振動 | クルマのAtoZ

タイヤを長持ちさせるローテーション

車は、地面と接するタイヤによって支えられ、走っています。そのタイヤは、使っているうちに少しずつ摩耗していきます。この摩耗は、車の種類や運転の仕方によって、均一には進みません。前輪駆動の車の場合、エンジンで動かす力が前にかかるため、前輪のタイヤが後輪よりも早く摩耗するのです。また、右に曲がることの多い日本では、遠心力で左側のタイヤへの負担が大きくなり、右側のタイヤより摩耗が進みます。さらに、ブレーキを踏む際も、前のタイヤに大きな力が加わり、摩耗を早めます。このような偏った摩耗をそのままにしておくと、色々な問題が出てきます。まず、タイヤの性能が落ちて、車の安定性が悪くなり、思わぬ事故につながる危険があります。また、燃費も悪くなり、お財布にも優しくありません。さらに、摩耗がひどくなると、タイヤの内部の構造が見えてきて、パンクなどのトラブルを起こしやすくなります。そこで、タイヤの寿命を延ばし、安全に走行するために大切なのが、タイヤローテーションです。タイヤローテーションとは、タイヤを定期的に位置を変える作業のことです。前輪と後輪、左右を入れ替えることで、タイヤの摩耗を均一に近づけることができます。どのタイヤも同じように摩耗することで、タイヤ本来の性能を長く保つことができるのです。タイヤローテーションを行う頻度は、車の取扱説明書に書いてあるので、確認してみましょう。一般的には、5,000キロメートルから10,000キロメートルごとに行うのが良いとされています。タイヤローテーションは、安全で快適な車生活を送るために、とても大切な作業です。忘れずに行い、タイヤの状態を良好に保ちましょう。

2024.12.16

メンテナンス

車の乗り心地を決めるダンパー

揺れを抑える装置、それが「緩衝器」です。身近なところでは、勢いよく閉まる扉の速度を和らげる装置や、巨大地震の揺れを吸収する建物の装置なども緩衝器の一種です。車にも、様々な種類の緩衝器が使われており、乗り心地や走行の安定性に大きく関わっています。特に、車の「懸架装置」と呼ばれる部分に取り付けられた「衝撃吸収装置」は、路面からの衝撃を吸収し、車体の揺れを抑える重要な役割を担っています。「懸架装置」は、車体と車輪を繋ぐ装置で、路面からの衝撃を和らげ、乗り心地を良くする役割があります。この「懸架装置」に取り付けられた「衝撃吸収装置」は、油の粘り気を利用して抵抗力を生み出し、路面からの衝撃を熱に変換し、振動を吸収する仕組みになっています。「衝撃吸収装置」の内部には、油が満たされた筒があり、その中にピストンと呼ばれる部品が上下に動きます。ピストンには小さな穴が開いており、油はこの穴を通って移動します。路面からの衝撃で車が揺れると、ピストンが上下に動き、油が小さな穴を通る際に抵抗力が発生します。この抵抗力によって、振動のエネルギーが熱に変換され、吸収されるのです。この抵抗力の大きさによって、乗り心地や走行安定性が変わります。抵抗力が小さすぎると、車はふわふわと揺れてしまい、乗り心地が悪くなります。逆に抵抗力が大きすぎると、路面からの衝撃が車体に伝わりやすくなり、乗り心地が悪くなるだけでなく、タイヤの接地性も悪くなってしまいます。適切な抵抗力を得るために、「衝撃吸収装置」内部の油の種類やピストンの構造などが工夫されているのです。このように、緩衝器、特に「衝撃吸収装置」は、乗員が快適な乗り心地を得るため、そして、車が安全に走行するために欠かせない重要な部品と言えるでしょう。

2024.12.16

車の構造

クルマの吸排気系振動騒音特性

車は、燃料を燃焼させることで力を生み出し、私たちを目的地まで運んでくれます。この燃焼には、空気を取り込み、燃えカスを排出する過程が必ず伴います。この一連の流れの中で、実は様々な音や振動が発生しています。これらをまとめて、吸排気系振動騒音と呼びます。吸気系では、エンジンが空気を吸い込む際に、空気が流れる音や、吸気弁が開閉する音などが発生します。まるで呼吸をするように、エンジンも空気を取り込むたびに小さな音を立てているのです。一方、排気系では、燃焼後のガスが排出される際に、より大きな音が発生します。これは、高温高圧のガスが狭い排気管を通る際に、空気との摩擦や圧力の変化によって生じるものです。この排気音は、エンジンの回転数や負荷によって変化し、車種によっては力強い音になったり、静かな音になったりします。さらに、吸気や排気の過程では、空気の流れの変化に伴って振動も発生します。この振動は、吸気管や排気管といった部品だけでなく、エンジン本体や車体にも伝わることがあります。これらの振動は、不快な音を発生させるだけでなく、部品の寿命を縮める原因にもなりかねません。吸排気系振動騒音は、車の快適性や環境への影響を大きく左右するため、自動車メーカーは様々な工夫を凝らして、その低減に努めています。例えば、吸気管や排気管の形状を工夫したり、消音器の性能を向上させたりすることで、音を小さくしたり、振動を吸収したりしています。また、エンジン自体を改良することで、燃焼をより滑らかにし、騒音や振動の発生を抑える努力も続けられています。このように、吸排気系振動騒音を抑える技術は、車の進化と共に常に進歩を続けているのです。

2024.12.16

エンジン

クロスプレーン：静かなるＶ８エンジンの秘密

八気筒エンジンは、その名の通り、八つの筒状の空間（燃焼室）を持つエンジンです。主に高級車やスポーツカー、あるいは大型のトラックなど、高い出力を必要とする車に搭載されています。滑らかな回転フィールと力強い加速性能が特徴で、多くの運転者を魅了し続けています。八気筒エンジンには、大きく分けて二つの種類があります。クランクピンと呼ばれる部品の配置の違いで分類され、十文字になっているものがクロスプレーン、一文字になっているものがシングルプレーンと呼ばれています。このクランクピンの配置が、エンジンの特性を大きく左右します。クロスプレーンは、燃焼間隔が均等になるように設計されています。そのため、振動が少なく静粛性に優れているのが特徴です。一般的に、快適性や静粛性が重視される乗用車に多く採用されています。滑らかな回転フィールもクロスプレーンの大きな魅力の一つです。まるで絹のように滑らかな加速は、高級車にふさわしい上質な乗り心地を提供します。一方、シングルプレーンは、クロスプレーンとは異なり、燃焼間隔が不均等です。そのため、振動はやや大きくなりますが、高回転域での出力特性に優れています。排気干渉が少なく、より多くの空気を燃焼室に取り込めるため、爆発的なパワーを生み出すことができます。この特性から、レース用車両や一部のスポーツカーでよく見られます。アクセルを踏み込んだ時の、背中をシートに押し付けられるような強烈な加速感は、まさにシングルプレーンならではと言えるでしょう。このように、クロスプレーンとシングルプレーンは、それぞれ異なる特徴を持っています。車種や用途に合わせて、最適なエンジンが選択されているのです。

2024.12.16

エンジン

ブレーキジャダー：快適な運転を阻む振動の原因と対策

ブレーキを踏んだ時に、車体が震えたり、ブレーキペダルがガタガタと揺れる現象を、ブレーキジャダーと言います。まるでデコボコ道を通っている時のような、あるいはペダルを足で細かく叩かれているような感覚を覚える方もいるでしょう。この不快な揺れは、快適な運転を邪魔するだけでなく、安全面でも問題があります。ブレーキの効き方にムラが出ることもあり、急に止まらなければならない状況では大変危険です。特に高速で走っている時にブレーキジャダーが起こると、ハンドル操作が不安定になり、事故に繋がる可能性も無視できません。ブレーキジャダーの主な原因は、ブレーキローターの歪みです。ブレーキローターは、車輪と一緒に回転する金属の円盤で、ブレーキパッドがこれを挟み込むことで摩擦を生み出し、車を減速させます。このローターの表面にわずかな歪みが生じると、パッドとローターの接触面にムラが生じ、ジャダーが発生します。ローターの歪みは、急ブレーキの多用や、ブレーキを踏みながらの走行、過度の熱などが原因で起こります。また、ローターの材質や構造、経年劣化も影響します。ブレーキジャダーを感じたら、すぐに整備工場で点検してもらいましょう。原因がローターの歪みであれば、ローター研磨や交換といった修理が必要です。研磨である程度の歪みは修正できますが、歪みが大きい場合や、ローターが薄くなっている場合は交換が必要になります。その他にも、ブレーキパッドの劣化や、ブレーキキャリパーの不具合などもジャダーの原因となるため、整備士による的確な診断と適切な処置が必要です。日頃から、急ブレーキを避けたり、ブレーキを踏みっぱなしにしないなど、ブレーキに負担をかけない運転を心がけることで、ブレーキジャダーの発生を予防することができます。

2024.12.16

メンテナンス

滑らかな走りを実現する技術

車は、移動の手段としてなくてはならないものですが、その維持費、特に燃料費は家計に大きな負担となります。そのため、自動車メーカーは燃費を良くする技術の開発に力を注いできました。昔から、エンジンの動力は車輪に伝わるまでに様々な部品を経由し、その過程でどうしても動力の損失が発生していました。動力の伝達を担う装置の一つにトルクコンバーターと呼ばれるものがあり、これはエンジンの回転を滑らかにタイヤに伝える役割を果たしています。このトルクコンバーターの中にロックアップクラッチという装置を組み込み、エンジンの回転を直接タイヤに伝えることで動力の損失を減らし、燃費を向上させる技術が開発されました。しかし、このロックアップクラッチを低い速度域で使うと、エンジンの振動が車内に伝わりやすくなり、乗り心地が悪くなるという問題がありました。そこで、直結クラッチスリップ制御という技術が生まれました。この技術は、クラッチを完全に繋ぐのではなく、わずかに滑らせることでエンジンの振動を吸収し、快適な乗り心地を維持しながら燃費を向上させることを可能にしました。具体的には、コンピューターが走行状況に合わせてクラッチの繋ぎ具合を細かく調整します。例えば、発進時や低速走行時はクラッチを滑らせて振動を抑え、高速走行時はクラッチを繋いで燃費を優先します。この制御により、ドライバーは振動を意識することなく、快適な運転を楽しむことができます。この直結クラッチスリップ制御は、燃費向上と快適性の両立という、相反する要求を満たす画期的な技術であり、より環境に優しく、より快適な車社会の実現に貢献しています。

2024.12.16

駆動系

ホイールバランスの重要性

車は、様々な部品が回転することで動いています。心臓部である原動機をはじめ、動力の伝達装置、そして地面と接する車輪も回転しています。これらの回転運動をする部品がなめらかに、かつ効率よく動くためには、適正なつりあいが欠かせません。つりあいがとれていない回転体は、不快な揺れや騒音を生み出すだけでなく、部品の摩耗を早め、燃料の消費量を増やす原因にもなります。回転体のつりあいの重要性を示す具体的な例として、車輪のつりあい調整について考えてみましょう。車輪のつりあい調整とは、車輪とタイヤを組み合わせた状態で、全体的なつりあいをととのえる作業です。車輪は高速で回転するため、わずかな重さの偏りでも大きな揺れにつながります。この揺れは、ハンドルに伝わる不快な振動だけでなく、車全体の安定性にも悪影響を及ぼします。つりあい調整には、大きく分けて静的つりあいと動的つりあいという二つの種類があります。静的つりあいは、回転軸を中心に見たときの重さのつりあいを指します。静的つりあいがとれていないと、回転体が特定の方向に傾くため、偏った摩耗や異音の原因となります。一方、動的つりあいは、回転軸と直交する方向のつりあいを指します。動的つりあいがとれていないと、回転中に首振り運動のような揺れが発生し、ハンドルの振動や走行安定性の低下につながります。これらのつりあい調整は、専用の機械を用いて精密に行われます。車輪に小さな重りを付けることで、全体の重さの分布を調整し、最適なつりあい状態を作り出します。適切なつりあい調整は、快適な乗り心地、安全な走行、そして車の寿命を延ばす上で非常に重要です。日頃から、車輪の状態に気を配り、定期的な点検とつりあい調整を行うことで、安全で快適な運転を心がけましょう。

2024.12.15

メンテナンス

車の静寂を脅かす干渉音：その正体と対策

音は、空気の振動が波のように広がり、私たちの耳に届くことで聞こえます。この音の波が、まるで水面に複数の波紋が広がるように重なり合うと、音が大きくなったり小さくなったり、複雑な音色に変化します。これが干渉音と呼ばれる現象です。同じ高さの音であっても、波の形が少しでもずれていると干渉は起こります。ちょうど波の山と山が重なると、波は高くなり、音は大きくなります。反対に、山の部分と谷の部分が重なると、波は打ち消し合い、音は小さくなります。まるで音を足したり引いたりするように、波が互いに影響し合うのです。日常生活でも、干渉音は様々な場面で経験できます。例えば、多くの人が集まる場所で、沢山の声が重なり合って何を言っているのか聞き取りにくくなることがあります。また、建物の特定の場所で、音が異常に大きく聞こえるといった経験もあるのではないでしょうか。これらは、複数の音が干渉し合って生じる現象と考えられます。干渉音は、楽器の演奏のように、意図的に作り出される場合もあります。美しいハーモニーは、異なる高さの音の干渉によって生まれます。しかし、多くの場合、干渉音は騒音として、好ましくないものとして捉えられます。特に自動車では、快適な運転環境を妨げる大きな要因となるため、干渉音がどのように発生するのか、その仕組みを解明し、対策を施すことが重要です。静かで快適な車内空間を実現するために、自動車メーカーは様々な工夫を凝らしています。

2024.12.15

メンテナンス

アクティブエンジンマウント：快適な運転を実現する技術

車は心臓部である原動機を搭載していますが、原動機は動力の発生時に揺れをどうしても生み出してしまいます。この揺れが車体に伝わると、乗り心地が悪くなるばかりでなく、耳障りな音も出てしまいます。原動機台座は、原動機を車体に固定しつつ、この揺れを吸収するという大切な役割を担っています。いわば、原動機台座は、原動機の支え、揺れの抑制、揺れの低減という三役をバランス良くこなす必要があるのです。まず、支える働きについて説明します。原動機台座は、原動機をしっかりと支えることで、車体の安定した状態を保ちます。原動機は車の中で非常に重い部品の一つであり、これがしっかりと固定されていないと、車の挙動が不安定になり、危険な状態に陥る可能性があります。原動機台座は、この重い原動機をしっかりと支え、安全な運転を支えているのです。次に、揺れを抑える働きについて説明します。原動機から生まれる揺れは、そのまま車体に伝わると、不快な乗り心地の原因となります。原動機台座は、ゴムや油圧などの部品を使い、原動機の揺れを吸収し、車体に伝わる揺れを最小限に抑えます。このおかげで、乗っている人は不快な揺れを感じることなく、快適に過ごすことができるのです。最後に、揺れを低減する働きについて説明します。原動機台座は、揺れのエネルギーを吸収し、揺れを速やかに小さくする働きも持っています。揺れが長く続くと、車体の特定の部分が共振し、大きな音や振動が発生することがあります。原動機台座は、この共振を防ぎ、静かで快適な車内環境を実現する重要な役割を担っています。これら三つの働きが適切に働くことで、快適で静かな運転環境が作り出されるのです。原動機台座は、一見すると小さな部品ですが、車の快適性や安全性に大きく貢献している、縁の下の力持ちと言えるでしょう。

2024.12.15

駆動系

快適な運転を支える技術：吊り下げ式エンジンマウント

自動車の心臓部であるエンジンは、作動時にどうしても振動が発生してしまいます。この振動をいかに抑えるかが、乗り心地の快適性に直結します。そこで登場するのが、吊り下げ式エンジンマウントです。この方式は、主に前輪駆動の小型車で採用されている横置きエンジンを支えるための、工夫が凝らされた仕組みです。まるでブランコのように、エンジンが車体から吊り下げられている様子から、別名「振り子式」とも呼ばれています。この吊り下げ式エンジンマウントは、エンジン上部と左右の３点で車体とエンジンを固定します。３点支持とすることで、エンジンをしっかりと支えつつ、振動を効果的に吸収する役割を果たします。この方式の最大の特長は、エンジンの回転軸であるクランクシャフトとマウントの位置関係にあります。吊り下げ式では、これらがほぼ同軸上に配置されています。エンジンが回転する際に発生する振動は、回転軸を中心に生じます。この回転軸とマウントの位置を一致させることで、振動のエネルギーを効率的にマウントで吸収し、車体への伝達を最小限に抑えることができるのです。従来のエンジンマウントでは、エンジンと車体の間に硬いゴムなどを挟み込んで振動を吸収していました。しかし、この方法では振動を完全に吸収しきれず、車内に伝わってしまうことがありました。吊り下げ式エンジンマウントは、エンジンの揺れをまるで振り子のように受け流すことで、より効果的に振動を吸収し、静かで滑らかな運転を実現しています。つまり、吊り下げ式エンジンマウントは、エンジンから発生する振動という厄介な問題を解決するための、静粛性と快適性を向上させるための重要な技術と言えるでしょう。この技術により、ドライバーや同乗者はより快適なドライブを楽しむことができるのです。

2024.12.15

エンジン

等価ばね定数：車の振動を理解する鍵

車は様々な部品が組み合わさって作られており、非常に複雑な構造をしています。走行中は、路面の凹凸や風の影響など、様々な外からの力を受けます。これらの力は車体に振動を引き起こし、乗り心地や安全性に大きな影響を与えます。この振動を理解する上で、ばねの働きは非常に重要です。ばねは、金属などを螺旋状や板状に加工した部品で、独特の性質を持っています。力を加えると形が変わり、力を抜くと元の形に戻ろうとします。この性質を弾性といいます。ばねの弾性は、車体の振動を和らげる上で重要な役割を果たします。路面の凹凸を乗り越える際に、タイヤは衝撃を受けます。この衝撃は車体に伝わりますが、ばねがその衝撃を吸収し、振動を和らげます。ばねがなければ、全ての衝撃が直接車体に伝わり、乗り心地は非常に悪くなり、部品の破損にも繋がります。ばねの変形の大きさは、加えた力の大きさに比例します。この比例定数をばね定数といい、ばねの硬さを表す指標となります。ばね定数が大きいほど、同じだけ変形させるのに大きな力が必要になります。つまり、硬いばねほどばね定数は大きくなります。車には様々な種類のばねが使われており、それぞれ適切なばね定数が設定されています。例えば、乗用車では、乗り心地を良くするために、比較的柔らかいばねが使われています。一方、トラックなどの貨物車は、重い荷物を積むため、より硬いばねが使用されます。このように、用途に合わせて適切なばねを選ぶことで、車の性能を最大限に引き出すことができます。

2024.12.15

車の開発

快適なドライブに欠かせないホイールバランス調整

車がスムーズに走るためには、タイヤと車輪の回転が安定していることがとても大切です。タイヤと車輪は回転することで車を走らせる重要な部品ですが、実はこれらの部品は、完全な真円や均一な重さではないのです。タイヤや車輪は、製造の過程でどうしてもわずかな誤差が生じます。また、使っているうちに摩耗したり、傷ついたりすることで、重さのバランスが崩れてしまうこともあります。この重さの偏りを「アンバランス」と言います。アンバランスがあると、回転する時に遠心力が不均一に働き、振動が発生します。この振動は、速度が上がるほど大きくなります。軽い振動であれば、運転中に少しハンドルがぶれる程度で済むかもしれません。しかし、アンバランスが大きいと、車全体が揺れたり、タイヤが特定の部分だけ早く摩耗したりする可能性があります。また、振動は車輪だけでなく、車軸やサスペンションといった周りの部品にも負担をかけ、寿命を縮めてしまう原因にもなります。快適で安全な運転を楽しむためには、このアンバランスを解消することが重要です。タイヤを交換する時や、定期点検の際には、タイヤのバランス調整を行うことをお勧めします。バランス調整では、タイヤの軽い部分に小さな重りを付けて、重さのバランスを整えます。少しの重さの違いが、大きな振動につながることもあります。アンバランスを解消することで、乗り心地が格段に向上するだけでなく、車の寿命も延ばすことにつながります。日頃からタイヤの状態に気を配り、安全で快適な運転を心がけましょう。

2024.12.15

メンテナンス

車の振動と騒音対策：ローパスフィルター

車は走りながら、様々な揺れや音をたてます。これは、路面の凸凹や、エンジンの動き、タイヤの回転など、いくつもの原因が複雑に重なり合って起こるものです。これらの揺れや音は、車内に伝わって不快な乗り心地を生み出すだけでなく、安全な運転の妨げになったり、車体を傷めることにも繋がります。まず、路面の凸凹は、タイヤを通じて車体に直接揺れを伝えます。この揺れは、サスペンションと呼ばれるばねやダンパーによって和らげられますが、路面の状況によっては大きな揺れになることもあります。また、タイヤが回転するときにも、路面との摩擦やタイヤ自体の変形で揺れや音が発生します。これは、タイヤの溝の形状や空気圧などによって変化します。エンジンは、燃料を燃焼させて動力を生み出す装置ですが、この燃焼に伴って大きな振動が発生します。この振動はエンジンマウントと呼ばれる部品によって抑えられますが、エンジンの回転数が高いほど振動も大きくなります。また、エンジンから排出される排気ガスも、独特の音を生み出します。マフラーはこの音を小さくする役割を果たしますが、それでもある程度の音が外に漏れてしまいます。さらに、車が速度を上げて走ると、空気との摩擦によって風切り音が発生します。車の形状によってこの音の大きさは変わり、空気抵抗が大きいほど大きな音が出ます。これらの揺れや音を抑えるために、車は様々な工夫が凝らされています。例えば、車体には防音材や吸音材が使用され、エンジンルームや床下には遮音材が敷かれています。また、サスペンションの性能を向上させることで、路面からの揺れを効果的に吸収することができます。快適で安全な車を作るためには、これらの揺れや音をいかに小さくするかが重要な課題であり、技術開発が日々進められています。

2024.12.15

車の開発

車の音響スペクトル：快適な車内空間を実現するために

音とは、空気が震えることで生まれる現象です。この空気の震え方は波のように伝わっていき、私たちの耳に届いて音として認識されます。空気の震え方の速さ、つまり1秒間に何回震えるかを表すのが周波数で、単位はヘルツ（回/秒）です。周波数が高いほど音は高く聞こえ、低いほど音は低く聞こえます。人間が耳で聞き取れる音の範囲は限られており、一般的には20ヘルツから2万ヘルツと言われています。20ヘルツより低い音は超低周波音、2万ヘルツより高い音は超音波と呼ばれ、人間には聞こえません。音は、単一の周波数だけで構成されていることは稀で、通常は様々な周波数の音が混ざり合っています。この様々な周波数の音の強さを分析し、グラフで表したものが音響スペクトルです。音響スペクトルは、横軸に周波数、縦軸に音の強さを示し、どの周波数の音がどのくらいの強さで含まれているかを視覚的に表しています。例えば、低い「ド」の音と高い「ド」の音はどちらも「ド」という音程ですが、含まれる周波数の成分とその強さが異なるため、音色が違って聞こえます。これは楽器の音色にも当てはまります。同じ「ド」の音でも、ピアノとバイオリンでは音色が全く異なります。これはそれぞれの楽器が出す音が異なる周波数成分の組み合わせで構成されているからです。音響スペクトルは、音の特徴を理解する上で非常に重要なツールです。音を分析することで、騒音の原因を特定し、効果的な騒音対策を立てることができます。また、楽器の音色の違いを分析することで、より良い音作りに役立てることもできます。音響スペクトルは、音楽から騒音対策まで、様々な分野で活用されているのです。

2024.12.15

車の開発

車体振動の謎：トランピング現象

車は、路面を走る際に様々な振動を起こします。その中でも、不快な上下振動であるトランピング現象について解説します。トランピングは、左右の車輪が交互に上下に動くことから「じだんだ振動」とも呼ばれ、まるで子供が遊んでいるシーソーのように動きます。この現象は、路面の凹凸や車の速度、車体重量のバランスといった様々な要因が複雑に絡み合って発生します。乗員や荷物も車体の一部として振動に影響を与えるため、乗車人数や荷物の量によっても振動の大きさが変わることがあります。トランピングが発生する仕組みを考えてみましょう。路面の凹凸を車輪が乗り越える際に、車体は衝撃を受けます。この衝撃は、ばねと緩衝器（ショックアブソーバー）を通して車体に伝えられます。通常、これらの装置は衝撃を吸収し、滑らかな乗り心地を保つ役割を果たしています。しかし、特定の速度域で走行した場合、路面からの衝撃の周期と車体の固有振動数が一致してしまうことがあります。この共振現象により、車体の振動が増幅され、トランピングが発生するのです。共振はブランコを漕ぐ動作と似ています。タイミング良く力を加えることで、ブランコの揺れは大きくなります。車の場合も同様に、路面からの入力と車体の振動の周期が一致すると、振動が大きくなってしまうのです。トランピングの発生には、車の設計も大きく関わってきます。例えば、ばねの硬さや緩衝器の減衰力、車体の重量バランスなどが適切に設計されていないと、トランピングが発生しやすくなります。タイヤの空気圧も重要な要素です。空気圧が適正値から外れていると、路面からの衝撃をうまく吸収できず、トランピングを助長してしまう可能性があります。また、エンジンの出力特性も間接的にトランピングに影響を与えることがあります。急激な加速や減速は、車体の姿勢変化を招き、トランピングを誘発する可能性があるため、滑らかな運転を心がけることも大切です。

2024.12.15

駆動系

快適な運転のための駆動系の振動と騒音

車は、エンジンが生み出す力をタイヤに伝え、走ります。この力を伝えるための仕組み全体を駆動系と呼びますが、この駆動系から生まれる振動や騒音は、乗り心地に大きく影響します。快適な車を作るためには、この駆動系振動騒音を小さくすることがとても大切です。駆動系は、エンジンからタイヤまで、多くの部品が複雑に組み合わさっています。それぞれの部品が動くことで、どうしても振動や騒音が生まれてしまうのです。例えば、エンジンの力はまずクラッチを通じて伝わりますが、クラッチを繋ぐ瞬間にショックや振動が発生することがあります。また、回転する駆動軸からも振動が発生します。さらに、ギアが噛み合う時にも、特有の振動や騒音が生まれます。これらの振動や騒音は、それぞれ発生する原因や特徴が異なり、大きさや周波数も様々です。これらの振動や騒音は、ただ乗り心地を悪くするだけではありません。長期間に渡って大きな振動にさらされると、部品が摩耗したり、破損する可能性も高まります。つまり、車の寿命にも影響を及ぼすと言えるでしょう。静かで快適な車、そして長く使える丈夫な車を作るために、自動車メーカーは様々な工夫をしています。部品の材質を工夫したり、部品の形状を見直したり、防振材を効果的に配置するなど、様々な技術開発によって駆動系振動騒音を小さくしようと努力を続けているのです。最近では、コンピューターを使って振動や騒音を予測し、設計段階で対策を施すことも行われています。このように、駆動系振動騒音への対策は、自動車開発における重要な課題の一つなのです。

2024.12.15

駆動系

車の振動を周波数で読み解く

車は、たくさんの部品が組み合わさって動く機械です。まるで生き物の体のようです。それぞれの部品がそれぞれの役割を果たし、全体として調和して動くことで、はじめて車はスムーズに走ることができます。しかし、この調和のとれた動きを保つことは、実はとても難しいことです。車は走ることで、常に振動を生み出します。エンジンが動けば振動が生まれ、タイヤが路面を転がれば振動が生まれ、風を切っても振動が生まれます。これらの振動は、大きさやリズムが様々です。小さな振動もあれば、大きな振動もあります。規則正しいリズムの振動もあれば、不規則なリズムの振動もあります。これらの様々な振動が、乗り心地や安全に大きな影響を与えます。例えば、不快な振動は乗り心地を悪くし、乗っている人を疲れさせます。また、大きな振動は部品の寿命を縮めたり、最悪の場合、事故につながることもあります。そこで、自動車を作る技術者は、振動を細かく分析し、振動による悪影響をできるだけ少なくする工夫を凝らしています。そのための重要な道具の一つが「周波数の一覧表」です。これは、複雑な振動を様々なリズムごとに分解し、どのリズムの振動がどのくらい強いのかを目に見えるようにしたものです。例えるなら、オーケストラの演奏のようなものです。オーケストラは様々な楽器が合わさって美しい音楽を作り出します。しかし、それぞれの楽器がバラバラに音を出すだけでは、騒音でしかありません。「周波数の一覧表」を使うことで、オーケストラ全体の演奏の中から、それぞれの楽器の音を聞き分けることができるようなものです。どのリズムの振動が強いのかが分かれば、振動の原因となっている部品を特定することができます。例えば、エンジンの回転数と同じリズムの振動が強い場合は、エンジンが振動の原因である可能性が高いと考えられます。このようにして振動の原因を特定できれば、原因となっている部品を改良したり、振動を吸収する部品を追加するなど、効果的な対策を施すことができるのです。

2024.12.15

車の開発

音と振動：快適な車内空間を作る技術

自動車の出す音や、道路を走る音、風の音など、日常生活では様々な音が私たちの耳に届きます。これらの音は、単純な波の形で繰り返される純粋な正弦波として捉えることが難しいものがほとんどです。そこで「準正弦量」という考え方が重要になります。準正弦量とは、一見すると正弦波のように見えるものの、波の大きさや振動の回数が時間とともにゆっくりと変化する量のことです。例えば、自動車のエンジンの回転数が変わると、それに伴ってエンジン音の大きさや高さも変化します。アクセルペダルを踏んでエンジンの回転数を上げると、エンジン音は大きくなり、音も高くなります。逆に、アクセルペダルから足を離してエンジンの回転数を下げると、エンジン音は小さくなり、音も低くなります。このような音は、ある瞬間だけを切り取ってみると正弦波に近い形をしています。しかし、時間経過とともに変化する様子全体を見ると、波の大きさや振動の回数が変化しているため、準正弦量として扱う必要があります。車の中の騒音を減らすためには、この準正弦量を理解することがとても大切です。騒音は、様々な周波数の音が混ざり合ってできています。それぞれの周波数の音の大きさや変化の仕方を分析することで、騒音の原因を特定し、効果的な対策を立てることができます。例えば、エンジン音の周波数や変化の仕方を分析することで、エンジン音に適した遮音材や吸音材を選ぶことができます。また、道路から伝わる振動の周波数や変化の仕方を分析することで、振動を効果的に吸収するサスペンションを設計することができます。このように、準正弦量を理解することは、静かで快適な車内空間を実現するための第一歩と言えるでしょう。

2024.12.15

機能

回転を滑らかにするクランクシャフトダンパー

車は動力を作り出す機関で力を生み出し、それを車輪に伝えて走ります。この動力の発生源としては、ガソリンや軽油を燃焼させる機関や、電気を用いる機関など、様々な種類があります。これらの機関では内部で直線運動を回転運動に変換する仕組みが用いられています。例えば、ガソリン機関であれば、混合気を燃焼させることでピストンが上下に動きます。そして、このピストンの上下運動が、連結棒を介してクランク軸に伝わり、回転運動へと変換されます。この回転運動は非常に速く、大きな力を持つため、滑らかでないと様々な問題が生じます。回転運動が滑らかでないと、機関全体に振動が発生し、車内の乗り心地が悪くなります。また、大きな振動は機関を構成する部品にも負担をかけ、部品の寿命を縮める原因となります。最悪の場合、機関が損傷し、走行不能に陥る可能性もあります。そこで、回転運動を滑らかにするために重要な役割を果たすのが、クランク軸の振動を抑える部品です。この部品は、回転運動に伴う振動エネルギーを吸収し、回転速度のムラを抑制する働きをします。これにより、機関の回転は滑らかになり、振動や騒音が軽減されます。また、部品への負担も軽減されるため、機関全体の寿命も延びます。滑らかな回転は、車の快適性や耐久性を高める上で非常に重要です。静かで振動の少ない乗り心地を実現するためにも、機関を長持ちさせるためにも、回転を滑らかにするための技術は欠かせません。技術の進歩により、振動を抑える部品の性能は向上し続けており、より快適で耐久性の高い車作りに貢献しています。

2024.12.15

エンジン

快適な車内空間を邪魔する、こもり音の正体

車は多くの部品が組み合わさり、複雑な動きをしています。力強い心臓部である発動機や、路面を捉える車輪はもちろんのこと、普段は目にしない隠れた部品もそれぞれの大切な役割を担っています。その隠れた部品の一つに、駆動軸と呼ばれる棒状の部品があります。この駆動軸は、発動機が生み出す力を車輪に伝えるという、大変重要な役割を担っています。しかし、この駆動軸が時に、不快な騒音を生み出す原因となることがあるのです。駆動軸は、回転することで動力を伝達しています。この回転の均衡が崩れると、振動が発生します。この振動が車体に伝わり、車内に入り込むことで、耳障りな低い音へと変化するのです。この音は、まるで虫の羽音のような「ブーン」という連続音で、車内の静けさを大きく損ねてしまいます。静かな空間で音楽を聴いたり、会話を楽しみたい時に、この「ブーン」という音は邪魔になるだけでなく、運転への集中力を低下させる原因にもなりかねません。では、なぜ駆動軸の回転の均衡が崩れるのでしょうか？主な原因としては、駆動軸自体の劣化や損傷、あるいは駆動軸を支える部品の劣化などが考えられます。また、車輪の均衡が崩れている場合も、駆動軸に影響を及ぼし、騒音の原因となることがあります。この不快な騒音を防ぐためには、定期的な点検と整備が重要です。駆動軸の状態を確認し、必要に応じて交換や調整を行うことで、騒音の発生を未然に防ぐことができます。また、車輪の均衡も定期的に点検し、調整することが大切です。快適な運転を楽しむためには、これらの点検整備を怠らないようにしましょう。

2024.12.15

駆動系

隠れた重要部品：エンジンマウントボス

自動車の心臓部である原動機を、しっかりと車体に固定する部品、それが原動機取付台座です。この台座には、原動機取付台座突起と呼ばれる小さな、しかし大変重要な役割を担う部分があります。原動機取付台座突起は、原動機の重さを支える要であり、安定した運転を実現するための縁の下の力持ちと言えるでしょう。原動機は、自動車を動かすために大きな力を発生させますが、それと同時に、強い揺れも生み出します。この揺れがそのまま車体に伝わると、不快な振動や騒音の原因となります。原動機取付台座突起は、原動機と車体の間に挟まり、クッションのような役割を果たすことで、この揺れを吸収し、車内を快適に保つのです。さらに、原動機取付台座突起は、原動機の正確な位置決めにも貢献しています。原動機は、他の部品と精密に連携して動作するため、その位置が少しでもずれると、自動車の性能に悪影響を及ぼす可能性があります。原動機取付台座突起は、原動機をしっかりと固定することで、このような問題を防ぎ、安定した運転を支えています。もし原動機取付台座突起がなければ、原動機は車体内で不安定になり、激しい振動や騒音が発生するでしょう。最悪の場合、原動機が脱落してしまう危険性もあります。私たちが快適に、そして安全に自動車を運転できるのは、この小さな原動機取付台座突起が、陰でしっかりと支えてくれているおかげなのです。普段は目に触れることのない小さな部品ですが、自動車にとってなくてはならない、まさに縁の下の力持ちと言えるでしょう。

2024.12.15

エンジン

プーリー間距離とベルト駆動

滑車は、回る円盤に帯や綱をかけて力を伝える仕組みです。複数の滑車を組み合わせて使う際には、それぞれの滑車の中心点を結ぶ距離が重要となります。これを滑車の中心間距離と呼びます。この距離は、帯で動力を伝える際の効率や安定性に大きく関わってきます。滑車の中心間距離が適切であれば、帯の滑りや揺れを抑え、安定した動力の伝達を実現できます。逆に、中心間距離が短すぎると、帯が滑車に強く押し付けられ、摩擦熱による帯の劣化や滑車の摩耗を招きます。また、帯が張られすぎることで、滑車や軸受にかかる負担も大きくなり、破損の原因となることもあります。一方、中心間距離が長すぎると、帯のたるみが生じ、動力がうまく伝わらないばかりか、帯が滑車から外れてしまう危険性も高まります。また、たるんだ帯は振動しやすく、騒音の原因にもなります。最適な滑車の中心間距離は、滑車の種類や大きさ、帯の材質、伝達する動力の大きさなど、様々な要因によって変化します。例えば、大きな動力を伝える場合は、より長い中心間距離が必要になります。また、滑車の直径が大きいほど、最適な中心間距離も長くなります。さらに、帯の材質によっても、適切な張力や伸び率が異なるため、中心間距離の調整が必要です。ゴム製の帯は伸縮性があるため、金属製の帯に比べて短い中心間距離で済む場合もあります。そのため、滑車を用いた動力伝達システムを設計する際には、これらの要素を考慮し、綿密な計算と調整を行い、最適な中心間距離を決定することが不可欠です。適切な中心間距離を確保することで、効率的で信頼性の高い、そして長く使える動力伝達システムを構築することが可能になります。

2024.12.15

駆動系

フラットスポット：タイヤの振動にご注意

車を一定期間動かさないでおくと、タイヤが接地している部分が車体の重さで押しつぶされて変形してしまうことがあります。これはタイヤのゴムが持つ弾力性のためです。ゴムは弾力性があるため、力を加えると変形しますが、力を取り除くと元の形に戻ろうとする性質があります。しかし、同じ場所に長時間、継続的に力が加わり続けると、ゴムはその力に耐えきれず、元の形に戻りにくくなってしまうのです。タイヤの場合、車重という力が常に同じ場所に集中してかかり続けるため、接地面が平らに変形してしまうのです。この現象は、車を長い間停めていたり、タイヤの空気圧が低い場合に特に顕著に現れます。タイヤの空気圧が低いと、タイヤが支えられる重量が減り、地面との接触面積が増えます。その結果、車重がより広い範囲に分散されずに、特定の場所に集中し、変形を促してしまうのです。このタイヤの変形こそが、走り始めに感じるゴトゴトという振動の原因、いわゆる平面状の変形部分の発生につながります。タイヤが回転するたびに、この平面状になった部分が路面を叩き、振動として伝わってくるのです。しばらく走っていると、タイヤのゴムが摩擦熱で温まり、弾力性が回復することで元の形に戻り、振動も収まります。しかし、この状態を放置しておくと、タイヤの寿命を縮めるばかりか、乗り心地の悪化や燃費の低下にもつながります。そのため、適正な空気圧を維持すること、そして定期的にタイヤの位置を交換することで、タイヤの負担を均等にし、偏った変形を防ぐことが大切です。

2024.12.15

消耗品

機械の振動を理解する：インピーダンス入門

機械は、動いている最中に必ずと言っていいほど揺れが生じます。この揺れのことを振動といい、機械の働き具合や寿命に大きな影響を及ぼします。振動は、放っておくと機械の故障や騒音の原因となるため、しっかりと理解し、対策を講じる必要があります。機械の振動について学ぶ際に、避けて通れないのが「機械抵抗」という考え方です。この機械抵抗は、機械が振動する際に、その動きを妨げようとする性質を表します。機械抵抗は、物体の重さや硬さ、形などによって決まり、振動の大きさを左右する重要な要素です。同じ大きさの力で揺らしても、機械抵抗が大きい物体は振動が小さくなり、機械抵抗が小さい物体は振動が大きくなります。例えば、重い物体は軽い物体よりも揺れにくく、硬い物体は柔らかい物体よりも揺れにくいといった具合です。また、形によっても振動しやすさが変わるため、機械の設計段階で適切な形を選ぶ必要があります。機械抵抗を理解することは、振動対策を行う上で非常に大切です。機械抵抗の値を知ることで、振動がどの程度発生するかを予測したり、振動を小さくするための対策を検討したりすることができます。具体的には、機械抵抗が大きい材料を使用したり、振動を吸収する部品を取り付けたりすることで、振動を抑えることができます。機械設計においても、機械抵抗は重要な役割を担います。機械の設計段階で機械抵抗を考慮することで、振動による悪影響を最小限に抑え、安定した性能を発揮する機械を作ることができます。本稿では、機械抵抗の概要と重要性について解説しました。機械抵抗を理解することで、振動対策や機械設計に役立てることができ、より高性能で長持ちする機械を作ることが可能になります。

2024.12.15

車の開発