロッカーカバーが必要になります。そのため、ロッカーカバーは発動機の外観を大きく左右する要素の一つとなっており、車のデザインにも影響を与えています。

2024.12.15

エンジン

ディーゼルエンジンの静粛化技術：パイロット噴射

軽油を使う機関は、ガソリンを使う機関と比べて燃料の消費が少なく、力強いのが特徴です。そのため、大きな車両である貨物自動車や乗合自動車をはじめ、最近では自家用車にも広く使われています。しかし、軽油を使う機関には、作動時の音が大きいという欠点もあります。そこで、この音を小さくするための様々な工夫が考えられてきました。その中でも、始動時の少量の燃料噴射は大切な役割を担っています。この技術について、詳しく説明します。軽油を使う機関は、ガソリンを使う機関とは異なり、圧縮による高温で燃料に火をつけます。このため、燃焼が急激に起こりやすく、大きな音が発生しやすいのです。始動時の少量の燃料噴射は、主噴射の前に少量の燃料を噴射することで、燃焼室内の温度と圧力を適切な状態に調整する技術です。こうすることで、主噴射時の急激な燃焼を抑制し、騒音を小さくすることができます。始動時の少量の燃料噴射には、いくつかの種類があります。一つは、主噴射の直前に一回だけ少量の燃料を噴射する単段噴射です。もう一つは、複数回に分けて少量の燃料を噴射する多段噴射です。多段噴射は、単段噴射よりもさらに細かく燃焼を制御できるため、より効果的に騒音を小さくすることができます。始動時の少量の燃料噴射は、音を小さくするだけでなく、排気ガス中の有害物質を減らす効果も期待できます。急激な燃焼が抑制されることで、窒素酸化物や粒子状物質の発生が抑えられるためです。このように、始動時の少量の燃料噴射は、軽油を使う機関にとって重要な技術です。この技術の進歩により、軽油を使う機関は、より環境に優しく、静かなものへと進化していくでしょう。

2024.12.15

エンジン

中空ハーフシャフト：軽量化の秘密

中空ハーフシャフトとは、軸の中心部分が空洞になっている駆動軸のことを指します。輪切りの断面を見ると、ドーナツのような形をしています。従来の駆動軸は、中身が詰まった棒状、いわゆる中実軸が主流でした。しかし、近年の自動車業界では、車の重さを軽くして燃費を良くするための技術開発が盛んに行われており、その中で中空ハーフシャフトが注目されています。中空ハーフシャフトは、中心を空洞にすることで、材料の使用量を減らすことができます。これにより、軸全体の重さを軽くすることができ、燃費向上に貢献します。また、単に軽くするだけでなく、強度や変形しにくさを維持、あるいは向上させる工夫も凝らされています。中を空洞にすることで、外側の部分に使う材料を厚くしたり、より強度の高い材料を使用したりすることが可能になるからです。さらに、空洞部分があることで、衝撃を吸収する能力も向上します。路面からの振動や衝撃を空洞部分で吸収することで、乗り心地の向上にも繋がります。この中空ハーフシャフトは、フランスの自動車メーカーであるプジョーの206という車種の、1.6リットルエンジンを搭載した5速式の手動変速機を持つ車に使われている変速操作の連結部品をはじめ、様々な車種で採用され始めています。今後、更なる軽量化と燃費向上が求められる自動車開発において、中空ハーフシャフトは重要な役割を担うと考えられます。特に、電気自動車やハイブリッド車など、環境性能に優れた車の開発においては、その重要性がさらに増していくでしょう。

2024.12.14

駆動系

支える梁：ベアリングビームの重要性

車を走らせる心臓部である原動機は、多くの部品が精巧に組み合わさって力を生み出しています。その中で、普段は目に触れる機会が少ないものの、原動機の働きを支える重要な部品の一つに「軸受け梁」があります。軸受け梁は、原動機内部の回転軸を支える役割を担っており、これにより回転軸が滑らかに回転できるようになっています。この滑らかな回転は、原動機の円滑な動作に欠かせません。軸受け梁は、単に回転軸を支えるだけでなく、原動機から発生する振動や騒音を抑える役割も担っています。原動機内部では、ピストン運動などによって常に振動が発生しています。この振動が車体に伝わると、不快な騒音や振動となってしまいます。軸受け梁は、これらの振動を吸収し、車内を快適に保つために重要な役割を果たしています。軸受け梁の材質や形状は、原動機の性能に大きく影響します。強度が高く、変形しにくい材質を用いることで、回転軸をしっかりと支え、高い回転数でも安定した動作を維持することができます。また、形状を工夫することで、振動の吸収効率を高めることも可能です。近年では、コンピューターによる解析技術を用いて、最適な材質や形状を設計することで、更なる性能向上や騒音低減を実現しています。軸受け梁は、普段目にすることは少ないですが、原動機の性能や快適性に大きく貢献している縁の下の力持ちです。その仕組みを理解することで、車の構造への理解が深まり、より車への愛着が湧くのではないでしょうか。

2024.12.13

エンジン

ラダービーム形ベアリングキャップ：高剛性と静粛性を実現する技術

自動車の心臓部であるエンジンにおいて、動力を生み出すためのクランク軸を支える重要な部品が軸受です。この軸受をしっかりと固定し、エンジンの強度と剛性を保つ役割を担っているのが、軸受蓋と呼ばれる部品です。その中でも、はしご形軸受蓋は、その名の通り、はしごのような形をした特殊な構造を持っています。従来、エンジンの強度と剛性を確保するために、シリンダーブロックのスカート部分（裾の部分）を長くした、いわゆる深スカート式シリンダーブロックが採用されていました。しかし、この方式では、スカート部分が長くなる分、エンジンの重量が増加してしまうという問題がありました。そこで登場したのが、はしご形軸受蓋です。はしご形軸受蓋は、はしごの横木のように水平に伸びた複数の補強構造を持っています。この構造が、スカート部分を短くしても、深スカート式と同等、あるいはそれ以上の剛性を確保することを可能にしました。まるで橋の構造のように、複数の横木が力を分散させ、エンジンのねじれや振動を効果的に抑制するのです。この構造により、エンジンの軽量化を実現しながら、高い強度と剛性を両立させることができます。自動車の燃費向上や運動性能の向上に、大きく貢献していると言えるでしょう。また、はしご形軸受蓋は、エンジンの回転バランスを安定させる効果もあり、静粛性や耐久性の向上にも寄与しています。まさに、小さな部品ながらも、自動車の性能向上に大きく貢献する縁の下の力持ちと言えるでしょう。

2024.12.13

エンジン

蓄圧式ハイブリッド：未来の車

車は走るために燃料を燃やして力を得ていますが、ブレーキを踏んで車を止める時には、その動いていた力が熱に変わって捨てられてしまいます。もったいないですよね。そこで、捨ててしまう力を別の形で取っておいて、再び走る力に変えることができれば、燃料をもっと節約できます。その一つの方法が、今回ご紹介する蓄圧式混合動力方式です。この方式では、ブレーキを踏む時、普段捨ててしまう力を油を圧縮する力に変えます。自転車の空気入れを想像してみてください。ポンプを押すと、中の空気は縮められて圧力が高くなりますよね。同じように、油を専用のポンプで圧縮して、空気や窒素のような気体と一緒にタンクに閉じ込めます。このタンクの中では、まるで縮められたバネのように、大きな力が蓄えられています。では、蓄えた力はどうやって使うのでしょうか？加速したい時には、この高圧になった気体の力で油圧モーターを回します。油圧モーターは、水車のように、油の流れで羽根車を回し、動力を生み出す装置です。このモーターが生み出した力が、エンジンの動力を助けるのです。つまり、一度ブレーキで捨てられるはずだった力が、再び車を動かす力として使われているわけです。この蓄圧式混合動力方式と、電気で動くよく知られた混合動力車との一番の違いは、力を蓄える方法にあります。電気の混合動力車は大きな電池に電気を溜めますが、蓄圧式では気体の圧力として力を蓄えます。また、ブレーキの仕組みにも工夫があります。ブレーキペダルを軽く踏んだ時は、まず油圧モーターが作動して、減速する力を利用してタンクに気体を圧縮し始めます。さらに強くブレーキを踏む必要がある場合は、通常のブレーキが作動して確実に車を止めます。このように、二段階のブレーキシステムによって、出来る限り多くのエネルギーを回収するように工夫されています。

2024.12.13

ハイブリッド

静かなる心臓：AFCローター歯形オイルポンプ

車の心臓部であるエンジンは、たくさんの部品が組み合わさって動いています。これらの部品が互いにこすれ合って摩耗しないように、そしてスムーズに動くように、潤滑油、つまりオイルが欠かせません。オイルはエンジン内部を循環することで、各部品に油膜を作り、摩擦や摩耗、そして熱の発生を抑えています。このオイルを循環させる重要な役割を担っているのがオイルポンプです。近年の自動車技術の進化に伴い、オイルポンプにも様々な改良が加えられています。従来のオイルポンプは、主に外接歯車式が用いられてきました。これは比較的シンプルな構造で、安定したオイルの供給を実現してきましたが、近年では更なる燃費向上や静粛性の向上が求められています。そこで、日産の主力エンジンに採用されているのが、AFCローター歯形オイルポンプと呼ばれる最新のオイルポンプです。AFCローター歯形オイルポンプは、従来の外接歯車式に比べ、より複雑な形状の歯車を採用しています。この特殊な形状により、オイルを圧送する際の抵抗を減らし、より少ないエネルギーで効率的にオイルを循環させることが可能になりました。これにより、エンジンの燃費向上に貢献するだけでなく、ポンプ自体から発生する騒音も低減され、車内の静粛性向上にも繋がっています。また、AFCローター歯形オイルポンプは、オイルの供給量をエンジンの回転数や負荷に応じて細かく調整することができます。低回転時や低負荷時には必要なオイル量だけを供給し、高回転時や高負荷時にはより多くのオイルを供給することで、常に最適な潤滑状態を維持することが可能です。これにより、エンジンの耐久性向上にも大きく貢献しています。このように、最新の潤滑方式であるAFCローター歯形オイルポンプは、エンジンの性能向上、燃費向上、そして快適な運転環境の実現に貢献する、重要な技術革新と言えるでしょう。今後の自動車開発においても、更なる進化が期待される技術の一つです。

2024.12.12

エンジン

静かなる動力伝達：サイレントチェーンの秘密

静音の秘密、その名を静音鎖といいます。この静音鎖は、動力を伝えるための仕組みであり、その静かさが一番の特長です。従来広く使われてきた回転式の鎖と比べると、その静かさの違いは驚くほどです。まるで音もなく動いているように感じられるほど、静かに動力を伝えます。この静音鎖の静かさの秘密は、その特別な構造にあります。歯車のような形をした板を交互に重ね、それを棒でつないでいます。この独特な構造のおかげで、動力を伝える時に発生する騒音や振動が大きく抑えられます。特に、この静音鎖は車の心臓部である原動機の中でも使われています。原動機の内部で、吸気と排気のタイミングを調整する部品を動かすために、静音鎖が活躍しています。原動機は車の騒音源の一つであるため、その内部で発生する騒音を抑えることは、車全体の静粛性を高める上で非常に重要です。静音鎖はこの重要な役割を担い、静かで快適な運転環境を実現するのに貢献しています。静かな原動機音は、車の中の快適さを高めるだけでなく、車全体の高級感や洗練された印象も与えます。静音鎖は、目立つ部品ではありませんが、車の進化を支える重要な部品と言えるでしょう。まさに、縁の下の力持ちです。静音鎖の技術革新は、これからも静かで快適な車作りを支え続けていくことでしょう。

2024.12.11

駆動系

ディーゼルエンジンの静かなる工夫：スロットルノズル

ディーゼル車は、力強い走りで知られていますが、一方で、ガソリン車に比べて音が大きいという難点がありました。この騒音を小さくするための様々な工夫の一つが、燃料を噴射する部品である噴射口の改良です。噴射口に備え付けられた絞り弁という部品が、騒音低減の鍵を握っています。ディーゼル車の騒音は、燃料が燃焼する部屋の中で燃料が爆発的に燃えることで生まれる圧力の急な変化が原因です。この圧力の変化が空気の振動となり、耳障りな騒音として聞こえてきます。絞り弁はこの圧力の変化を緩やかにすることで、騒音を小さくする役割を担います。燃料噴射の最初の段階では、噴射口内部にある針のような形をした弁によって燃料の噴射量が制限されます。この弁を絞り弁と呼びます。絞り弁によって燃料の噴射を制御することで、燃焼する部屋の中の圧力上昇が抑えられ、結果として騒音が減少します。これは、大きな太鼓を一度強く叩く代わりに、小さな太鼓を何度も優しく叩くことで、全体の音量を抑えるのと同じ考え方です。この絞り弁による騒音低減技術は、特に車の動き出しやゆっくり走る時など、騒音が気になる場面で大きな効果を発揮します。静かな車内は、運転する人だけでなく、同乗者にとっても快適な移動空間を提供するために欠かせない要素です。近年の技術革新により、ディーゼル車は騒音という弱点を克服し、快適性と力強さを両立した車へと進化を続けています。

2024.12.11

エンジン

４速自動変速機の進化

車の流れを自動で変える装置、つまり自動変速機というものが、最初に登場した時は、三つの段階で速度を変える仕組みが主流でした。しかし、技術が進むにつれて、より少ない燃料で長い距離を走れるように、そして、車の持つ力をより引き出せるように、四つの段階で速度を変える仕組みを持つ自動変速機が作られることになりました。この四段階で速度を変える自動変速機は、それまでの三段階のものと比べて、速い速度で走る時のエンジンの回転数を抑えることができました。そのため、燃料の消費を抑え、長い距離を走れるようになりました。また、速度を変える時のショックも小さく、滑らかな走りを実現したことから、運転する人の負担も減らすことができました。この四段階の仕組みは、高速道路での走行をより快適にしました。三段階の変速機では、高速で走るとエンジンの回転数が上がり、騒音が大きくなる傾向がありました。しかし、四段階になると、高速でもエンジンの回転数が抑えられ、静かで快適な運転が可能となりました。さらに、加速性能も向上しました。三段階では、ある程度の速度に達すると加速が鈍くなることがありましたが、四段階では、よりスムーズで力強い加速を体感できるようになりました。このように、四段階で速度を変える自動変速機は、燃費の向上、静粛性の向上、加速性能の向上といった多くの利点をもたらし、まさに車の技術における大きな進歩と言えるでしょう。この技術の登場は、その後の自動変速機の進化に大きく貢献し、現在では五段階、六段階、さらには十段階以上の多段化へと発展を遂げています。

2024.12.11

駆動系

クランクシャフト軸受け：エンジンの心臓部

車は、動力源である発動機によって動きます。その発動機内部で、動力の要となる部品が、往復運動を回転運動に変える働きをする曲軸です。この曲軸を支え、滑らかに回転させる重要な部品が軸受けです。軸受けは、曲軸とそれを取り囲む部品との間に挟まれています。曲軸は高速で回転するため、そのままでは周囲の部品と擦れ合い、大きな摩擦熱が発生してしまいます。この摩擦熱は、部品の摩耗や破損を引き起こす原因となります。軸受けはこの摩擦熱の発生を抑える重要な役割を担っています。軸受けには、滑り軸受けと転がり軸受けの二種類があります。滑り軸受けは、金属同士の接触面に油膜を形成することで摩擦を減らす仕組みです。一方、転がり軸受けは、小さな球状の部品を複数用いることで、接触面積を小さくし、摩擦抵抗を減らしています。どちらの軸受けも、摩擦を極力抑え、曲軸の回転を滑らかにするという同じ目的を持っています。曲軸が滑らかに回転することで、発動機は安定して動力を生み出すことができます。もし軸受けがなければ、曲軸と周囲の部品は激しい摩擦熱によってすぐに摩耗し、破損してしまいます。そうなれば、車は動かなくなってしまいます。このように、軸受けは、小さな部品ながら、発動機の円滑な動作を支える、なくてはならない重要な部品と言えるでしょう。目にする機会は少ないかもしれませんが、車にとって、まさに縁の下の力持ちと言える存在です。

2024.12.11

エンジン

静かな車の工夫：浮かせるヘッドカバー

車は、様々な部品が組み合わさって動力を生み出しています。その心臓部である発動機の中には、爆発を起こして力を生む燃焼室があります。この燃焼室を覆っているのが筒状の部品で、その上をさらに覆っているのが頭部覆いです。この頭部覆いと筒状の部品の間には、頭部覆い詰め物という部品が挟まっており、潤滑油の漏れを防いでいます。近ごろの車は、静かさが重視されています。発動機の音も例外ではなく、いかに音を小さくするかが重要な課題となっています。そこで、発動機の音を小さくするために、頭部覆いの構造に工夫を凝らした「浮き式頭部覆い」が登場しました。これは、頭部覆いを筒状の部品に直接固定するのではなく、弾力性のある素材で浮かせるように支える構造です。従来の方式では、頭部覆いはボルトで筒状の部品にしっかりと固定されていました。しかし、発動機は動いている時に振動するため、この振動が頭部覆いに伝わり、音が発生していました。浮き式頭部覆いでは、頭部覆いと筒状の部品の間に弾力性のある素材を挟むことで、発動機からの振動が頭部覆いに伝わるのを抑えます。まるで水に浮かぶ浮き輪のように、振動を吸収するのです。この技術により、車内は静かになり、乗る人は快適に過ごせるようになります。また、高い音だけでなく、低い音も抑えることができるため、より静かな車内空間を実現できます。浮き式頭部覆いは、小さな部品ですが、車の快適性を大きく向上させる重要な技術と言えるでしょう。

2024.12.11

エンジン