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クランクシャフトとは?カムシャフト等とのエンジンの構造とオイル漏れの関係とは?

車のエンジンを構成する重要なパーツであるクランクシャフト。その意味や構造、エンジンの中での役割、クランクシャフトまわりのオイル漏れの原因などをご紹介します。カムシャフトやタイミングベルトなど、クランクシャフトまわりの重要なパーツも知っておきましょう。

クランクシャフトって何?

クランクシャフトの画像

出典:http://www.yuasakk.co.jp/

エンジンを構成する部品の一つであるクランクシャフトは、自動車で一般的に使用されているレシプロエンジン(ピストンにより動力を得るエンジン)のピストン運動を、回転エネルギーに変換するためのものです。

ピストンに接続されたコンロッド(コネクティングロッド)がクランクシャフトに力を伝え、クランクシャフトを回転させます。

クランク機構の構造は古くから使われており、中国の漢王朝の時代にすでにあったと言われています。
一般的に広く使われるようになったのは12~13世紀ごろのアラビアの発明家、アル=シャザリがきっかけで、コネクティングロッドと組み合わせて使う機構もアル=シャザリの発明と言われています。

クランクシャフトの構造

クランクシャフトは、軸となるクランクジャーナル、コンロッドとつながるクランクピン、クランクピンとクランクジャーナルをつなぐクランクアームで構成されています。

また、クランクアームにはピストン運動とコンロッドの運動が発生させる慣性力を打ち消すためのバランスウエイト(カウンターウエイト)が取り付けられています。
バランスウエイトは、水平対向エンジンのような特殊な場合を除き、ほとんどのエンジンに取り付けられています。

エンジンの構造とクランクシャフトの役割

エンジンの画像

出典:http://www.weblio.jp/

自動車のエンジンとして使われているものはほとんどが4ストロークのレシプロエンジンです。

これは、吸気、圧縮、燃焼、排気の4工程で一つのサイクルを行うエンジンです。燃料の混合気をシリンダーに取り込み、燃焼ガスの力でピストンを動かします。(直噴エンジンの場合はインジェクターからシリンダー内に直接ガソリンを噴射)

上記の4工程を行う間に、ピストンは2往復し、クランクシャフトは2回転します。

ピストンの動きをコンロッド(コネクティングロッド)がクランクシャフトに伝え、回転力に変換されます。

エンジンが4つのサイクルを行う際に、吸入、排気のタイミングでバルブが開閉されます。

このバルブの開閉を行うのがカムシャフトです。また、クランクシャフトとカムシャフトを連動させるための部品がタイミングベルトやタイミングチェーンです。

エンジンの仕組み動画

カムシャフト

出典:http://www.junauto.co.jp/

カムシャフトはクランクシャフトの動きとタイミングベルト(タイミングチェーン)などによりつながっています。

4ストロークエンジンが吸気と排気を行うタイミングでバルブを開閉させます。
2ストロークエンジンは動弁機構が省略されているため、カムシャフトもありません。

カムシャフトもクランクシャフトと同じく、発明家のアル=シャザリにより広く知られるようになりました。

シリンダーヘッド一つに一本のカムシャフトを備えているもの(SOHCなど)や、吸気バルブと排気バルブそれぞれに一本ずつカムシャフトを備えているもの(DOHCなど)が存在します。

現在ではDOHC(ダブルオーバーヘッドカムシャフト)が主流になりつつあります。
一般にツインカムと呼ばれるものはカムシャフトを2本備えているタイプのエンジンになります。

タイミングベルト

出典:http://re-autoguard.co.jp/

出典:http://www.kesen-m.co.jp/

タイミングベルトはクランクシャフトとカムシャフトをつなぎ、動きを連動させるものです。

歯付ベルトをかみ合わせるベルトタイプのものや、ローラーチェーンによるタイミングチェーンなどがあります。

タイミングベルトが切れてしまうとバルブクラッシュを起こしてエンジンが壊れてしまう場合もあるため、交換推奨時期までに交換する事がのぞましいです。
一般的にタイミングベルトの耐用期間は約10万km、タイミングチェーンの耐用期間は約30万kmと言われていますが、タイミングベルトはゴム部分が経年劣化する事もあるため、10年の使用を目安に交換したほうが良いとされています。

タイミングベルトの交換費用は車種によって変わりますが、およそ2万円~5万円ほどです。

コンロッド

コンロッドの画像

出典:http://www.nismo.co.jp/

コンロッドはピストンとクランクシャフトをつなぐ部品です。
コネクティングロッドを略してコンロッドと呼ばれています。

常に動き続けている部品なので、エンジンの中でも特に軽さと頑丈さが求められます。

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