チェーン | クルマのAtoZ

カムシャフト駆動方式を詳しく解説

自動車のエンジンは、ガソリンと空気の混合気を燃焼させて動力を生み出します。この燃焼を効率的に行うためには、空気の取り入れと排気ガスの排出を正確なタイミングで行う必要があります。この吸排気のタイミングを制御しているのが吸排気バルブであり、このバルブを開閉するのがカムシャフトです。カムシャフト駆動方式とは、エンジンの動力を発生させるクランクシャフトの回転運動を、このカムシャフトに伝えるための重要な仕組みです。クランクシャフトはエンジンの動力源であり、ピストンの上下運動を回転運動に変換します。この回転運動がカムシャフト駆動方式を介してカムシャフトに伝わり、カムシャフトに取り付けられたカムと呼ばれる突起がバルブを押して開閉させます。カムの形状によってバルブの開閉タイミングや開いている時間が調整され、エンジンの性能に大きな影響を与えます。カムシャフトは通常、クランクシャフトの半分の速度で回転します。これは、エンジンが１回の燃焼行程を行う間に、吸気と排気がそれぞれ１回ずつ行われる必要があるためです。この回転速度の同期がずれると、エンジンの出力低下や異常燃焼、最悪の場合はエンジンの停止につながる可能性があります。カムシャフト駆動方式には、様々な種類があります。古くはギアやチェーンを用いた方式が主流でしたが、近年ではタイミングベルトを用いた方式や、より静粛で耐久性に優れたチェーンを用いた方式が広く採用されています。また、可変バルブタイミング機構のように、走行状況に応じてバルブの開閉タイミングを最適に制御する高度な技術も開発されています。カムシャフト駆動方式は、エンジン内部の非常に重要な要素であり、その状態を良好に保つことはエンジンの性能と寿命を維持するために不可欠です。定期的な点検と適切なメンテナンスを行うことで、エンジンのスムーズな動作を維持し、快適な運転を楽しむことができます。

2024.12.15

エンジン

静かなる回転：チェーンカム駆動の深淵

車の心臓部とも呼ばれるエンジン。その動きの要となるのが、クランクシャフトです。クランクシャフトは、エンジンの動力を生み出す回転運動を担っています。この回転運動を、吸気と排気の扉を開け閉めするバルブを動かすカムシャフトへと伝えるのが、鎖状の部品であるチェーンカム駆動の大切な役割です。クランクシャフトが２回転する間に、カムシャフトは１回転するように、チェーンを介して精密に同期させています。これは、ちょうど歯車が噛み合うように、正確なタイミングで吸気と排気を制御するために必要な仕組みです。この精緻な連携プレーによって、エンジンはスムーズに空気を取り込み、力強く排気ガスを送り出すことができます。まるで人間が呼吸をするように、エンジンは静かに、そして力強く動き続けるのです。この吸気と排気のタイミングがずれてしまうと、エンジンの性能は大きく低下してしまいます。チェーンカム駆動は、このタイミングを正確に保つことで、エンジンの滑らかな回転と力強いパワーを生み出す鍵となっています。この調和のとれた一連の動きこそが、チェーンカム駆動の真髄であり、高性能なエンジンを実現するための重要な技術と言えるでしょう。近年では、チェーンカム駆動に加えて、ベルトを用いたベルトカム駆動方式も採用されています。ベルトカム駆動は、チェーンカム駆動に比べて静粛性に優れているという長所があります。一方で、耐久性の面ではチェーンカム駆動が勝るため、それぞれの方式には得手不得手があります。それぞれの車の特性に合わせて、最適な方式が選択されているのです。

2024.12.14

エンジン

四輪駆動車の動力伝達を支えるドリブンスプロケット

車は、エンジンが生み出す力をタイヤに伝えて走ります。四輪駆動車は、その名の通り四つのタイヤすべてに動力を伝えることで、力強い走りを可能にしています。この四つのタイヤに動力を分配する装置を分動装置と呼びます。分動装置には歯車を使うものと鎖を使うものがあり、鎖を使う方式で重要な役割を担うのが、今回紹介する被駆動鎖歯車です。被駆動鎖歯車は、回転する歯車の一種で、鎖を巻き付けることで回転する力を伝えます。名前の通り、駆動する側ではなく、駆動される側の鎖歯車です。では、どこから動力を受けているのでしょうか。それは、駆動鎖歯車と呼ばれるもう一つの鎖歯車からです。エンジンからの動力は、まず駆動鎖歯車に伝わります。そして、駆動鎖歯車は鎖を介して被駆動鎖歯車を回転させます。被駆動鎖歯車は、前輪駆動軸に繋がっていて、回転することで前輪に動力を伝えます。このように、被駆動鎖歯車は、エンジンからの動力を前輪に伝えるための、いわば中継地点のような役割を果たしているのです。分動装置には、前輪と後輪のどちらにどれだけの動力を配分するかを切り替える機能を持つものもあります。例えば、通常走行時は後輪駆動で燃費を良くし、滑りやすい路面では四輪駆動に切り替えて走破性を高めるといった具合です。このような切り替え機構を持つ分動装置においても、被駆動鎖歯車は重要な役割を担っています。状況に応じて前輪への動力の伝達を制御することで、様々な路面状況に対応した走りを可能にしているのです。近年では電子制御技術の進歩により、より緻密な制御が実現されており、四輪駆動車の走破性と安定性はますます向上しています。被駆動鎖歯車は、こうした技術の進化を支える、縁の下の力持ちと言えるでしょう。

2024.12.13

駆動系

駆動の要、ドリブンギヤ：その役割と仕組み

くるまを動かすためには、エンジンの力をタイヤに伝える必要があります。そのために、さまざまな部品が組み合わさって働いていますが、その中で重要な役割を担うのが歯車です。歯車は、かみ合うことで回転の力を伝える部品で、動力の送り手となる歯車を駆動歯車、受け手となる歯車を従動歯車と呼びます。この従動歯車が、今回の主題であるドリブンギヤにあたります。ドリブンギヤは、ただ単に駆動歯車から回転の力を受け取るだけではありません。回転の速さと力の大きさを変える役割も担っています。たとえば、大きな歯車と小さな歯車を組み合わせた場合を考えてみましょう。小さな歯車（駆動歯車）が大きな歯車（従動歯車）を回すと、大きな歯車はゆっくり回転しますが、大きな力を生み出します。逆に、大きな歯車（駆動歯車）が小さな歯車（従動歯車）を回すと、小さな歯車は速く回転しますが、力は小さくなります。この力の大きさをトルクと言います。ドリブンギヤの歯数を駆動歯車より多くすることで、回転速度は遅くなりますが、トルクは大きくなります。つまり、ゆっくりと力強く回転するようになります。逆に、ドリブンギヤの歯数を駆動歯車より少なくすると、回転速度は速くなりますが、トルクは小さくなります。すなわち、速く回転するものの、力は弱くなります。くるまを走らせる状況に応じて、必要な回転速度とトルクは変化します。例えば、発進時や坂道を登る時は大きな力が必要なので、トルクを大きくする必要があります。一方、高速で走る時は、速い回転速度が求められます。ドリブンギヤは、このような状況に応じて、歯車の組み合わせを変えることで、最適な回転速度とトルクを実現し、くるまの円滑な走行を助けているのです。まさに、縁の下の力持ちと言えるでしょう。

2024.12.13

駆動系

エンジンの心臓部！タイミングギヤ徹底解説

自動車の心臓部とも呼ばれるエンジンには、タイミングギヤという重要な部品が存在します。これは、エンジンの動力を生み出す源である、曲がり軸（クランクシャフト）の回転運動を、吸排気バルブを開閉するための駆動軸（カムシャフト）へと伝達する役割を担っています。吸排気バルブは、エンジン内部の燃焼室へと空気を取り込み、燃焼後の排気ガスを排出する扉のようなものです。このバルブの開閉タイミングを精密に制御することが、エンジンの滑らかな動作には不可欠です。タイミングギヤは、曲がり軸の回転を半分に減速して駆動軸へと伝達することで、この正確なバルブ開閉を実現しています。タイミングギヤは、歯車や鎖を用いて曲がり軸と駆動軸を連結しています。歯車式の場合、金属製の歯車が噛み合うことで回転を伝達するため、高い耐久性と静粛性を持ちます。一方、鎖式の場合、金属製の鎖が歯車を駆動することで回転を伝達するため、構造が単純で軽量という利点があります。どちらの方式も、正確な回転伝達を行うという点では共通しています。タイミングギヤが適切に機能していないと、バルブの開閉タイミングがずれてしまい、エンジンの出力低下や燃費悪化、最悪の場合はエンジンの故障につながる可能性があります。そのため、定期的な点検や適切な交換が必要となります。普段は目に触れることはありませんが、エンジンにとって、そして自動車全体にとって、タイミングギヤはまさに縁の下の力持ちと言えるでしょう。

2024.12.13

エンジン

隠れたる重要部品：チェーンテンショナー

車は、心臓部である発動機で力を生み出し、その力を車輪に伝えることで動きます。この力の伝達経路において、とても大切な役割を果たす部品の一つが鎖張力調整器です。発動機内部では、回転軸である曲がり軸から、吸気と排気を調整する弁の開閉を制御する、カム軸という別の回転軸へ、力が伝えられます。この力の伝達を担うのが鎖です。自転車の鎖と同じように、歯車と歯車が噛み合うことで回転運動が伝達されます。鎖は金属の小さな板を繋げた構造で、この板の一つ一つが歯車と噛み合うことで、滑ることなく確実に力を伝えることができます。しかし、鎖は使っているうちに伸びてしまうという性質があります。金属疲労や摩擦、温度変化など様々な要因が、鎖の伸びに繋がります。伸びてしまった鎖は、適切な張力を失ってしまいます。張力が不足すると、歯車との噛み合わせが緩くなり、回転運動をスムーズに伝えることができなくなります。最悪の場合、鎖が歯車から外れてしまい、発動機が停止する危険性があります。そうなると車は動かなくなってしまい、大変危険な状態に陥ってしまいます。鎖張力調整器は、このような事態を防ぐために、常に鎖の張りを適切な状態に保つという重要な役割を果たしています。鎖張力調整器は、発動機の構造に合わせて様々な種類がありますが、基本的にはバネの力や油圧を利用して、鎖を適切な張力で押し当てています。これにより、鎖の伸びを自動的に調整し、常に最適な張力を維持することが可能になります。鎖張力調整器のおかげで、車は安定して走り続けることができるのです。

2024.12.12

エンジン

車の駆動を支えるローラーチェーン

回転力を伝える鎖装置であるローラーチェーンは、いくつかの部品が組み合わさってできています。それぞれの部品が重要な役割を担っており、滑らかで効率的な動力の伝達を可能にしています。まず、「ころ」と呼ばれる円筒形の部品があります。これは軸受のように回転し、鎖が滑らかに動くようにする役目を担っています。ころがあるおかげで、摩擦が少なくなり、動きがスムーズになります。次に、ころの回転軸となる「軸」があります。この軸は、チェーン全体の強度を保つ上で非常に重要です。頑丈な軸によって、大きな力にも耐えられる丈夫な鎖を作ることができます。さらに、ころをつなぐ「ころつなぎ板」と、軸をつなぐ「軸つなぎ板」があります。これら2種類の板は、ころと軸を交互に連結し、鎖状の形を作ります。つなぎ板は、鎖全体の構造を維持する上で欠かせない部品です。そして、ころと軸の間には「軸受」が入っています。この軸受は、ころと軸の間の摩擦をさらに減らし、鎖が摩耗するのを防ぎます。軸受があることで、鎖の寿命が延び、長持ちします。これらの部品、すなわちころ、軸、ころつなぎ板、軸つなぎ板、そして軸受が組み合わさることで、初めてローラーチェーンは完成します。それぞれの部品がそれぞれの役割を果たすことで、滑らかで、効率的で、耐久性のある動力伝達が可能になるのです。

2024.12.11

エンジン

スプロケット：エンジンの隠れた立役者

くるまを動かすための、なくてはならない部品、それが動力伝達装置です。その中でも、鎖車（くさりぐるま）は、回転する力を伝える歯車の仲間で、鎖や歯のついた帯を使って動力を伝えています。自転車の変速機や自動二輪車の駆動装置など、私たちの身近なところで活躍する部品です。鎖車は、様々な大きさや歯の数を持つ部品です。小さなものから大きなものまであり、歯の数を変えることで、回転する速さの割合を調整できます。この割合のことを回転比と言い、回転比を変えることが鎖車の重要な役割です。例えば、エンジンの内部で使われる鎖車は、回転運動を滑らかに伝えることで、エンジンの性能に大きく影響します。吸気と排気のタイミングを調整する、カム軸（カムじく）という部品を動かす鎖車は、エンジンの力強さを左右する重要な部品と言えるでしょう。また、建設機械や農業機械など、大きな力が必要な機械にも鎖車は使われています。これらの機械では、大きな力を正確に伝えるために、頑丈な鎖車が必要です。大きな歯車と鎖を組み合わせることで、大きな荷物を持ち上げたり、土を掘ったりする大きな力を生み出します。このように、鎖車は、回転する力を伝える、なくてはならない部品です。小さなものから大きなものまで、様々な大きさや歯数があり、それぞれに合った使い道があります。私たちの生活を支える多くの機械の中で、鎖車は縁の下の力持ちとして活躍しているのです。

2024.12.11

駆動系

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

リヤスプロケット：駆動の要

車を走らせる動力の伝達において、機構の仕組みは重要な役割を担っています。その中で、リヤスプロケットは、自転車の後ろの歯車と似た働きをする部品です。丸い円盤の縁に歯が並んでおり、この歯に鎖がはまり込むことで回転の動きを伝えます。リヤスプロケットは、自ら動力を生み出すのではなく、鎖を介して動力を伝えられることから、『従動歯車』とも呼ばれます。この『従動』とは、『動かされる』という意味で、リヤスプロケットの役割をよく表しています。動力の流れを見てみましょう。まず、原動機から生まれた回転力は、変速機、そして回転軸などを経て駆動歯車に伝わります。次に、鎖を介してリヤスプロケットへと回転力が伝達されます。リヤスプロケットは受け取ったこの回転力を最終的に車輪に伝え、車を走らせるのです。リヤスプロケットは、単に回転を伝えるだけでなく、その大きさによって車の速度や力強さを調整する役割も担っています。大きなリヤスプロケットを使うと、車輪の回転数は減り、力強い走りを実現できます。逆に小さなリヤスプロケットを使うと、車輪の回転数は上がり、速い速度で走ることができます。このように、リヤスプロケットは、動力の伝達において重要な役割を果たすとともに、車の性能を調整する上でも欠かせない部品と言えるでしょう。そして、リヤスプロケットと鎖、駆動歯車、そして原動機、変速機、回転軸などが組み合わさることで、複雑で精緻な機構が構成され、車をスムーズに走らせているのです。この機構の仕組みを理解することで、車の動きをより深く理解し、より安全で快適な運転につなげることができるでしょう。

2024.12.10

駆動系